Alanina

Α-aminoácido que se utiliza en la biosíntesis de proteínas.

Alanina

Fórmula esquelética de L- alanina
Modelo de pelota y palo Modelo que llena el espacio
Nombres
Nombre IUPAC Alanina
Otros nombres Ácido 2-aminopropanoico
Identificadores
Número CAS	338-69-2 (isómero D ) Y 56-41-7 (isómero L ) Y 302-72-7 (racémico) Y
Modelo 3D ( JSmol )	( L ): imagen interactiva ( D ): imagen interactiva (quiralidad no especificada): imagen interactiva (zwitterion, L ): imagen interactiva (zwitterion, D ): imagen interactiva (zwitterion, quiralidad no especificada): imagen interactiva
3DMet	B00011
Referencia de Beilstein	1720248
CHEBI	CHEBI: 16977 norte
CHEMBL	ChEMBL66693 Y
ChemSpider	64234 (isómero D ) Y 5735 (isómero L ) Y 582 (racémico) Y
DrugBank	DB00160
Tarjeta de información ECHA	100.000.249
Número CE	206-126-4
Referencia de Gmelin	49628
IUPHAR / BPS	720
KEGG	C01401 norte
PubChem CID	5950  ( L ) 71080  ( D ) 602  (quiralidad no especificada)
UNII	E3UDS4613U  (isómero D ) Y OF5P57N2ZX  (isómero L ) Y 1FU7983T0U  (racémico) Y
Tablero CompTox ( EPA )	DTXSID20873899
InChI InChI = 1S / C3H7NO2 / c1-2 (4) 3 (5) 6 / h2H, 4H2,1H3, (H, 5,6) / t2- / m0 / s1 Clave: QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N ( L ): InChI = 1S / C3H7NO2 / c1-2 (4) 3 (5) 6 / h2H, 4H2,1H3, (H, 5,6) / t2- / m0 / s1 Clave: QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N ( D ): InChI = 1S / C3H7NO2 / c1-2 (4) 3 (5) 6 / h2H, 4H2,1H3, (H, 5,6) / t2- / m1 / s1 Clave: QNAYBMKLOCPYGJ-UWTATZPHSA-N (quiralidad no especificada): InChI = 1S / C3H7NO2 / c1-2 (4) 3 (5) 6 / h2H, 4H2,1H3, (H, 5,6) Clave: QNAYBMKLOCPYGJ-UHFFFAOYSA-N
Sonrisas ( L ): C [C @@ H] (C (= O) O) N ( D ): C [C @ H] (C (= O) O) N (quiralidad no especificada): CC (C (= O) O) N (zwiterión, L ): C [C @@ H] (C (= O) [O -]) [NH3 +] (zwiterión, D ): C [C @ H] (C (= O) [O -]) [NH3 +] (zwiterión, quiralidad no especificada): CC (C (= O) [O -]) [NH3 +]
Propiedades
Fórmula química	C 3 H 7 N O 2
Masa molar	89,094  g · mol −1
Apariencia	polvo blanco
Densidad	1,424 g / cm 3
Punto de fusion	258 ° C (496 ° F; 531 K) (sublima)
solubilidad en agua	167,2 g / L (25 ° C)
log P	-0,68 [1]
Acidez (p K a )	2,34 (carboxilo; H 2 O) 9.87 (amino; H 2 O) [2]
Susceptibilidad magnética (χ)	-50,5 · 10 −6 cm 3 / mol
Página de datos complementarios
Estructura y propiedades	Índice de refracción ( n ), constante dieléctrica (ε r ), etc.
Datos termodinámicos	Comportamiento de fase sólido-líquido-gas
Datos espectrales	UV , IR , RMN , MS
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
norte verificar  ( ¿qué es   ?)Ynorte
Referencias de Infobox

La alanina (símbolo Ala o A ) ^[3] es un α- aminoácido que se utiliza en la biosíntesis de proteínas . Contiene un grupo amina y un grupo ácido carboxílico , ambos unidos al átomo de carbono central que también lleva una cadena lateral del grupo metilo . En consecuencia, su nombre sistemático IUPAC es ácido 2-aminopropanoico, y se clasifica como un no polar , alifático ácido α-amino. En condiciones biológicas, existe en su forma zwiteriónica con su grupo amina protonado (como −NH ₃ ⁺) y su grupo carboxilo desprotonado (como -CO ₂ ^- ). No es esencial para los humanos, ya que se puede sintetizar metabólicamente y no necesita estar presente en la dieta. Está codificado por todos los codones que comienzan con GC (GCU, GCC, GCA y GCG).

El isómero L - de la alanina ( zurdo ) es el que se incorpora a las proteínas. La L- alanina ocupa el segundo lugar después de la leucina en tasa de aparición, y representa el 7,8% de la estructura primaria en una muestra de 1150 proteínas . ^[4] La forma de la mano derecha, D- alanina, se encuentra en polipéptidos en algunas paredes celulares bacterianas ^{[5] : 131} y en algunos antibióticos peptídicos , y se presenta en los tejidos de muchos crustáceos y moluscos como un osmolito.. ^{[6] La} alanina también es muy abundante (sobrerrepresentada) en regiones de proteínas de baja complejidad . ^[7]

Historia y etimología

La alanina se sintetizó por primera vez en 1850 cuando Adolph Strecker combinó acetaldehído y amoníaco con cianuro de hidrógeno . ^{[8] [9] [10]} El aminoácido se llamó Alanina en alemán, en referencia al aldehído , con el infijo -an- para facilitar la pronunciación, ^[11] la terminación alemana -in usada en compuestos químicos es análoga al inglés -ine .

Estructura

La alanina es un aminoácido alifático , porque la cadena lateral conectada al átomo de carbono α es un grupo metilo (-CH ₃ ); la alanina es el α-aminoácido más simple después de la glicina . La cadena lateral de metilo de la alanina no es reactiva y, por lo tanto, casi nunca participa directamente en la función de las proteínas. ^{[12] La} alanina es un aminoácido no esencial , lo que significa que puede ser fabricado por el cuerpo humano y no necesita obtenerse a través de la dieta. La alanina se encuentra en una amplia variedad de alimentos, pero se concentra particularmente en las carnes.

Fuentes

Biosíntesis

La alanina se puede sintetizar a partir de piruvato y aminoácidos de cadena ramificada como valina , leucina e isoleucina .

La alanina se produce por aminación reductora de piruvato , un proceso de dos pasos. En el primer paso, la glutamato deshidrogenasa convierte el α-cetoglutarato , el amoníaco y el NADH en glutamato , NAD ⁺ y agua. En el segundo paso, el grupo amino del glutamato recién formado se transfiere a piruvato mediante una enzima aminotransferasa , regenerando el α-cetoglutarato y convirtiendo el piruvato en alanina. El resultado neto es que el piruvato y el amoníaco se convierten en alanina, consumiendo un equivalente reductor . ^{[5] : 721} PorqueLas reacciones de transaminación son fácilmente reversibles y el piruvato está presente en todas las células, la alanina se puede formar fácilmente y, por lo tanto, tiene vínculos estrechos con vías metabólicas como la glucólisis , la gluconeogénesis y el ciclo del ácido cítrico .

Síntesis química

La L-alanina se produce industrialmente por descarboxilación de L-aspartato por la acción de la aspartato 4-descarboxilasa . Las rutas de fermentación a L-alanina se complican por la alanina racemasa . ^[13]

La alanina racémica se puede preparar mediante la condensación de acetaldehído con cloruro de amonio en presencia de cianuro de sodio mediante la reacción de Strecker , ^[14] o mediante la amonólisis de ácido 2-bromopropanoico . ^[15]

Degradación

La alanina se degrada por desaminación oxidativa , la reacción inversa de la reacción de aminación reductora descrita anteriormente, catalizada por las mismas enzimas. La dirección del proceso está controlada en gran medida por la concentración relativa de los sustratos y productos de las reacciones involucradas. ^{[5] : 721}

Hipótesis del mundo de la alanina

La alanina es uno de los veinte α-aminoácidos canónicos utilizados como bloques de construcción (monómeros) para la biosíntesis de proteínas mediada por ribosomas. Se cree que la alanina es uno de los primeros aminoácidos en incluirse en el repertorio estándar del código genético. ^{[16] [17] [18] [7]} Sobre la base de este hecho se propuso la hipótesis del "Mundo Alanino". ^[19] Esta hipótesis explica la elección evolutiva de aminoácidos en el repertorio del código genético desde un punto de vista químico. En este modelo, la selección de monómeros (es decir, aminoácidos) para la síntesis de proteínas ribosómicas se limita bastante a los derivados de alanina que son adecuados para construir hélice α o lámina β. elementos estructurales secundarios . Las estructuras secundarias dominantes en la vida tal como la conocemos son hélices α y láminas β, y la mayoría de los aminoácidos canónicos pueden considerarse derivados químicos de la alanina. Por lo tanto, la mayoría de los aminoácidos canónicos de las proteínas pueden intercambiarse con Ala mediante mutaciones puntuales mientras la estructura secundaria permanece intacta. El hecho de que Ala imite las preferencias de estructura secundaria de la mayoría de los aminoácidos codificados se explota prácticamente en la mutagénesis de exploración de alanina . Además, la cristalografía de rayos X clásica a menudo emplea el modelo de polialanina-columna vertebral ^[20] para determinar estructuras tridimensionales de proteínas mediante el reemplazo molecular , un método de fases basado en modelos .

Función fisiológica

Ciclo glucosa-alanina

En los mamíferos, la alanina juega un papel clave en el ciclo de glucosa-alanina entre los tejidos y el hígado. En los músculos y otros tejidos que degradan los aminoácidos como combustible, los grupos amino se recogen en forma de glutamato por transaminación . El glutamato puede luego transferir su grupo amino al piruvato , un producto de la glucólisis muscular , a través de la acción de la alanina aminotransferasa , formando alanina y α-cetoglutarato . La alanina ingresa al torrente sanguíneo y se transporta al hígado. La reacción de la alanina aminotransferasa se produce a la inversa en el hígado, donde el piruvato regenerado se utiliza en la gluconeogénesis., formando glucosa que regresa a los músculos a través del sistema circulatorio. El glutamato en el hígado ingresa a las mitocondrias y la glutamato deshidrogenasa lo descompone en α-cetoglutarato y amonio , que a su vez participa en el ciclo de la urea para formar urea que se excreta a través de los riñones. ^[21]

El ciclo glucosa-alanina permite que el piruvato y el glutamato se eliminen del músculo y se transporten de forma segura al hígado. Una vez allí, el piruvato se usa para regenerar la glucosa, después de lo cual la glucosa regresa al músculo para ser metabolizada para obtener energía: esto mueve la carga energética de la gluconeogénesis al hígado en lugar del músculo, y todo el ATP disponible en el músculo se puede dedicar al músculo. contracción. ^[21] Es una vía catabólica y se basa en la degradación de proteínas en el tejido muscular. No está claro si ocurre en no mamíferos y en qué medida. ^{[22] [23]}

Enlace a la diabetes

Las alteraciones en el ciclo de la alanina que aumentan los niveles séricos de alanina aminotransferasa (ALT) están relacionadas con el desarrollo de diabetes tipo II. ^[24]

Propiedades químicas

( S ) -Alanina (izquierda) y ( R ) -alanina (derecha) en forma zwiteriónica a pH neutro

La alanina es útil en experimentos de pérdida de función con respecto a la fosforilación . Algunas técnicas implican la creación de una biblioteca de genes, cada uno de los cuales tiene una mutación puntual en una posición diferente en el área de interés, a veces incluso en cada posición del gen completo: esto se denomina "mutagénesis de exploración". El método más simple, y el primero que se ha utilizado, es el llamado escaneo de alanina , en el que cada posición a su vez se muta a alanina. ^[25]

La hidrogenación de la alanina produce el aminoalcohol alaninol , que es un bloque de construcción quiral útil.

Radical libre

La desaminación de una molécula de alanina produce el radical libre CH ₃ C ^• HCO ₂ ^- . La desaminación se puede inducir en alanina sólida o acuosa por radiación que provoca la ruptura homolítica del enlace carbono-nitrógeno. ^[26]

Esta propiedad de la alanina se utiliza en mediciones dosimétricas en radioterapia . Cuando se irradia alanina normal, la radiación hace que ciertas moléculas de alanina se conviertan en radicales libres y, como estos radicales son estables, el contenido de radicales libres puede medirse posteriormente mediante resonancia paramagnética de electrones para averiguar a cuánta radiación estuvo expuesta la alanina. . ^[27] Esto se considera una medida biológicamente relevante de la cantidad de daño por radiación que sufriría el tejido vivo bajo la misma exposición a la radiación. ^{[27] Los} planes de tratamiento de radioterapia se pueden administrar en modo de prueba a gránulos de alanina, que luego se pueden medir para verificar que el sistema de tratamiento administra correctamente el patrón de dosis de radiación previsto.

Referencias

1. "L-alanine_msds" .
2. Haynes, William M., ed. (2016). Manual CRC de Química y Física (97ª ed.). Prensa CRC . págs. 5-88. ISBN 978-1498754286.
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4. Doolittle, Russell F. (1989). "Redundancias en secuencias de proteínas" . En Fasman, Gerald D. (ed.). Predicción de estructuras proteicas y principios de conformación proteica . Nueva York: Pleno . págs. 599–623. ISBN 0-306-43131-9.
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Enlaces externos

• Espectro de alanina MS
• 3-hidroxifosfinilalanina ^[1]

1. Pubchem. "Alanina, 3- (hidroxifosfinil) -" . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Consultado el 20 de septiembre de 2018 .