Chiralità degli aminoacidi

Gli amminoacidi (ad eccezione della glicina) hanno un atomo di carbonio chirale adiacente al gruppo carbossilico (CO2-). Questo centro chirale consente la stereoisomeria. Gli amminoacidi formano due stereoisomeri che sono immagini speculari l’uno dell’altro. Le strutture non sono sovrapponibili l’una sull’altra, proprio come le tue mani sinistra e destra. Queste immagini speculari sono chiamate enantiomeri.

Convenzioni di denominazione D / L e R / S per la chiralità degli amminoacidi

Esistono due importanti sistemi di nomenclatura per gli enantiomeri. Il sistema D / L si basa sull’attività ottica e si riferisce alle parole latine dexter per destra e laevus per sinistra, riflettendo la mano sinistra e la mano destra delle strutture chimiche. Un amminoacido con la configurazione dexter (destrogiro) sarebbe denominato con un prefisso (+) o D, come (+) – serina o D-serina. Un amminoacido avente la configurazione laevus (levorotare) sarebbe preceduto da un (-) o L, come (-) – serina o L-serina.

Ecco i passaggi per determinare se un amminoacido è l’enantiomero D o L:

  1. Disegna la molecola come una proiezione di Fischer con il gruppo di acido carbossilico in alto e la catena laterale in basso. (Il gruppo amminico non sarà in alto o in basso.)
  2. Se il gruppo amminico si trova sul lato destro della catena del carbonio, il composto è D. Se il gruppo amminico si trova sul lato sinistro, la molecola è L.
  3. Se desideri disegnare l’enantiomero di un dato amminoacido, disegna semplicemente la sua immagine speculare.

La notazione R / S è simile, dove R sta per Latin rectus (destro, corretto o dritto) e S sta per Latin sinister (sinistra). La denominazione R / S segue le regole di Cahn-Ingold-Prelog:

  1. Individua il centro chirale o stereogenico.
  2. Assegna la priorità a ciascun gruppo in base al numero atomico dell’atomo attaccato al centro, dove 1 = alto e 4 = basso.
  3. Determina la direzione di priorità per gli altri tre gruppi, in ordine di priorità da alta a bassa (da 1 a 3).
  4. Se l’ordine è in senso orario, il centro è R. Se l’ordine è in senso antiorario, il centro è S.

Sebbene la maggior parte della chimica sia passata ai designatori (S) e (R) per la stereochimica assoluta degli enantiomeri, gli amminoacidi sono più comunemente denominati utilizzando il sistema (L) e (D).

Isomeria degli aminoacidi naturali

Tutti gli amminoacidi presenti nelle proteine ​​si trovano nella configurazione L attorno all’atomo di carbonio chirale. L’eccezione è la glicina perché ha due atomi di idrogeno al carbonio alfa, che non possono essere distinti l’uno dall’altro se non tramite l’etichettatura del radioisotopo.

Gli amminoacidi D non si trovano naturalmente nelle proteine ​​e non sono coinvolti nelle vie metaboliche degli organismi eucariotici, sebbene siano importanti nella struttura e nel metabolismo dei batteri. Ad esempio, l’acido D-glutammico e la D-alanina sono componenti strutturali di alcune pareti cellulari batteriche. Si ritiene che la D-serina possa essere in grado di agire come neurotrasmettitore cerebrale. Gli amminoacidi D, dove esistono in natura, vengono prodotti tramite modificazioni post-traduzionali della proteina.

Per quanto riguarda la nomenclatura (S) e (R), quasi tutti gli amminoacidi nelle proteine ​​sono (S) al carbonio alfa. La cisteina è (R) e la glicina non è chirale. Il motivo per cui la cisteina è diversa è che ha un atomo di zolfo nella seconda posizione della catena laterale, che ha un numero atomico maggiore di quello dei gruppi al primo carbonio. Seguendo la convenzione di denominazione, questo rende la molecola (R) anziché (S).