Chiralità degli aminoacidi

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

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

Esistono due importanti sistemi di nomenclatura per enantiomeri. Il sistema D / L si basa sull'attività ottica e fa riferimento alle parole latine destro per giusto e laevus per sinistra, che riflette la mano sinistra e la destra delle strutture chimiche. Un amminoacido con la configurazione del destrano (destrorotario) verrebbe nominato con un prefisso (+) o D, come (+) - serina o D-serina. Un amminoacido avente la configurazione di laevus (levorotary) 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 dell'acido carbossilico nella parte superiore e la catena laterale nella parte inferiore. (Il gruppo amminico non sarà in cima o in fondo.)
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 latino retto (a destra, a destra o dritto) e S sta per latino sinistro (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. Determinare 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, allora il centro è R. Se l'ordine è in senso antiorario, allora 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 comunemente chiamati con il sistema (L) e (D).

Isomerismo degli aminoacidi naturali

Tutti gli aminoacidi presenti nelle proteine ​​si presentano nella configurazione a L attorno all'atomo di carbonio chirale. L'eccezione è la glicina perché ha due atomi di idrogeno sull'alfa-carbonio, che non possono essere distinti l'uno dall'altro se non tramite l'etichettatura con radioisotopi.

I D-aminoacidi 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. I D-aminoacidi, laddove esistono in natura, sono prodotti mediante 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. La ragione 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 nel primo carbonio. In seguito alla convenzione di denominazione, ciò rende la molecola (R) anziché (S).