Espero que les haya llamado la atención el hecho de que los ejemplos muestran la migración de un protón (catión H+) del grupo carboxilo al grupo amino en posición C-alfa. No se ve -COOH y -NH2 !!
Es una reacción ácido-base interna. Las aminas son las bases de la Química Orgánica, el par de electrones sobre el átomo de nitrógeno atrae al hidrógeno lábil del grupo carboxilo que migra, dejando por esa razón anión carboxilato (-COO-) y catión amonio (-NH3+). En la figura siguiente es la estructura central, llamada ZWITTERION o también IÓN DIPOLAR porque lleva una carga positiva sobre el N y una carga negativa sobre O, como se puede calcular la carga neta es nula q neta = 0 para esta especie.
¿Qué ocurre si se coloca unas gotas de ácido o de base ?
El medio muy ácido proveería de catión H+ externo, que será atraído por el carboxilato (-COO-) neutralizándolo y obteniéndose carboxilo (-COOH) en su lugar. La carga total ahora es q = +1 (fórmula de la izquierda) por lo que se llama ESPECIE CATIÓNICA del alfa-aminoácido.
El medio básico producirá el efecto contrario, quitando el protón (H+) que estaba sobre el átomo de nitrógeno. Por supuesto no tiene efecto sobre la carga negativa del oxígeno. Total que la carga neta de la fórmula de la derecha es q = -1 por eso se llama ESPECIE ANIÓNICA del alfa-aminoácido.
Estas reacciones constituyen EQUILIBRIOS QUÍMICOS, dependientes además de la temperatura de las soluciones. Como en toda situación de equilibrio, todas las especies involucradas están presentes aunque sea en un mínimo porcentaje. Quiere decir que variando el pH del medio es posible obtener mayor concentración de la especie catiónica o del zwitterion neutro o de la especie aniónica, pero NO podríamos decir que exclusivamente una de ellas.
Es muy interesante el experimento de electroforesis. Una solución del aminoácido preparada a determinado pH migra hace uno de los electrodos de un campo eléctrico. Si se prepara a otro pH puede migrar al otro electrodo o no migrar !
En esta figura se observan varias gotas de diferentes alfa-aminoácidos en un extrema de la placa de apoyo. Se observará su migración hacia el polo positivo. Las constantes de equilibrio ácido-base de las cambios estudiados son todas distintas según qué aminoácido sea. Por eso aunque el punto de partida sea el mismo, el movimiento en un campo eléctrico será diferenciado.
El PUNTO ISOELÉCTRICO es el pH de la solución del aminoácido en que no se produce migración hacia los electrodos de un campo eléctrico. A ese pH también se cumple -es la razón de lo anterior- que la especie mayoritaria presente es el zwitterion.
TAREA 8. Hay dos alfa-aminoácidos "ácidos" : ácido aspártico y ácido glutámico. Y tres alfa-aminoácidos "básicos" : lisina, arginina, histidina. Las cadenas laterales de todos ellos contienen un grupo funcional EXTRA. Observe que aspártico y glutámico tienen un nuevo carboxilo (-COOH) en sus cadenas laterales; los otros tres tienen grupo amino (-NH2) extra en ellas. Eso genera nuevos equilibrios ácido-base según el pH.
Su tarea es buscar el diseño completo de los equilibrios ácido-base a distintos pH (como lo hicimos antes) para la lisina y el ácido aspártico. Estableciendo sus especies catiónicas y aniónicas y hallando el zwitterion. Busque los datos numéricos de pH de los dos zwitteriones.
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