DICROÏSME CIRCULAR i INFRARROJOS

1. DICROÏSME CIRCULAR i INFRARROJOS ELENA ECHARTE MARTA MANCEBO

2. DICROÏSME CIRCULAR

3. Dicroïsme circular Fenomen Físic • Es basa en l’estudi de l’absorció diferencial de la llum polaritzada per part de les molècules assimètriques (òpticament actives). • Tinguem en compte que es tracta d’ones electromagnètiques (component elèctric + magnètic)

4. Dicroïsme circular Fenomen Físic COM POLARITZEM LA LLUM?

5. Dicroïsme circular Fenomen Físic QUE ÉS LA LLUM POLARITZADA? • La llum plana polaritzada pot ser definida com una superposició de les llums polaritzades circulars oposades (dreta-esquerra) d’igual amplitut i fase. • Si la llum plana polaritzada atravessa un medi que presenta activitat òptica, les seves propietats canviaran degut a que el medi absorbeix els dos components circularment polaritzats de manera diferent.

6. Dicroïsme circular Fenomen Físic OBTENCIÓ DE LA LLUM PLANA POLARITZADA • Si agafem dues ones linials polaritzades iguals en plans perpendiculars i desfasades entre elles 90º (+90º o –90º) obtindrem una ona circular polaritzada.

7. Dicroïsme circular Fenomen Físic 1+1=1 • Superposant l’ona circular obtinguda avançant 90º i retardant 90º en resulta una ona plana polaritzada.

8. Dicroïsme circular Fenomen Físic DE LA LLUM PLANA A L’EL·LÍPTICA • Si aquesta ona plana la fem passar per una molècula amb activitat òptica, les seves components circulars seran absorvides de diferent manera generant una ona el·líptica (el·lipticitat) • El ratio de l’eix menor al major de l’el·lipsi, es defineix com la tangent de l’angle  (angle d’el·lipticitat)

9. Dicroïsme circular Fenomen Físic BASE FÍSICA: • En el rang de les  en les que es dóna absorció hi haurà per cada longitud d’ona una absorció diferent pels 2 components i s’expressa en coeficient d’absorció L i R.   = L - R SI: >0  + <0  - DICROÏSME CIRCULAR El resultat d’aquesta absorció diferencial de la llum serà llum polaritzada el·lipticament.

10. Dicroïsme circular M c·l·nr Fenomen Físic BASE FÍSICA: Absorvància EL·LIPTICITAT  = 2.303 (AL – AR) 180/4Π = 32.98 A deg • Podem concloure que l’el·lipticitat és una conseqüència directa del CD, i es pot afirmar que és directament proporcional a aquest, concretament   = 32.98CD • Per comparar  les hem de normalitzar: mr = d · • mr  El·lipticitat mitjana molar per residu. • M  pes molecular • c  [ ] • l  longitud de la ruta • nr  nºresidus

11. Dicroïsme circular Aplicacions • Com en qualsevol fenòmen d’absorció, l’aparició de DC està lligat a la presència de grups químics particulars capaços d’absorvir la llum incident a una determinada (cromòfor). • Aquest cromòfor ha de ser assimètric pel que fa al seu comportament d’absorció (cromòfors quirals, cromòfors units a centres quirals, així com disposició quiral de cromòfors dins una estructura 3D com les hèlix).

12. Dicroïsme circular Aplicacions • Determinació de l’estructura 2ària.de proteines • Estructura 2ària.i super-2ària. de proteïnes de membrana • Efecte de unió de drogues en les estructures secundàries de proteïnes. • Canvis conformacionals induïts per lligand. • Efectes de l’ambient en l’estructura de les proteïnes.

13. Dicroïsme circular Aplicacions • Conformació de carbohidrats. • Interaccions de proteïna- proteïna i proteïna-àc.nuclèic. • Reconeixement de plegament. • Estudi de metaloproteïnes que no tenen una estructura 2ària clara  Ex: Selenoproteïnes Metalotieneïnes

14. Dicroïsme circular Aplicacions DETERMINACIÓ DE L’ESTRUCTURA 2ària: • Determinada en la regió espectral “UV-llunyans” (190-250nm) • El cromòfor es l’enllaç peptídic. • Les estructures alfa-helix, làmina beta, i random coil,donen cadascuna una forma i magnitud diferent d’espectre de DC. • La fracció aproximada de cada estructura 2ària.pot venir determinada analitzant el seu espectre de DC com la suma de multiples fraccionals de cada espectre de referència per cada tipus estructural.

15. Dicroïsme circular Aplicacions DESENVOLUPAMENT I DESCOBRIMENT DE DROGUES • SRCD (font lluminosa diferent i més precís que CD) L’espectre podrà ser reconegut a menor longitut d’ona. • Permetrà la identificació de canvis molt petits en l’estructura 2ària. • Exemple d’sceening de compostos i el seu efecte en l’estructura 2ària.

16. Dicroïsme circular Aplicacions RECONEIXEMENT DEL PLEGAMENT: Podem observar com la forma recombinant d’un enzim, és diferent, pel que fa a la seva estructura 2ària a la proteïna natural. (la proteïna recombinant no està correctament plegada)

17. INFRARROJOS

18. Infrarrojos Fenomen Físic • Una altra eïna per a l’estudi de les estructures secundàries de les proteïnes és l’espectroscopia d’absorció d’Infrarrojos. • Aquesta tècnica es basa en mesurar la quantitat de radiació absorvida per les molècules en la zona dels infrarrojos . Long. d’ona: 2.5-15 mm Freqüència: 4000-650 cm-1

19. Infrarrojos Fenomen Físic • L’assimetria molecular és també necessària per l’exitació per radiació d’IR. • La seva absorció està restringida a compostos amb petites diferencies energètiques en els possibles estats vibracionals i rotacionals (no produeixen transcisions electròniques com els ultraviolats). • L’energia emesa per cada enllaç dependrà del tipus de vibració d’aquest: • stretching (canvi en la distància) • bending (canvi en l’angle) • simètrica vs. no-simètrica

20. Infrarrojos Fenomen Físic • L’espectre dels IR mesura la quantitat de radiació absorvida com a funció de la freqüència. • Es consideraran els àtoms com a masses puntuals, unides per una “molla” amb una força constant k (llei de Hooke)

21. Infrarrojos Fenomen Físic • Les vibracions d’stretching de molècules orgàniques tendeixen a caure en diferents regions de l’espectre dels infrarojos: • 3700 - 2500cm-1: X-H (X = C,N, O, S) • 2300 – 2000cm-1: C X (X= C o N) • 1900 – 1500cm-1: C=X (X = C, N ,O) • 1300 – 800cm-1: C-X (X = C, N ,O)

22. Infrarrojos Fenomen Físic β α

23. PREGUNTES P.E.M.

24. 1. Digues quines afirmacions sobre el dicroïsme circular (DC) són correctes: • El DC es basa en l’estudi de l’Absorció diferencial de la llum polaritzada per part de molècules òpticament actives. • La llum artificial (bombeta) no necessita ser polaritzada. • a i b són certes • Podem obtenir una llum plana polaritzada superposant dues llums circularitzades oposades (dreta-esquerra) d’igual amplitut i fase. • a i d són certes.

25. 2. Assenyala la frase falsa sobre el dicroïsme circular (CD). • Si una ona plana polaritzada la fem passar per una substància òpticament activa, les seves components circulars seran absorvides de manera diferencial i generaran una ona el·líptica. • Les λ utilitzades en el CD estan en el rang dels ultra-violats. • El CD depen de la concentració de la mostra però és independent de la distància que ha de recorrer la llum. • L’el·lepticitat i el CD són directament proporcionals a raó de θ (angle el·lepticitat) = 32.98 CD • El ratio de l’eix menor al major de l’el·lipsi es defineix com la tangent de l’angle θ.

26. 3. Digues quines de les següents són aplicacions del dicroïsme circular (CD). • Efectes de la unió de drogues en l’estructura 2ària de les proteïnes. • Interaccions de prot-prot i prot-À.nucleics. • Estudi de metaloproteïnes que no tenen una estructura 2ària determinada. • Efectes de l’ambient en l’ambient de les prots. • 1, 2 i 3 • 1 i 3 • 2 i 4 • 4 • 1, 2, 3 i 4

27. 4. Sobre la tècnica d’Espectroscopia per Absorció d’Infrarrojos (IR). Assenyala les respostes veritables. • L’assimetria molecular és també necessària per aquesta tècnica. • La vibració més important en els IR és la de “stretching” (canvis en la distància). • Aquesta tècnica basa el seu raonament físic en la llei de Hooke. • Depenent de la λ emesa per la molècula a estudiar podrem determinar aproximadament la seva estructura 2ària. • Totes les anteriors són certes.

28. 5. Assenyala la resposta incorrecta. • La tècnica del dicroïsme circular permet determinar el percentatge de cada aminoàcid que conté una proteïna. • El dicroïsme permet veure una proteïna mal plegada (mutant) respecte a la wt. • La determinació dels percentatges de tipus d’estructures 2àries (α-hèlix, fulls β…) els determinem analitzant el seu espectre de DC com a suma de múltiples fraccionals de cada espectre de referència per cada tipus estructura. • Els IR no produeixen transcisions electròniques com els UV. • L’energia emesa per cada enllaç després d’aplicar-los IR dependrà del tipus de vibració que emeti: stretching, bending…