Fonaments de la determinació de l'edat d'una mostra a partir de la seva racemització d'aminoàcids

Policarp Hortolà

Principis
Hom dóna el nom d'isòmers (del grec isos, igual, i meros, part) als compostos orgànics que, essent idèntics en la seva composició (és a dir, en la seva fórmula molecular), tenen propietats físiques i/o químiques diferents. S'anomena isomeria estereoquímica o estructural a la que es dóna en els compostos que tenen la mateixa composició però que difereixen en la seva configuració espacial; és a dir, que els seus àtoms estan units entre si de forma diferent. La major part de les seves propietats físiques i químiques són idèntiques.

La isomeria estereoquímica es presenta en tots els compostos capaços d'existir en dues formes les estructures de les quals són, una respecte de l'altra, com imatges en un mirall (imatges especulars), no superposables; aquests compostos, que poden existir en formes que són entre si com la mà dreta i la mà esquerra, reben el nom de compostos quirals (del grec cheir, cheiros, mà). El fenomen de l'estereoisomeria -dit també quiralitat- apareix en tots els compostos que posseeixen algun àtom de carboni que estigui unit a quatre àtoms o grups d'àtoms diferents.

S'anomena racemització (del llatí racemus, raïm) al procés químic en el qual una forma d'un compost quiral es va transformant en la seva imatge especular. És a dir, a la conversió d'un compost L en D, o viceversa.

La major part dels aminoàcids naturals tenen dos isòmers estructurals: la forma dextrògira (D) i la forma levògira (L); per exemple, l'alanina, la prolina, l'àcid aspàrtic, etc. Tres dels aminoàcids de les proteïnes tenen, a més a més, dos diastereoisòmers o formes alo (L-alo i D-alo): l'hidroxilisina, la treonina i la isoleucina. Quan la racemització té lloc en un compost amb més d'un carboni asimètric (és a dir, amb més d'un isòmer estructural), la reacció de racemització rep també el nom d'epimerització (del grec epi, sobre).

En general, les reaccions biològiques són estereoespecífiques: els compostos naturals, per a poder ésser biològicament actius, necessiten de tenir una determinada configuració espacial, per la qual cosa les molècules orgàniques dels éssers vius solen ser quirals. Així, els aminoàcids són en la seva major part de configuració L, mentre que, per exemple, els sucres senzills d'origen natural són generalment D.

Encara que en les proteïnes d'un ésser viu els aminoàcids estiguin presents únicament en la forma estructural levògira (L), en morir l'organisme s'iniciarà una lenta reacció de racemització. Si simbolitzem amb AA l'aminoàcid concret, amb m i n el nombre de molècules de cada isòmer, i amb kL i kD les constants que defineixen la velocitat de racemització, la reacció pot ésser descrita com:

Així doncs, atès que la proporció D-aminoàcids/L-aminoàcids augmenta amb l'edat de l'exemplar, coneixent, d'un aminoàcid, la seva taxa de racemització i les quantitats de forma L i D presents en una mostra, podrem determinar l'edat cronomètrica d'aquesta.

Tècniques

Després dels processos adequats d'obtenció i preparació de la mostra per a la seva datació per racemització d'aminoàcids (AAR), poden fer-se servir diverses tècniques analítiques per a determinar la seva relació enantiomèrica (D-AA/L-AA). Les més usuals són:
- cromatografia líquida de bescanvi ionic.
- cromatografia líquida d'alta resolució.
- cromatografia de gasos.
- electroforesi capil·lar.

Aplicacions

Els camps d'aplicació de l'AAR són molts i variats, podent-se destacar els següents:
- antropologia.
- arqueologia.
- paleobiologia.
- oceanografia.
- estratigrafia.
- medicina forense.

© Copyright (page design, text & illustrations) 1998-2001 by Policarp Hortolà