4 aminoacidos, peptidos y proteinas
TRANSCRIPT
M. En C. Ana Lidia Arellano Ortiz
Las proteínas son las macromoléculas mas
abundantes y están presentes en todas las
células
Las proteínas son polímeros de aminoácidos,
unidos por enlace covalente
Las proteínas se pueden degradas (hidrolizar)
hasta sus aminoácidos constituyentes
Todos los organismos utilizan los mismos 20 aminoácidos
como bloques de construcción
El primer aminoácido descubierto fue la asparagina 1806
Todos los aminoácidos tienen nombres que en algunos casos,
provienen de la fuente a la cual se aislaron inicialmente
Asparagina esparrago
Acido glutamico Gluten
Tirosina Queso ( griego tyros, “queso”)
Glicina por su sabor dulce ( glykos, “dulce”)
Precursores de proteínas
Forman parte de vitaminas ( alanina en el acido pantotenico)
Por descarboxilación forman aminas biógenas: pueden formar parte de otras biomoleculas (vasoconstrictor serotonina, producto descarboxilación de un derivado de triptofano )
Síntesis de hormona: tiroxina, hormona secretada en la tiroides formada a partir de tirosina
Muchos de los aminoácidos son neurotransmisores (glicina, histidina y el acido glutamico)
Son aminoácidos algunos antibióticos (cloramfenicol)
Algunos son metabolitos intermediarios en vías metabólicas:
ornitina y citrulina en ciclo de la urea
LA MAS IMPORTANTE FUNCIÓN:
CONSTITUYEN LOS PRECURSORES DE LOS
PÉPTIDOS Y PROTEÍNAS
AMINOÁCIDO: Unidad estructural de la proteína y que
contiene C, H, O, N y algunos S, P y Fe
Contiene un grupo amino y un grupo carboxilo (acido
carboxílico)
De acuerdo con el C el cual se une dicho grupo amino, estos
aminoácidos se clasifican en ,,,, etc
Leucina alanina Acido amino butírico
Tienen todos un grupo carboxilo y un grupo amino unidos al
mismo átomo de carbono ( carbono )
Difieren unos de otros en sus cadenas laterales (grupos R)
Estructura
Tamaño
Carga Eléctrica
Solubilidad
La configuración absoluta de los aminoácidos se
especifican mediante el sistema D y L, basado en la
configuración del Gliceraldehído (proyecciones de Fisher)
Los aminoácidos de las proteínas son L-
aminoácidos
Los D aminoácidos se pueden
encontrar en las paredes de algunas
bacterias y algunos antibióticos
ENANTIOMEROS (IMÁGENES ESPECULARES NO SUPERPONIBLES)
Entonces los que se encuentran en las
proteínas son:
Nombre Símbolo Formula estructural pK1 pK2 pK3
Alifaticos (cadena alifática)
Nombre Símbolo Formula estructural pK1 pK2 pK3
Hidroxilados (con grupos OH)
Azufrados (contienen azufre)
Nombre Símbolo Formula estructural pK1 pK2 pK3
Ácidos y sus amidas
Básicos
Nombre Símbolo Formula estructural pK1 pK2 pK3
Iminoácido (ciclico)
Aromáticos (con anillos aromáticos (benceno, fenol e indol))
Hidrófilo HidrófoboÁcido
(negativo)
Básico
(positivo)Neutro Esencial
No
esencial
Alanina X X X
Arginina X X Xa
Asparagina X X X
Acido aspártico X X X
Cisteína X X X
Acido glutámico X X X
Glutamina X X X
Glicina X X X
Histidina X X Xa
Isoleucina X X X
Leucina X X X
Lisina X X X
Metionina X X X
Fenilalanina X X X
Prolina X X X
Serina X X X
Treonina X X X
Triptofano X X X
Tirosina X X X
Valina X X X
XaA
min
oáci
dos
esen
cial
es e
n lo
s ni
ños,
per
o no
par
a ad
ulto
s
4-hidroxiprolina derivada de prolina, se encuentra en la
pared celular de las palntas
5-hidroxilisina derivada de la lisina. Junto con el anterior
forman el colágeno.
6-N-metil-lisina, constituyente de la miosina, proteina
contractil del musculo
-carboxiglutamato, en la proteina protrombina
(coagulacion de la sangre)
Desmosina, derivado de cuatro residuos diferentes de Lisina
(en la elastina)
La ornitina y citrulina, son intermediarios clave de la
biosintesis de la arginina y en el ciclo de la urea.
Monoaminomonocarboxilo
Monoaminodicarboxilo
Diaminomonocarboxilo
La concentración de una
solución se mide por medio
de espectrofotómetro, el cual
mide la absorción de la luz de
las moléculas
La absorción de la luz es proporcional al numero de moléculas del
material absorbente a través de los cuales pasa la luz
TRANSMITANCIA
ABSORBANCIA
Un aminoacido al disolverse en agua( pH neutro), se forma ion
dipolar, o ZWITTERION ( en alemán “ion hibrido”).
Un Zwitterion puede actuar como acido (dador de protones)
O como base ( aceptor de protones)
Estas sustancias se le conoce como naturaleza anfótera y se le
conocen como anfolitos
PROTONADO DESPROTONADOZWITTERION
PROTONADO
(no disociado)
DESPROTONADO
(disociado)
Que estén protonados (no disociado) o desprotonados
(disociado) dependerá del pH del medio donde este el
aminoácido
Menor pK, menor pH, por lo que es acido
El pK de los aminoácidos se ordenan de menor a mayor pK
( de mas acido a mas básico)
Mayor pK, mayor pH, por lo que es básico
H2O H2O
pK1del grupo carboxilo
pK2
del grupo amino
+1 0 -1Carga
Para neutros y ácidos
Para básicos
PREDOMINA LA
FORMA NO
DISOCIADA
(PROTONADA)
PREDOMINA LA
FORMA DISOCIADA
(DESPROTONADA)
CAMPO ELÉCTRICO
Grupos Enlace o interacción
Entre un grupo básico con carga + y un
grupo acido con carga -
Unión salina (iónico)
Entre las cadenas alifáticas de 2 aminoácidos
no polares
Unión hidrofóbica
Entre el –COO- de un aminoácido acido y
otro con OH en R
Puente de hidrógeno
Entre el NH3+ de un aminoácido básico y
otro con OH en R
Puente de hidrogeno
Entre 2 aminoácidos con grupos OH Puente de hidrogeno
Entre 2 grupos SH Puente disulfuro
Entre dos anillos aromáticos presentes en R Fuerzas de Van der Waals
Unión de un aminoácido por su grupo -carboxilo y el
grupo -amino de otro. Este enlace se llama enlace
peptídico, formando un DIPÉPTIDO
Enlace peptídico
C-TerminalN-Terminal
Serina Glicina Tirosina Alanina Leucina
Seril-glicil-tirosil-alanil-leucina
Serilgliciltirosilalanil-leucina
Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu
Pentapéptido
SGYAL
Alanilglutamilglicil-lisina
Tetrapéptido
Péptidos de Citocromo C
Caimán
Sapo toro
+H3N- Leu-Val-Asp-Phe-COO-
+H3N- His-Ser-Gln-Asn-Thr-COO-
+H3N-Tyr-Thr-Ala-Ile-Met- Glu- COO-
Leucil-Valil-Aspartil-Fenilalanila
Histidil-Seril-Glutaminil-Asparaginil-Treonina
Tirosil-Treonil-Alanil-Isoleucil-Metionil-Glutamico
Oligopéptidos: cuando contienen de 2 a 7 residuos de
aminoácidos
Polipéptidos: cuando su peso molecular es menor que 5 000
Proteínas: cuando su peso molecular es mayor que 5 000.
Oligopéptidos y
Polipéptidos
Residuo de
aminoácidosOrigen Función
Hormona liberadora
de tirotropina3 Hipotálamo
Hormona que estimula
la liberación de la
hormona tirotropina
Encefalina 5Sistema nervioso
central
Control del dolor,
induce analgesia
Oxitocina 9 Hipófisis posterior
Hormona que estimula
las contracciones
uterinas
Glucagon 29 PáncreasHormona
hiperglucemiante
Peptidoglucanos Variable Células bacterianas
Confiere rigidez y
resistencia a la
envoltura celular
bacteriana
Clasificación de las proteínas
1.- Forma: Globulares o fibrosa. Globulares son proteínas cuya
estructura tridimensional es esferoidal. Las fibrosas son
proteínas donde la estructura es alargada
2.- Solubilidad:
Insolubles: Estrucutra “empaquetada” (proteínas
fibrosas y globulares, proteínas en la porción apolar
de la membrana)
Solubles: en la superficie están las cadenas laterales
de aminoácidos polares.
Poco solubles, o solubles en soluciones de sales
neutras como cloruro de sodio (globulinas)
3.- Composición química
Simples: Formada por aminoácidos
Conjugadas: Tienen unido un grupo prostético (no es proteico)CLASE GRUPO PROSTÉTICO EJEMPLO
Lipoproteínas Lípidos ApoB de la sangre
Glicoproteínas Glúcidos Receptor de insulina
Fosfoproteínas Grupos fosfato Glucógeno fosforilasa
Flavoproteínas Flavin-nucleotidos NADH-deshidrogenasa
Metaloproteinas
Hierro
Zinc
Calcio
Molibdeno
cobre
manganeso
potasio
selenio
niquel
Catalasa
alchohol deshidrogenasa
calmodulina
dinitrogenasa
critocromo oxidasa
ribonucleotido reductasa
piruvico quinasa
glutation peroxidasa
Ureasa
4.- FunciónTipo Ejemplos
Enzimas Catalizan reacciones biológicas
Lipasas, proteasas, catalasas
Transporte Transporte de alguna molécula
Hemoglobina (Oxigeno)
Albumina(Molec Insolubles)
Reserva Ferritina (reserva hierro)
Contráctiles Actina y miosina ( sistema contráctil del musculo)
Estructurales Elastina ( elasticidad a los ligamentos), Colágeno
Defensa Inmunoglobulinas
Reguladoras Mensajeros químicos
Insulina, p53 (activa la apoptosis)
Toxinas Proteínas dañinas, generadas por microorganismos ( Toxina
botulínica)
1. Viene determinada por su secuencia de aminoácidos,
por lo que está codificada genéticamente.
2. Es única o casi Única para cada proteína.
3. Está estabilizada por interacciones débiles o no
covalentes y por el puente disulfuro, que es un enlace
covalente.
4. La función depende de su estructura tridimensional.
Descripción de todos los enlaces covalentes (enlaces
peptídicos y puentes disulfuro) que unen los aminoácidos de
una cadena polipeptidica. Elemento mas importante es la
secuencia.
Disposiciones particularmente estables de los aminoácidos
que dan lugar a patrones estructurales repetitivos
Helice
la cadena peptídica se enrollacomo un tornillo
La unidad repetitiva es una vuelta de hélice sencilla de 3.6 residuos
Se utilizan puentes de hidrogeno internos.
Estabilizada por un puente de hidrogeno: entre el hidrogeno unido al nitrógeno electronegativo y del oxigeno carbonilo del cuarto aminoácido del lado amino terminal
5.4 Å
1) Repulsión (o atracción) electrostática entre residuos
aminoácidos sucesivos con grupos R cargados
2) El volumen de los grupos R adyacentes
3) Interacciones entre cadenas laterales de aminoácidos
separadas 3(o 4) residuos
4) Presencia de residuos de Pro y Gly
5) La interacción entre aminoácidos en los extremos de
hélice y el dipolo eléctrico
La cadena esta en Zigzag, y de manera adyacente forman una estructura que semeja la de una aserie de pliegues
Se forman puentes de hidrogeno entre segmentos adyacentes de la cadena
Los grupos R de aminoácidos adyacentes sobresalen de la estructura en Zigzag en direcciones opuestas
Pueden ser paralelas o antiparalelas
ANTIPARALELAS
PARALELAS
Forma un giro de 180 , en el que están involucrados 4
residuos de aminoácidos, estabilizado por puentes de
hidrogeno entre el primero y el cuarto residuo
Comúnmente se utiliza Gly y Pro
Probabilidad de que un aminoácido concreto se
halle en los tres tipos de estructura secundaria
Disposición tridimensional global de todos los átomos de una proteína
Los aminoácidos se encuentran en tipos de estructura totalmente plegada de la proteína
Estabilizadas por interacciones débiles y puentes disulfuro.
Proteínas fibrosas: cadenas polipeptidicas dispuestas en
largas hebras u hojas ( un solo tipo de estructura secundaria)
Proteínas globulares: Con las cadenas polipeptidicas
plegadas en forma globular o esférica (varios tipos de
estructura secundaria)
Residuos de aminoácidos que
ocupan posiciones alejadas en
los niveles primario y
secundario pueden
interaccionar cuando la
proteína esta plegada
Aminoácidos como: Pro, Thr,
Ser y Gly hace que formen
giros
Formada por 8
sectores de alfa-
helice (80%)
Estructura supersecundarias (motivos o plegamientos)
Disposiciones muy estables de varios elementos de estructura
secundaria y las conexiones entre ellos
Van de simples a complejos
Aparecen como unidades repetitivas o combinaciones
Todo
Todo
/: y están entre mezclados
+: y están segregadas
Los Polipéptidos con mas de unos cientos de residuos de aminoácidos se
pliegan en dos o mas unidades globulares que se llaman dominios
región espacialmente compacta de una proteína que está relacionada
con una determinada función y que consiste en combinaciones de
motivos
Se debe a interacciones entre subunidades (cadenas polipeptidicas) de proteínas multisubunidad(multimerica)
Proteina multisubunidad : multimero, que puede tener de dos a cientos de subunidades
Las subunidades de una proteína con múltiples subunidades pueden ser iguales o diferentes
Oligómero : constan con más de una cadena polipéptida
MONÓMERO MONÓMERO
MONÓMERO MONÓMERO
MULTIMERO
Nomenclatura:
letras griegas
Dimero: dos subunidades
Homodimero: Cuando
son iguales las subunidades
Heterodimero: Cuando
son diferentes las
subunidades
HOMOPROTEINAS HETEROPROTEINAS
Constituidas por
unicamente
aminoacidos
Constituidas
por una porción
de proteína y un
grupo
prostético
Síntesis proteica
Conformación nativa
La proteína se pliega
para formar una
estructura
Perdida de estructura tridimensional suficiente para originar
la perdida de la función
CALOR
PH
DISOLVENTES ORGÁNICOS
AGENTES
DESNATURALIZANTES
La mayoría se desnaturaliza mediante
calor
Afecta las interacciones débiles (puentes
de hidrogeno)
Si se aumenta la temperatura, la proteína
pierde su estructura ( y su función)
Existen ciertas proteínas que soportan
grandes temperaturas (Taq-polimerasa)
Alteran la carga neta de la proteína, dando lugar
a la aparición de pulsiones electrostáticas y a la
destrucción de algunos enlaces de hidrogeno.
Caseína de la leche
precipita a un pH 4.6
Algunos disolventes como el
alcohol o la cetona, ciertos
solutos como urea o cloruro de
guanidinio o detergentes no
rompen enlaces covalentes.
Estos actúan rompiendo las
interacciones hidrofóbicas que
forman el núcleo estable de las
proteínas globulares
Algunas proteínas
desnaturalizadas pueden
recuperar su estructura
nativa y su actividad
biológica si son devueltas a
condiciones en las que la
conformación nativa es
estable
Urea +
Mercaptoetanol
Fenilcetonuria:
carecen de fenilalanina
hidroxilasa, necesaria
para descomponer
Fenilalanina
Los niveles de fenilalanina y dos substancias se
acumulan en el cuerpo. Estas sustancias son dañinas
para el sistema nervioso central y ocasionan daño
cerebral
Tirosemia I, II y IIIAcumulación de Tirosina.
Caracterizada por la
precipitación de cristales de
tirosina que conducen a la
inflamación y posterior
lesión a nivel ocular y
cutáneo. En ciertos casos ha
sido documento un retraso
mental, alteraciones
cutaneas, oculares
Alcaptonuria: el ácido homogentísico
se acumula en la piel y otros tejidos
corporales. Este ácido sale del cuerpo a
través de la orina, la cual se torna de
color marrón-negro cuando se mezcla
con el aire.
Enfermedad del jarabe de maple en la orina: cetoacidura de α-cetoácidos e hidroxiácidos procedentes de aminoácidos con cadenas ramificadas (leucina, Isoleucina, valina).
La orina huele a maple, puede dañar el cerebro durante momentos de estrés físico (como
infección, fiebre o no consumir alimentos por un tiempo prolongado)
Albinismo: ausencia
de la enzima tirosinasa
que permite el paso de
tirosina a melanina.
Se introduce un material solido poroso (fase estacionaria) y
se hace pasar a través de el una solución tamponada (buffer,
fase móvil)
La solución contiene proteínas, donde migraran mas rápido o
lento dependiendo de sus propiedades químicas
A) Cromatografía de intercambio iónico
B) Cromatografía por exclusión de tamaño
C) Cromatografía de afinidad
Separación por
desplazamiento de las
proteínas cargadas en
un campo eléctrico
Gel de Poliacrilamida
Solución de proteínas con
SDS (dodecil sulfato sódico)
Azul de Comassie o solución con
plata
La solubilidad de las proteínas es dependiente
sobre la concentración de sal (fuerza iónica) del
medio. Las proteínas no son tan solubles en agua
pura.
Su solubilidad aumenta cuando incrementa la
concentración de sal (fuerza iónica), incrementa la
interacción con puentes de hidrogeno y evitan la
agregación de moléculas (SALTING IN)
En muy alta fuerza iónica, la sal se retira de la hidratación
de las proteínas y por lo tanto conduce a la agregación y
precipitación de las moléculas (SALTING OUT)
La adición de algunas sales en cantidades apropiadas puede
precipitar selectivamente algunas proteínas, permaneciendo
las restantes en solución.
El sulfato amónico [(NH4)2SO4] se utiliza para salar las
proteínas
Cristalografía de rayos X
Los rayos X se dirigen a moléculas de proteína cristalizadas
Con un análisis matemático de el patrón de difracción
produce una imagen de las nubes electrónicas que rodean los
átomos en el cristal
Angulo Nitrógeno -Carbono , φ (fi)
Angulo Carbono - Carbono carboxiloψ (psi)
Los ángulos φ y ψ pueden adoptar ángulos de -180 y
180.
Los valores para ψ y φ se visualizan gráficamente en la Representación de Ramachandran
Conformaciones permitidas
Conformaciones permitidas en
los limites extremos de
contactos atómicos desfavorables
Conformaciones que están permitidas si se
permite cierta flexibilidad en los ángulos de
enlace
Conformaciones no
permitidas
