Los 20 aminocidos proteinognicos:

- Menos para la prolina, la cabeza es idntica en todos ellos.

- Las caractersticas qumicas que los diferencian radican en la cadena lateral.

Nombre 3 L 1 L

Glicina Gly G

Alanina Ala A

Valina Val V

Leucina Leu L

Isoleucina Ile I

Cistena Cys C

Prolina Pro P

Serina Ser S

Treonina Thr T

Metionina Met M

Histidina His H

Arginina Arg R

Tirosina Tyr Y

Fenilalanina Phe F

Asprtico Asp D

Glutmico Glu E

Asparagina Asn N

Glutamina Gln Q

Lisina Lys K

Triptfano Trp W

Quiralidad de los aminocidos:

- 19 de los 20 aminocidos presentan al menos un centro quiral

- Solo los ismeros L participan en la formacin de las protenas

Caractersticas de los aminocidos con cadena lateral hidrofbica 1 (cadenas alifticas)

- Son poco reactivos y sus cadenas laterales se orientarn lejos del entorno polar o acuoso.

- Responsables principales del plegamiento proteico.

- tiles para formar las superficies de interaccin protena-protena

Glicina Alanina

Metionina Isoleucina Leucina

Prolina Valina

Caractersticas de los aminocidos con cadena lateral hidrofbica 2 (cadenas aromticas)

Fenilalanina Tirosina Triptfano

- Son poco reactivos y sus cadenas laterales se orientarn lejos del entorno polar o acuoso.

- Muy voluminosos, interfieren en el plegamiento de la protena. Son escasos.

- El grupo fenlico de la tirosina puede ser fosforilado en cascadas de sealizacin.

- Por su carcter aromtico presentan absorbancia a 280 nm.

Caractersticas de los aminocidos con cadena lateral polar sin carga

Serina Treonina Cistena

Asparagina Glutamina

- Son reactivos y sus cadenas laterales se orientarn hacia el entorno polar o acuoso, situndose en la superficie de las protenas.

- Se suelen encontrar en el centro activo.

- Ser y Thr pueden formar steres con grupos cidos y ser fosforiladas en las cascadas de sealizacin.

- Cys puede formar enlaces disulfuro y complejos de coordinacin con metales.

- Ser, Thr y Asn sirven de anclaje para la glicosilacin

Enlace disulfuro

Glicosilacin de protenas

Caractersticas de los aminocidos con cadena lateral polar ionizable (cidos y bsicos)

Lisina Arginina Histidina

Asprtico Glutmico

- Son reactivos y sus cadenas laterales se orientarn hacia el entorno polar o acuoso, situndose en la superficie de las protenas.

- Se suelen encontrar en el centro activo.

- Pueden formar puentes salinos.

- Asp y Glu pueden dar reacciones de esterificacin con alcoholes.

- His es el nico que tiene grupo ionizable cerca del pH fisiolgico (pK = 6,0)

Aminocidos modificados en las clulas

- Las modificaciones se producen en los aminocidos despus de que se ha sintetizado la protena. Forman parte de las Modificaciones post-traduccionales.

Los aminocidos como electrolitos

Carga neta +1 0 -1

- Como son cidos y bases dbiles, su disociacin depende del pH del entorno

- Las constantes de disociacin de los grupos amino y carboxlico de los aminocidos son ms bajas por el efecto inductivo recproco entre ellos.

- Con menor intensidad, las cadenas laterales tambin lo sufren.

(pH)

Constantes de los aminocidos

Curvas de titulacin de los aminocidos

Zonas de mxima capacidad de tamponamiento Punto Isoelctrico (PI): el aminocido no tiene carga neta

Clculo del Punto Isoelctrico:

Aminocido sin cadena lateral ionizable Aminocido con cadena lateral ionizable

PI = (pKa + pKb) PI = (pKCL + pKms prximo)

El enlace peptdico

40% de enlace doble

X

- Es un enlace amida

- Debido a la tautomera ceto-enlica tiene un 40% de doble enlace

- Presenta momento dipolar en la direccin del grupo amino

- Tiene estructura plana por su participacin de doble enlace

- El enlace peptdico no tiene libertad de giro, pero s los enlaces C-Ca y N-Ca anterior y posterior

Estructuras de las protenas

- Las protenas son polmeros de aminocidos unidos por enlaces peptdicos

Cadena principal (peptdica)

Cadenas laterales

- El giro alrededor de los enlaces Ca-N y Ca-CO determina los ngulos Conformacionales

- Giro del enlace Ca-N ngulo f - Giro del enlace Ca-CO ngulo y

- Determinan el movimiento de los planos peptdicos

- Su repeticin genera las estructuras secundarias

- No todos los valores de ngulos estn permitidos

- Las cadenas laterales o los grupos CO y NH interfieren el giro

- Los planos peptdicos se unen entre si por los carbonos a

(Ver archivo MAGE)

Fuerzas que intervienen en el mantenimiento de la estructura de las protenas

En orden de fortaleza son: - Covalentes: enlaces di-sulfuro - Inicas: puentes salinos - Electrostticas

- Enlaces de hidrgeno - Interacciones dipolares - Van der Waals

- Entrpicas: Interacciones hidrofbicas

Interacciones entrpicas

- Los enlaces di-sulfuro son las ms fuertes pero son reversibles (en reacciones de oxido-reduccin) - Las interacciones de Van der Waals son importantes en el mantenimiento de las a-hlices - Los enlaces de hidrgeno son direccionales y se interfieren por molculas de agua - Las interacciones entrpicas son las ms dbiles y abundantes, y son las responsables del

plegamiento proteico

Enlaces de hidrgeno

Niveles estructurales de las protenas

- Estructura primaria: secuencia de aminocidos. Determina el plegamiento de la protena.

- Estructura secundaria: disposicin regular de la cadena de aminocidos en el espacio. Implica repeticin de ngulos conformacionales.

- Estructura supersecundaria: agrupacin preferencial de estructuras secundarias, que se repite en las protenas.

Aminocidos

Primaria

Secundarias

a - hlice Lmina - b Giros - b

Supersecundarias

Horquilla - b Horquilla - a

Niveles estructurales de las protenas (Dominios estructurales, estructuras terciaria y cuaternaria)

- Dominio estructural: parte de la cadena peptdica con una estructura definida. En protenas pequeas coincide con la estructura terciaria.

- Estructura terciaria: estructura que presenta la cadena completa de aminocidos. Est formada por uno o ms dominios estructurales.

- Estructura cuaternaria: estructura obtenida tras la agrupacin de dos o ms cadenas peptdicas, que pueden ser iguales o diferentes.

Dominio estructural

Estructura terciaria Estructura cuaternaria

Estructura de las a-hlices (1)

- Son hlices dextrgiras, que tienen 36 aminocidos por vuelta

- Sus ngulos conformacionales son: f = -60, y = -47 (aprox.)

- Presentan polaridad (aminocarboxilo) como la estructura primaria.

- Presentan un momento dipolar (macrodipolo) hacia el extremo amino (el polo positivo est en el extremo amino)

- Se estabilizan por enlaces de hidrgeno entre el grupo carbonilo y el grupo amido de vueltas consecutivas (entre el aai y el aai+4)

(d +)

(d -)

Estructura de las a-hlices (2)

Van der Waals

- La hlice se estabiliza por interacciones de Van der Waals a travs del eje.

- Las cadenas laterales de los aminocidos estn inclinadas hacia el extremo amino.

- Las cadenas laterales de los aminocidos son tangenciales a la hlice.

- Las hlices tienen carcter anfiptico (aa. polares y apolares estn segregados). Esta separacin viene determinada por el orden en la estructura primaria.

Estructura de las Lminas - b (1)

Paralela Anti-paralela Mixta

- La estructura secundaria es la cinta b, que es inestable cuando est aislada.

- Las lminas b estn compuestas de cintas b.

- Se estabilizan por enlaces de hidrgeno inter-catenarios

- Sus ngulos conformacionales son: f = -120, y = +120 (aprox.)

- Las cintas se pueden organizar de forma paralela, anti-paralela y mixta.

- El patrn de enlaces de hidrgeno es diferente

- Las cadenas laterales que ocupan posiciones similares, en cintas adyacentes, estn orientadas hacia el mismo lado de la lmina.

Estructura de las Lminas - b (2)

- La mayora de las lminas son torcidas con estructura de silla de montar. - Estn formadas mayoritariamente por aminocidos hidrofbicos.

Dominios estructurales y estructuras terciarias

- Los dominios estructurales suelen ser unidades de plegamiento independiente dentro de la estructura proteica.

- Se pueden separar del resto de la protena sin que pierdan la estructura. - Hay cuatro tipos de protenas segn su estructura terciaria: todo a, todo b, a/b y

a + b

Ribosoma Hemoglobina

Estructuras cuaternarias

b Galactosidasa (E. coli)

- Se mantienen tambin por interacciones dbiles.

- Se pueden formar estructuras muy complejas

- Permiten los mecanismos de regulacin alostrica de la funcin proteica.

- Evitan la dispersin de sustratos en reacciones acopladas (encadenadas)

- Permiten la ejecucin de varios procesos simultneos.

- Permiten el trabajo con molculas muy grandes (proteasoma, DNA pol., ribosomas, etc)

Estructura del colgeno (1)

Consenso: (Pro-Hyp-Gly)n

(Pro-X-Gly)n X = Arg o Lys

(X-Hyp-Gly)n X = Asp o Glu

- Los aminocidos mayoritarios son: Gly, Pro y Hyp, pero pueden aparecer otros en menor proporcin

- Las cadenas individuales tienen estructura helicoidal levgira.

- Tres cadenas se organizan en una superhlice dextrgira con las glicinas en el interior.

- La superhlice se mantiene por enlaces de hidrgeno inter-catenarios entre los grupos carbonilo y amino de la glicina.

Estructura del colgeno (2)

Molcula de colgeno

Cadenas de polipeptdicas

Fibra de colgeno Fibrilla Microfibrilla Tropocolgeno 300 nm

Fibrilla de colgeno 1 mm

Fibras de colgeno (fascculos)

10 mm

Tendn 1 cm

- Hay varios tipos de colgeno que difieren en su composicin en aminocidos y que aparecen en distintos tejidos.

- La Vitamina C es esencial para su sntesis, y su deficiencia produce escorbuto

- Las molculas de tropocolgeno se asocian por enlaces cruzados entre restos de Lys.

- La acumulacin con la edad de enlaces cruzados de Lys hace el colgeno ms duro y frgil.

Estructura y funcin de la Hemoglobina (1)

- Heterotetrmero todo a formado por dos subunidades a y dos b.

- Cada subunidad contiene un grupo hemo en contacto con el exterior.

- El grupo Hemo tiene estructura plana, pero la His F8 lo comba al tirar del hierro hacia si.

- Los dobles enlaces conjugados del grupo Hemo y la His F8 permiten la dispersin de los electrones del O2.

- De las 6 valencias de coordinacin del Fe, cinco estn con tomos de N.

Estructura y funcin de la Hemoglobina (2)

- En el estado tenso la afinidad por el O2 es baja.

- El estado tenso (T) se estabiliza por puentes salinos entre las cuatro subunidades.

- La entrada de O2 restaura la estructura plana del grupo Hemo, lo que rompe algunos puentes salinos.

- La ruptura de los puentes salinos provoca un cambio conformacional en otras subunidades, que pasan al estado relajado (R) aumentando su afinidad por el O2.

Puentes salinos del estado T

Estado T Estado R Estado T Estado R

Funciones de la Hemoglobina (1)

a) Transporte de O2

b) Transporte de CO2

c) Transporte de H+ pKa = 6,0

His (H+)

His

Extremo amino Carbanin

Pulmones

Tejidos

- La disminucin del pH estabiliza el estado T y disminuye la afinidad por el O2.

- El CO2 tambin estabiliza el estado T y disminuye la afinidad por el O2.

- En los pulmones los H+ y el CO2 se liberan y aumenta la afinidad por el O2

- Los H+ y el CO2 son efectores alostricos de la hemoglobina.

Funciones de la Hemoglobina (2)

2,3-bis-fosfoglicerato (2,3-BPG)

- El 2,3-BPG es un efector alostrico negativo

- El 2,3-BPG disminuye de forma ms estable la afinidad la afinidad por el O2

- El 2,3-BPG se sintetiza lentamente por lo que significa una adaptacin a largo plazo.

- La disminucin de la afinidad se produce tanto en tejidos como en los pulmones.

- La Hb fetal contiene menos 2,3-BPG que la materna, favoreciendo la transferencia de O2.