introducción al estudio de la proteínas

Transcripcin N 5: Introduccin al estudio de las Protenas

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INTRODUCCIN AL ESTUDIO DE

LAS PROTENAS

lvarez Safuan, Fernando Said; Amarilla Acosta, Julio Csar; Aparicio Lugo,

Valeria Elizabeth

Ferro: Vamos a empezar el segundo bloque del programa, segundo

captulo del programa, que es el captulo de protenas. Por qu? No es por el

nombre de primero hace alusin al griego protos que significa primero-, sino que

por el hecho de que si conocemos la estructura de protena, nos va a ser ms

sencillo entender cmo actan, cmo realmente comandan la actividad celular.

Desde ya hay algunas visiones de empezar a dar los cursos de bioqumica desde

algo ms sencillo, en realidad, empezamos desde lo que es estructuralmente ms

complicado.

Tendramos que empezar a hablar de cidos grasos probablemente, de los

lpidos, que son las estructuras ms sencillas dentro de todo lo que es el conjunto

de biomolculas, pero necesitamos ese conocimiento de la estructura de protena

para entender ciertos procesos que luego nos ayudarn a comprender el

metabolismo, como son los procesos de biocatlisis y regulacin metablica. Por

ese sentido de utilidad respecto a lo que necesitamos inmediatamente es que

empezamos con este captulo.

Cuando estamos hablando de protenas, lo primero que tiene que estar en

nuestra cabeza digamos, qu es?, a ver, cuando alguien les dice Esto es una

protena, qu es lo primero que a ustedes se les ocurre...? GRANDE! O sea,

primero, es algo grande, qu ms?, algo les debe decir, ya dieron muchas

protenas en el ingreso, en histologa, qu ms...?

Compaera: Que cumple una funcin especfica.

Ferro: Debe cumplir una funcin especfica!, y por qu decs eso?

Compaera: Y porque tiene un plegamiento.

Ferro: Hay protenas que no tiene plegamiento y cumplen funciones

especficas. Lo que nos quiere decir es que ninguna protena est donde est de

balde, o est porque, no s, de chiripa apareci ah, o sea, una protena est en la

clula porque hay un programa que se llama ADN y hay una expresin de ese

programa que da lugar a que esa protena est ah, es decir, ninguna protena est

03/04/2014


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por azar en el medio celular, est porque hay un programa que cumplir, y porque

esa protena tiene que hacer ALGO, y para hacer ese algo, que puede ser muy

diverso, entonces tiene una estructura que lo soporte, esa funcin est soportada

por una estructura. Y recuerden, y se los voy a decir hasta el final del curso, y

espero que se les quede bien fijo: Estamos hablando a nivel molecular y lo que las

estructuras celulares ven para interactuar son molculas, ven grupos funcionales, ven

atraccin o repulsin electrosttica, ven reactividad qumica, no ven otra cosa. No es como

nosotros que vemos, no s, la cara o la estatura, no, pueden ver el tamao, por favor, no

vayan a usar el trmino ver, sino reconocer. Pueden reconocer tamao, se pueden

reconocer polaridades?. S!, porque lo que es muy polar no pasa la membrana, lo

que es muy grande no pasa la membrana. Puede reconocer cargas? S, porque las

especies cargadas, a menos que tengan un transportador, no pasan la membrana.

Entonces, de qu estamos hablando? Estamos hablando de estructuras a

nivel qumico, a nivel molecular, o inico si quieren, pero son especies qumicas,

eso es lo que reconoce la clula. Y gran parte de esa capacidad de reconocimiento,

de transporte, de contacto con el medio, la clula la tiene a partir de las protenas.

Bueno, decamos, molcula grande, siempre que hablamos de protena, asociamos

al trmino aminocido (a.), cualquier asociacin de aminocidos es una protena?

Compaeros: NO.

Ferro: A ver, por qu no?

Compaero: Tiene que ser a partir de 50 aminocidos.

Ferro: Primero un nmero mnimo, solamente eso?

Compaero: No, tambin tiene que ver el tamao, la estructura).

Ferro: No, no!, 50, ya me dijiste tamao, solo eso?, si yo junto 51

aminocidos de cualquier manera, eso es una protena? Estamos formalmente

definiendo una protena en trminos biolgicos? La mayora de las veces, yo creo

que no hay excepcin, cualquier agrupacin covalente de 50 aminocidos, que a

partir de ah llamamos residuos, o ms, es una protena, pero no es suficiente, es

una asociacin en la cual se tiene que dar una secuencia de este tipo:

Si no existe un esqueleto de ese tipo, entonces eso no es realmente una

protena, es simplemente un pptido. Podemos llamarlo pptido o porque no tiene

el nmero suficiente de residuos o porque estos residuos estn ligados de una

manera que no respeta ese orden. Entonces, con esa perspectiva, hablamos de


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polmeros a partir de por lo menos 50 residuos, algunos hablan de 100, unidos

covalentemente, no cualquier asociacin de aminocidos, porque hay asociaciones

inicas de aminocidos y lo ms caracterstico es que tienen un muy alto tenor de

nitrgeno. Si tomamos en conjunto a las protenas, tenemos en torno al 16%, lo cual

es mucho ms alto de lo que podemos encontrar en otras estructuras, en

estructuras como polisacridos, lpidos, etc.

La mayora contiene 50 a 2000 residuos, y por qu decimos residuos, y no

aminocidos? Porque de hecho cuando se constituyen los enlaces peptdicos, si

esto era un aminocido (Fig.1):

El fragmento (Fig.2) que queda ya no es exactamente un aminocido, ha

ocurrido una reaccin (Sustitucin Nucleoflica) en la cual ha perdido agua, por lo

tanto, la estructura ya no es un aminocido. Por lo tanto, esto es un aminocido

(Fig. 1) y esto es un residuo (Fig. 2).

De acuerdo?, o sea, no residuo como cosa intil, sino como resto, como fragmento

y vamos a utilizar el mismo nombre para el aminocido y para el residuo, es decir,

cuando encontremos Treonina (Thr) dentro de una protena, vamos a decir que es

Treonina (Thr) , y si est en disolucin tambin, no va a haber diferencias.

La mayora tiene en estos lmites -masa promedio por residuo de 110 Da por

residuo las masas entre 5.500 (5,5 kDa) y 220.000 Da (220 kDa) - ah hay que ser

cuidadosos, dice la mayora, no 100 %, hay protenas ms grandes? Claro que las

hay, ahora, tambin hay una cuestin interesante: cuando esas protenas tienden a

ser ms grandes, lo ms frecuente es que sean protenas multimricas.

Fig. 2

Residuo

Fig. 1

Aminocido

X


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Entonces, aqu viene nuestra primera clasificacin; vamos a hablar de

protenas monomricas cuando hay solo un pptido, es decir, una cadena proteica,

una cadena de residuos de aminocidos con tamao suficiente en la cual los

residuos estn unidos covalentemente, usando su alfa amino y su alfa carboxilo. En

cualquier otra circunstancia, es decir, cuando en el enlace el carboxilo no est

unido a carbono alfa (C) o el amino (-NH2) no est unido al carbono alfa,

entonces, en lugar de llamar enlace peptdico, diremos que es un enlace

isopeptdico. Y esa es una manera de reconocer un enlace entre aminocidos que

no se form en los ribosomas. Porque hoy dijimos que esto viene de un

programa, y ese programa dnde est? En el ADN. Y cuando ese programa se

expresa, tenemos una protena. Cmo es el programa en estructura?, es lineal, es

ramificado, tiene derivaciones, cmo es ese programa? LINEAL, por lo tanto, los

pptidos que resultan de leer ese programa, originalmente tambin van a ser

lineales. Programa lineal, productos de expresin lineal. Eso significa que todas las

protenas van a terminar siendo lineales? NO, porque son estructuras que tienen en

sus residuos y en sus extremos, todava, grupos funcionales que pueden seguir

reaccionando, y esa reaccin va a permitir hacer cruzamientos, obtener derivados,

etc., sufrirn cortes, es decir, va a haber una dinmica de la protena que no se

acaba con su sntesis, es decir, la protena tiene un ciclo vital de una duracin

variable y esa duracin depende fundamentalmente del lugar donde estn,

depende de su estructura, depende de una serie de cosas que nos llevar a hacer

otras clasificaciones.

Cules son las otras protenas? Oligomricas, que tienen 2 o ms pptidos,

por lo menos 2. Eso significa 2 cadenas, y estas cadenas pueden ser iguales o

diferentes. Vamos a encontrar protenas que son oligomricas, relativamente

complejas, pero con subunidades iguales. Cuando decimos alfa, eso es un tipo de

estructura peptdica. Y no quiere decir que todas las alfas sean iguales. La alfa de la

hemoglobina viene de un gen de cierto cromosoma, y la alfa de la glutamina

Sintetasa de la Escherichia Coli viene de otro gen, se le llama alfa simplemente por

llamarle de alguna manera. As que, qu implica eso?, qu quiere decir alfa 12?

Yo antes asuma que estas cosas se saban, pero parece que no se sabe a ver, qu

quiere decir alfa 12?...

Compaera: Enlace entre carbono.

Ferro: Carbono? Estamos hablando de protenas, hoy alguien dijo

protena es GRANDE, Carbono muy chiquitito.

Compaero: Que tiene 12 subunidades.

Ferro: 12 subunidades iguales, sencillo pero, me alegro de haber

preguntado, porque de repente uno se queda con una idea rara, esto quiere decir

simplemente que son 12 subunidades iguales, es decir, cuntos genes necesito


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para sintetizar esta protena, mnimo? UNO Y ese gen tiene que ser repetitivo,

tiene que estar aqu aqu aqu varias veces, y se lee todo de una vez?

Compaeros: NO.

Ferro: Cmo es entonces? Se lee varias veces, verdad? O, el ARN

produce a partir de una transcripcin, produce un transcripto muy estable

tambin, verdad? No necesariamente hay que leer todas las veces, a veces, se lee

una vez y ese transcripto es muy estable y en el ribosoma se traducen muchas

veces, de acuerdo? Observen que, normalmente, nosotros nos vamos a encontrar

con protenas grandes, y vamos a encontrar protenas como estas, o vamos a

encontrar protenas como estas hace referencia a la hemoglobina y gamma-carboxi-

glutamato-, y cuntos genes como mnimo?

(MOSTR LO DE LA HEMOGLOBINA Y GLA-CARBOXI-GLU).

Dos, mnimamente 2, y en total cuntas subunidades? 4, muy bien. Sera

como hemoglobina por ejemplo, Glutamina Sintentasa, Hemoglobina (Hb) o

Glucgeno-Fosforilasa-Quinasa, Cuntas sub-unidades aqu?

()4

Son 16 sub-unidades construidas con 4 pptidos distintos cada uno, est

claro? Es decir, cuando hablamos de protenas oligomricas, en realidad, estamos

hablando de cosas complejas. Entonces, habra que preguntarse por qu en la

naturaleza se recurre a esta solucin (Citocromo-C) con ms frecuencia de que a

esta por ejemplo (Titina Humana).

Tabla 1. Datos Moleculares de Algunas Protenas.

Protena Residuos de

Aminocidos

Subunidad

es

Masa Molecular

del Polipptido

(D)

Titina (Humana) 29.926 1 2.993.428

Citocromo C

(Humano)

101 2 11.617

Titina humana que tiene 26.000 residuos y un peso de casi 3000 kDa. Sea un

1 Da una unidad de masa (1 Da = 1 uma), o por qu esto y no eso, o a ver aqu no

est el receptor, uno que vamos a usar muchas veces, que es el receptor de LDL, el

receptor de Apo-B100 que es una sola cadena con 850 y algo residuos, o sea es una


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protena GRANDE, realmente grande. Cuando estamos hablando de protenas

grandes, fjense que estamos hablando, a ver, qu sera una protena grande?, y

estamos hablando de que tiene un nmero muy importante de residuos: ms de

500 residuos que nos dan masas desde 100 kDa o ms, esas ya son protenas

grandes y hay protenas que son muy pequeas.

N DE RESIDUOS: >500 residuos. MASA: 100 kDa

Una de las protenas ms pequeas que hay, sin que haya sido recortada de

otra protena ms grande es el Citocromo-C, es una protena que se usa mucho

para estudios de parentesco, por qu, porque es una protena que existe en todos

los organismos. Entonces, se supone que si est en todos los organismos por qu ha

de ser, eh? Porque realiza en todos los organismos una funcin vital y esa

funcin debe ser parecida en todos los organismos, verdad, o sea, si hay algo que

est en todos los organismos es porque debe hacer lo mismo y porque todos los

organismos la necesitan, es decir, las plantas tienen Hemoglobina?

No, Hemoglobina como tal, no, las legumbres tiene Lec-globina (?), una

lec-globina, pero para otra cosa, o sea debe ser que no tienen la misma funcin que

tiene en nosotros, no la necesitan, entonces no expresan eso, pero esta es una

protena que todos los seres vivos tanto eucariontes como procariontes, tenemos y

usamos. Y es una protena, ustedes diran, qu es grande o es pequea? Porque a

veces yo hablo de grande o de pequeo y tal vez no nos entendemos exactamente

dnde empieza grande y dnde empieza pequeo. A ver, grande o pequea

seala una protena de 11 kDa? Pequea, son 104 residuos, 11 kDa apenas, o sea

11,000 Dalton, recuerden que esto esta sacado de un texto en ingls y la coma (,)

aqu es punto decimal para nosotros, est claro.

Entonces, hay protenas monomricas grandes? S las hay, verdad, pero

fjense Glutamina Sintetasa que marcbamos all tiene 621 kDa, pero tiene 12

cadenas. Por qu se recurre ms a este tipo de solucin que a este para producir

una protena grande?

Compaero: No es para evitar mutaciones.

Ferro: Una de las, bueno en realidad no se sabe, pero una de las

explicaciones es esa. Si tenemos una protena grande monomrica, quiere decir que

el gen tiene que ser enorme. Ese gen ocupa mucho lugar, primero. Piensen en

trminos de espacio. Cunto espacio yo necesito para cifrar Glutamina Sintetasa?

Un gen que mnimo, mnimo, tendra a ver 5600x3, verdad, estamos, o no,

bases, o no es as, eh? Son 5600 codones, o sea 5600 por tres. Si yo tuviera las 12

subunidades como una cadena solamente sera 5600x12x3 y sera un gen

http://forum.wordreference.com/showthread.php?t=1164717


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ENORME, en cambio, aqu tenemos un gen ms pequeo que se lee varias veces o

que me produce un RNA muy estable que se traduce varias veces.

Primero, hay un ahorro de ESPACIO, segundo, lo que deca el compaero

es muy cierto, cunto ms largo es el gen, ms largo es el proceso de lectura, por lo

tanto ms probable la aparicin de errores de lectura. Pero los genes solamente

se leen o les pasan otras cosas?

Compaero: Se transcriben?.

Ferro: Se duplican, verdad, se replican, los genes se tienen que copiar de

una clula a otra, entonces al copiar, como el examen, verdad, no se fen de copiar

mucho, porque aparte que les voy a dar con todo, si los pesco. De que pueden

copiar, seguro que van a poder. Si ustedes son 200 y nosotros somos 2 en el

examen, nos ganan 100 a 1, verdad, pero existe el riesgo de copiar mal. Bueno, en

la clula, tambin existe riesgo de copiar mal y eso introducira una mutacin.

Pero solamente al copiar, al replicar el ADN hay riesgo de error? No!, se puede

cargar mal el ARNt, se puede leer mal el ribosoma, es decir, muchas cosas pueden

pasar en ese proceso y generar una mutacin, y esa mutacin podra alterar

severamente la estructura, de manera que controle severamente o influya

severamente sobre la funcionalidad de la protena.

Entonces, se piensa que esas son las 2 razones las ms importantes, las ms

evidentes por las cuales para ser una protena grande se prefiere un nmero de

genes o varios genes pequeos, relativamente, que se lean varias veces, en lugar de

tener un gen enorme, menos lugar para almacenar la memoria en lugar de tener un

gen enorme, menos tamao y disminuir la probabilidad de errores.

Bien, si nosotros tomamos que la masa promedio son entre 100110 Da de

un aminocido, y hablamos de 50 residuos, entonces, la masa est en torno a 5 y

kDa, sera muy chiquitito, estamos hablando del tamao de la Insulina funcional,

que no es lo que viene del gen de la insulina, a protenas de unos 200 kDa.

Cuando se habla de la constitucin, estn constituidos por a..

mayoritariamente de la serie L, no exclusivamente, hay varios ejemplos de

protenas, es decir, de participacin de a.. de la serie D en alguna protena del

sistema nervioso, en protenas que constituyen toxinas de algas, estas toxinas que

hay en lago Ypacara, Microcistinas, eso tiene algunos a.. de la serie D, pero

fundamentalmente son a.. de la serie L.

El hecho de que haya a.. y que, en principio, la organizacin de las

protenas se basa en 20 a.. que denominamos aminocidos proteicos, conste que

los aminocidos proteicos son cuntos. Cuntos son aminocidos proteicos?

Compaero: 20.


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Ferro: Hay ms de 20. En realidad 20 estn codificados en el genoma, pero

si analizamos la composicin termino as que vienen de modificaciones co-

traduccionales o post-traduccionales de esos 20. Todos los 20 se pueden

modificar? No, hay algunos que se modificar con ms frecuencia y otros menos. Y

en la naturaleza cuntos amino cidos hay?

Compaero: Infinito.

Ferro: Cunto?! No, tampoco as, ms de 300 aminocidos se conocen,

cuidado. Pero lo interesante es que los grupos funcionales con los cuales se anclan

para formar estas estructuras nos dejan la posibilidad de variacin en el grupo R

(Fig. 3) y, por lo tanto, estas R generan una variabilidad muy interesante, a pesar

de que la estructura del esqueleto sea la misma, tenemos capacidad de generar

zonas de contacto, zonas de reconocimiento con el ambiente de la clula muy muy

diversas.

Es lo mismo que nos pasa a nosotros, verdad, si nos miraran el esqueleto,

seramos muy aburridos, no? Es decir, lo ms que veramos seran esqueletos ms

grandes o ms chicos, verdad, pero no seramos muy atractivos, no seriamos

diferentes; por tanto, esta estructura esqueleto del pptido- (Fig. 4) ,en realidad,

qu es lo que constituye, constituye como el esqueleto de la estructura de una

protena, pero no es lo que produce la mayor interaccin. La interaccin se da

fundamentalmente con los grupos R porque eso es lo que queda afuera, o sea,

medio en broma, en serio, nadie pone en su C.I. la foto de, no pone una radiografa,

verdad, o s? No, pero, estructuralmente eso es lo ms importante, porque si no

tuviramos crneo o los huesos de la cara, no s, tendramos el aspecto de una

bolsa, sin embargo, eso no se pone, por qu, porque es muy semejante en todo el

mundo, entonces, no implica un carcter diferencial y si las protenas pueden hacer

muchas cosas es porque tienen capacidad de generar muchas estructuras distintas

y esa estructura le viene en principio de la diversidad de los aminocidos que hay.

Fig. 3 Estructura de un Aminocido en su forma ionizada (Zwitterion).

Fig. 4 Esqueleto


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Si nosotros nos quedamos con esos 20 aminocidos del cdigo gentico

estamos siendo muy modestos en esto y vamos a constituir dipptidos solamente,

tenemos 20 residuos, pero al cuadrado, y eso nos da 400 estructuras diferentes, es

decir, si tengo los 20 aminocidos y solo los puedo combinar de a dos por

ejemplo: AlaAla, en una combinacin, GlyGly, AlaGly en otra y Gly Ala en

otra, o sea por qu esta no igual a la anterior, eh? O sea, primera razn, al

constituir un enlace peptdico hay un orden, verdad, decamos NC (carbonlico) C.

Tarde o temprano eso lo vamos a repetir, o sea vamos a tener esa secuencia

en que el carbono carbonlico (C=O) y el nitrgeno amnico (NH2) forman el

enlace peptdico y al costado del enlace peptdico tenemos carbono alfa; segunda

razn, la mayora de los residuos son quirales, por lo tanto no da igual que los

miremos de frente o del fondo porque vamos a tener disposiciones espaciales

que son diferentes. Y si adems de esos 20 generamos estructuras ms complejas

todava en vez de a dos de a tres tendramos 203 eso es 8.000 estructuras distintas, y

si constituyramos protenas de 100 residuos, estamos hablando de protenas

grandes o pequeas, eh?

Compaeros: Pequeas.

Ferro: Pequeas, con los 20 aminocidos, entonces, qu es lo que vamos a

tener, 20100 y si constituyramos una molcula de cada uno, por supuesto, una de

las opciones cul sera por ejemplo:

AAAAAAAn=100, esa sera una opcin, verdad, PPPPPPP n=100, GGGGGGG n=100

Pero despus todas las combinaciones, tendramos 20, haciendo una

molcula de cada uno, son 20100 = 1,27x10130 y si no me equivoco ese nmero es

mayor que todos los tomos que hay en el universo, o sea no en la tierra, es un

numero enorme!! Por lo tanto, qu nos dice, que con esas 20 letras podemos

construir una diversidad estructural, no tanto as no era, era algo as como, no,

miento. Si tenemos una molcula de cada una de esta, tenemos ms que la masa

de la tierra, de todos modos es muy grande, nos habla de la diversidad

estructural que se puede construir simplemente con 20 letras. Eso es casi como

construir palabras con el alfabeto, verdad, podemos construir palabras ms

grandes, ms chicas, que digan cosas distintas y con las mismas letras podemos

cambiar cambiando la posicin, tener significados distintos, y con las protenas

pasa exactamente lo mismo.

Bien, lo que decamos la composicin es variable en nmero y el tipo de

residuos. Son 20 aminocidos en el cdigo gentico; aminocidos proteicos

adicionales por modificacin de los anteriores como el caso de Fosfoserina e

HIdroxilisina, etc., pero tambin vamos a encontrar a.. no proteicos, dentro de

nuestro metabolismo, a. que no estn ligados a la funcin proteica, son a.. que

actan como intermedio del metabolismo, ah est la Ornitina por ejemplo, pero


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tambin hay a. que cumplen roles muy peculiares como intermedio en la

formacin de algo, por ejemplo Yodo Tirosina para constituir las hormonas

tiroideas ms adelante o simplemente pasos en una degradacin, pero que

qumicamente son a..

Fjense que aun comparando dos protenas del mismo organismo, es decir

de vaca, nos vamos a encontrar que la composicin de a.. puede ser radicalmente

distinta, verdad, en una molcula es cierto que esta tiene ms del doble de residuos

que esta, pero por ejemplo en una hay solamente 1 residuo de triptfano (W) y en

esta hay 8 residuos de W.

Aminocido CitocromoC Bovina Quimotripsingeno

Triptfano 1 8

Cistena 2 10

En esta protena tenemos dos residuos de cistenas (Cys) y aqu deberamos

tener, cunto, 5, verdad, si fuera proporcional al tamao, sin embargo, hay 10, o

sea, qu nos dice eso, primera cuestin, la COMPOSICIN de las protenas es muy

diversa. Es decir, esos 20 a.. no se utilizan en todas las protenas de la misma

manera, y eso genera mucha diversidad. No hace falta que siempre los 20 a..

participen de la misma forma. Si los 20 a.. estuvieran aleatoriamente distribuidos

cunto tendra que haber de cada uno, eh? Problema de aritmtica.

Compaero: 5 %.

Ferro: 5 %, verdad. Y sin embargo, no es as. Hay protenas donde

algunos a.. no pasan de 1 %. Hay protenas en las que algunos residuos estn

ausentes, esa es otra historia. No hace falta que todos los a.. estn presentes en

todas las protenas. Por ejemplo, Hemoglobina (Hb) cuntos residuos de cistena

tiene. Cero, no tiene cistena. Sin embargo, colgeno tiene 32 % de glicina (Gly), o

sea de uno solo de los residuos hace de la masa de la protena. Por lo tanto, la

diversidad en la composicin ya es un factor importante, hay diversidad en el

tamao de la protena? Hemos visto que s. Y todava lo que da mayor diversidad

es la variacin, perdn, no variacin, porque es bastante constante, sino la

variedad de ORDEN de esos residuos en la secuencia, y como es una secuencia

covalente, esos residuos pueden cambiar de lugar fcilmente? Cambian as? Ella

se levanta -una compaera- y para la siguiente clase se sienta aqu, eso es fcil de

hacer en una protena? No, recuerden que esa discusin acerca del enlace covalente

de la semana pasada era para recordar que estamos hablando de una estructura

qumicamente estable. Es decir, que no es muy fcil que un residuo cambie de

posicin. As de onda no se va a ir de la posicin 4 a la 8, ni de la 4 a la 5, no, no es

corriente que ocurra eso.

Tabla 2. Composicin de aminocidos de dos Protenas.


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Las modificaciones tpicamente ocurren sobre R, ya hablaremos ms

adelante de eso, algunas modificaciones son tan importantes, tan frecuentes en

algunas protenas que incluso han adquirido abreviaturas que son propias en

como HIP para hidroxi-prolina, o Gla para Gama Carboxi Glutamato (Fig.5) que

est aqu, o sea si este es la protena, perdn, el residuo dentro de la protena,

tengo 5 carbonos del cido glutmico (E) y en gama () tengo 1 carboxilo (COOH)

adicional. Esto es Gama Carboxi Glutamato, como es tan frecuente en alguna

protena ya le hemos asignado una denominacin propia, un smbolo propio.

Hay otra que viene de reacciones ms sencillas, como una reaccin de

desfosforilacin. Y qu es lo que podemos fosforilar, veremos ms adelante que lo

que generalmente se fosforila son los hidroxilos (OH) de ah que habamos

estudiado los steres fosfricos (COOP). Entonces, podemos fosforilar el OH de

la serina (S), el OH de la tirosina (Y), aunque sea fenlico (ArOH), tambin se

fosforila, pero el OH de la treonina (T) que tambin es un alcohol, en este caso un

alcohol secundario, es fcil de fosforilar? S. Y hay enzimas que fosforilan serina

con treonina, hay enzima que fosforilan tirosina, pero tambin se puede fosforilar

histidina (H), es decir el imidazol de la histidina puede experimentar fosforilacin.

La histidina tambin se puede metilar (agregar CH3), tambin podemos tener

modificaciones en los extremos de la cadena, pero esa modificacin en los

extremos generalmente para qu sirve? Alguna vez compraron una piola, s? Y

qu hicieron despus de comprar, qu fue lo primero que hicieron.

Compaero: Quemar los extremos.

Ferro: Para qu?

Compaero: Para que no se deshaga.

Ferro: Claro, exacto, quemar, cuando eran de yunque, se ataban los

extremos, se hace un nudo para que no se deshaga. En el caso de las protenas, se

Fig. 5


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queman los extremos, muchas veces no tanto para que no se deshagan, sino que

para que no se agreguen otras estructuras.

Podemos tener (escribe en la pizarra una frmula) (Fig.6):

Este nitrgeno bloqueado con algo de manera que no reaccione, por

ejemplo, eso qu sera? Qu grupo es? A ver, cuntos carbonos? 2, verdad.

Qu funcionalidad? Carboxilo (COOH), esto es un N-acetilo y esto es una manera

de bloquear, quemar el extremo, ah no voy a continuar, de acuerdo? De la misma

manera cuando seguimos por aqu nos vamos a encontrar con este grupo. Hay

alguna manera de quemar ese extremo para que no se una con nada? S, existen

varias maneras, pero una muy corriente es, podra ser metilar, entonces eso ya no

va a reaccionar. Recuerdan ustedes que los carboxilatos (COO) son menos

reactivos que los cidos carboxlicos, verdad? Una amida (CONH2) es menos

bsica que una amina (NH2), es decir, le estamos quitando reactividad. Esas cosas

que uno vea en la qumica orgnica ocurren en las clulas: eso de proteger un

grupo las clulas ya lo hacen desde hace muchos siglos, no es un invento nuestro,

por lo tanto, no se sorprendan de encontrar modificaciones en la estructura de las

protenas y no esperen simplemente de que siempre sean los a.. tal cual estn en

la naturaleza.

Bien, tenamos que hablar de clasificacin de protenas. Nuestra primera

clasificacin la hicimos en trmino de nmero de subunidades constituyentes.

Cuando una protena es a) monomrica, bueno, es monomrica y se acab, pero

cuando la protena es b) oligomrica, a veces, decimos que est formada por homo

o hetero dmero o trmero o lo que sea, dependiendo de que sean iguales o no.

Fig.6


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Si hidrolizamos una protena, la degradamos totalmente, pueden darse dos

situaciones: que lo que obtengamos sean simplemente a.. y decimos esto es una

protena simple, se degradan todos los enlaces y se obtienen solo a..; protena

simple. Hay muchas a) protenas simples, la albmina del plasma sanguneo es

una protena simple, pero muy frecuentemente vamos a tener b) protenas

conjugadas, es decir, protenas en las cuales la hidrlisis nos lleva a obtener a..

por un lado y a obtener algo que no es a.. por otro. Lo que es constituido por a..

se llama el grupo proteico y lo dems se llama el grupo prosttico, es decir lo que no es

protena. Y de acuerdo a la naturaleza de ese grupo prosttico podemos hacer

muchas clasificaciones, por ejemplo: la Anhidrasa Carbnica, ya les habrn hablado

de la Anhidrasa Carbnica, creo que ya les mencione. Qu reaccin cataliza la

Anhidrasa Carbnica?

Compaero: La reaccin de CO2|H2CO3.

CO2 (aq) + H2O H2CO3

Ferro: Esta es la reaccin que cataliza la anhidrasa carbnica. Si tomamos

anhidrasa carbnica pura aislada de cualquier estructura, si la sometemos a

hidrlisis qu vamos a encontrar? Pueden empezar con lo ms fcil

Compaero: A..

Ferro: A. + Zinc (Zn), iones de Zinc (Zn+2), por lo tanto, qu clase de

protena es, simple o conjugada?

Compaero: Conjugada.

Ferro: Conjugada, de qu clase? Es una metaloprotena. Y hay muchas

metaloprotenas, o sea tienen metales unidos, pero no como un contaminante, sino

necesitan ese metal para cumplir su funcin. Por supuesto que todas las protenas,

prcticamente todas en algn momento estn en contacto con un ion metlico. O

no? Es as o no es as? S. La albmina del plasma con que metales est en

contacto?

Compaero: Con el hierro (Fe).

Ferro: Ms importante sodio (Na+), verdad. Montones de iones sodio

en el plasma, potasio (K+), magnesio (Mg+2), calcio (Ca+2), un poquitito de

hierro (Fe+2/+3), pero cuando la aislamos pura no necesita de esos iones para

tener la estructura funcional. En cambio en la anhidrasa carbnica sacamos ese

Zn+2 y la funcin ya no se cumple. Si lo que hay es restos de azcar decimos

que es una glicoprotena. La glicosidacin, vale la pena ya establecer una

diferencia entre glicosidar y glicar, no es un juego de palabras.


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a) La glicosidacin de las protenas: es un acto por el cual la clula

marca una protena para algn propsito, esa marcacin puede

ser para dirigirla a un organela. La protena de -manosa adonde

se va?

Compaero: A los lisosomas.

Ferro: Se va al lisosoma. Es una manera de marcar, como la camiseta que

le dan a los nuevos, dice bicho, ese vaya all, le recortan el pelo, eso es marcarle

ya, tiene una marca. As tambin, las protenas marcan algunos sitios que les

permiten dirigirse a algn lado, generalmente las protenas que se glicosilan, se les

pega carbohidratos, dnde se van la mayora de las veces?

Dos cosas; o son protenas de secrecin, o la parte glicosilada se expone en

la superficie externa de la membrana, es decir, va a ir a un lugar donde haya ms

polaridad, porque agregarle un azcar significa agregar por cada carbono, qu?

Compaeros: Un -OH.

Ferro: Un hidroxilo (-OH), entonces eso aumenta mucho la polaridad, o

sea tpicamente vamos a encontrar glicosidacin de protenas para una protena

que es funcional en el citosol? Qu les parece? NO!, porque glicosidar gasta

recursos materiales, azcar, gasta energa formando los enlaces. Para que si ya

est ah, no se va a ir a ningn lado!! Pero por ejemplo, las inmunoglobulinas G

(IgG), producidas por? Qu clulas?

Compaeros: Plasmocitos.

Ferro: Esas donde circulan?

Compaeros: En el tejido conectivo.

Ferro: En el plasma; en el plasma hay mucha agua, entonces las IgG son

glicoprotenas que van a ser muy estables en ese medio.

Yo les deca: El receptor de LDL, en realidad el receptor de Apo-B100 es una

protena transmembranal de 800 y tantos residuos. Si es un receptor para algo que

viene de fuera, tendr una porcin fuera del citosol, fuera de la membrana? S, y

esa porcin esta glicosilada. Y la porcin que est en contacto con los cidos grasos,

se va a glicosilar? No.

Bien. La glicosilacin ocurre en todos los organismos? S o no?

Compaeros: ?.

Ferro: Los procariotas no glicosilan, o sea eso es una limitacin cuando

queremos producir una glicoprotena fermentando en un organismo procarionte,

no saben glicosilar. Y en una levadura habr glicosidacin? Eh, por qu?


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Compaeros: S, porque es eucariota.

Ferro: Porque ya son eucariotas, por eso hay algunas cosas que

convendra producirlas en levadura y no en E. coli, por ejemplo. La glicosidacin es

un proceso controlado enzimticamente, eso quiere decir que nos obliga a tener alguna

o algunas Glicosil-tranferasas.

Mientras que el proceso que se llama b) Glicar o glicacin: es un proceso

controlado termodinmicamente, es decir, depende de la concentracin del azcar, no

depende de la existencia de una enzima y ah hay una diferencia radical. En la

primera tenemos un control cintico y en la segunda un control termodinmico.

Por ejemplo, la hemoglobina glicada o glico-hemoglobina, est mal dicho

hemoglobina glicosilada, se usa con mucha frecuencia, pero est mal. Por qu?

Porque no es un mecanismo controlado por una enzima. Basta que haya

hemoglobina y haya mucho azcar para que algunos grupos reaccionen. Y se

acuerdan porque lo vimos hace dos das, qu controla una ecuacin, una

reaccin qumica, fundamentalmente, en cuanto a que haya ms reactivo o ms

producto. Se acuerdan de esto?

Compaeros: La temperatura.

Ferro: S, pero temperatura, operamos constantes, temperatura no va a ser

una buena ubicacin. Qu les recuerda esto? Los ejercicios de equilibrio, verdad?

Y qu quiere decir esto? Que si tenemos ms glucosa, habr ms glico-

hemoglobina, por eso los diabticos cuanto peor controlados estn su tenor de

glico-hemoglobina es ms alto. As de fcil, pero adems, se constituye una

estructura estable. Quiere decir que el equilibrio esta desplazado para ac

(derecha). Y eso significa que cuando el diabtico o cualquier persona se expuso a

hiperglicemia alta y durante un cierto tiempo vamos a encontrar en sus eritrocitos

mucha glico-hemoglobina, pero que quede claro que este es un proceso controlado

termodinmicamente, y la constante de equilibrio es un parmetro cintico o

termodinmico?

Compaeros: Cintico.

Ferro: Uy, eso doli! Negrita, iluminado en su cuaderno. La K de

equilibrio es un parmetro TERMODINMICO, jams les va a decir en qu

momento o con que velocidad se logra el equilibrio, nos va a decir en qu medida

el equilibrio esta desplazado a reactivos o productos. Yo s de donde viene el error,

de decir que en el equilibrio la velocidad de reaccin de AB y de BA es igual,

verdad? Pero cuidado constante de equilibrio es un parmetro termodinmico,

nos habla de la probabilidad de ocurrencia de la reaccin, no nos dice la velocidad

de ocurrencia de la reaccin, de acuerdo? Se entendi la diferencia entre

glicosidar y glicar?


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Cul de ellas sera una protena conjugada? (Se refiere a 2 protenas

conjugadas). Cualquiera, porque hay algo que no es a.. Bueno terminemos con

esto, las mucoprotenas, la mucina de la saliva, si ustedes escupen y juntan suficiente

saliva en un vasito chenle cido actico concentrado (CH3COOH) y van a ver que

precipita una masa blanca globosa, eso es mucina.

Es una A) Mucoprotena donde hay montn de carbohidratos.

La proporcin de azcar en la glicoprotena es muy variable, la mayora

tiene alrededor de 5 % de azcar, pero hay algunas como las mucinas que tienen

mucho ms.

B) Hemoprotenas tienen un grupo hemo como la catalasa o los citocromos.

Algunas estn muy fosforiladas como la casena de la leche. Algunas tienen un

grupo flavina, eso deriva de la vitamina B2, de la riboflavina y, flavus es??

Compaeros: Amarillo.

Ferro: Amarillo, entonces van a ser protenas coloreadas, pero no porque

los a.. le den color, sino lo otro que tienen. El caso de la acetil-CoA deshidrogenasa

que empieza la oxidacin de cidos grasos es una flavo protena. Alguien podr

pensar: Y por qu no incluimos aqu las protenas unidas a NAD y si a FAD?.

Recuerdan que hablamos que las oxidaciones, las ms abundantes estn asociadas

a NAD o FAD. Y por qu hablamos de una flavoprotena y no de una

nIcotinamin-protena? Digo, pensando lgicamente, yo no pretendo que se lo

sepan de memoria porque Porque los nucletidos de flavinas (FAD) siempre se

unen fuertemente a las protenas, en algunos casos de manera covalente y en otros

casos de manera no covalente, pero siempre muy fuerte. Qu significa eso? Que

cuando aislamos la protena ese grupo flavina dnde se queda?

Compaeros: En la protena.

Ferro: En la protena, viene con la protena. Es como, a ver, si alguien me

estira de afuera y yo soy una protena, digamos que este cinturn podra ser una

flavina, entonces si me sacan para afuera el cinturn se va conmigo, verdad? Pero

si me sacan bruscamente yo puedo garantizar que los anteojos se queden?

Compaeros: No.

Ferro: No, entonces los nucletidos de flavina siempre estn unidos muy

fuertemente a las protenas, esto tiene consecuencias importantes en intoxicaciones,

en mutaciones, en el metabolismo. Los nucletidos de nicotinamida (NAD)

siempre estn unidos de manera laxa a las protenas y eso significa que cuando se

modifican, qu les puede ocurrir? Retirarse y ser sustituidos por otro, porque no

tienen uniones covalentes con las protenas. Se entendi?


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Quiere decir que estructuras como FAD o FMN siempre estn unidas

fuertemente a las protenas, no quiere decir que siempre sean covalentes, pero

siempre es fuerte, por eso decimos C) flavoprotenas. En cambio, en estructuras

como NAD o NADP la unin con las protenas es laxa, qu quiere decir?, est

basada en qu?

Compaeros: Interacciones.

Ferro: En interacciones, no en enlaces covalentes. Y eso es bueno o es

malo? Despus vamos a ver que es un espectculo, porque eso significa que la

protena reduce al NAD y lo manda afuera y viene otra molcula de NAD, reduce

y lo manda afuera, es decir la protena que es lo costoso se puede usar un

montn de veces sin que se estropee, sin que cambie estructuralmente y eso

definitivamente confiere a la clula un ahorro extraordinario. Es decir, si nuestras

clulas son tan buenas que pueden hacer cosas tan espectaculares, porque una de

las cosas que aprendieron es a ser econmicas y economa es todo lo opuesto a

nuestro de vida de usar y tirar, la clula en lo posible reutiliza las cosas para no

tener que estar sintetizando una y otra vez. Sintetizar una protena es un proceso

muy, muy caro.

Recuerdan cuanto ATP por cada enlace peptdico, cuntos? 7 ATP por cada

enlace peptdico, y no estemos hablando de todo lo que se gasta de enlace rico en

energa en la replicacin, en la transcripcin. No hablemos de lo que se gasta en

energa en la modificacin post-traducciones. Miren si cada vez que va a

cumplirse una operacin, tengo que fabricar toda la protena, y termina y se

degrada, y otra vez, y otra vez. O sea, la clula estara agotada energticamente.

Una observacin con respecto a esto es que hay un esquema, van a ver que

al final de la clase y tanto en algunas de las cosas que he preparado, y las que estn

propuestas en el libro, unos mapas conceptuales

D) Lo de lipoprotena requiere una aclaracin, porque se utiliza para 2

cosas distintas. Aqu estamos hablando de molculas, entonces qu es una

lipoprotena?, es una molcula una lipoprotena? Una protena que lleva unido

covalentemente por lo menos un resto de cido graso. Por ejemplo, la protena G,

que es una protena que est adosada a la membrana, una manera de anclarse a la

membrana sin atravesarla, es decir una protena perifrica de membrana, no una

protena integral de membrana, es, teniendo un cido graso, se mete en la

membrana y se queda ah, verdad? Eso es una molcula de lipoprotena.

Desde el punto de vista clnico, se habla poco de molculas de lipoprotenas

y se habla ms de partculas de lipoprotenas. Tpicamente, si ustedes le preguntan

a un mdico: Cmo estn mis lipoprotenas? Y les va a hablar de (low density

lipoprotein) LDL, de (high density lipoprotein) HDL, pero esas no son molculas, son

partculas, qu significa eso?


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Compaero: Qu no tienen estado estable -molcula: forma estable de un

compuesto- (?).

Ferro: Primero, son enormes, verdad? Fjense que los quilomicrones

[Interesante! Los quilomicrones son lipoprotenas sintetizadas en el epitelio del intestino]

son tan grandes que se ven a simple vista. Si nos sacan sangre, despus de comer,

digamos una hora despus de comer, y separamos el suero, el plasma lo

vamos a ver lechoso y eso es porque hay unas partculas tan grandes, pero tan

grandes, que interfieren el paso de la luz; son visibles. Podramos decir que son

molculas? Las molculas son tan grandes? No, esas son partculas.

Agarren su libro de qumica y vean: primera leccin vean la materia si

se parte llega a partculas, las partculas en molculas, debajo de molculas hay

tomos bueno entonces, partcula de lipoprotena es una estructura

supramolecular, es decir, es un agregado de molculas, est claro? Qu es lo que

clnicamente se utiliza ms? Es decir, cuando les hablen de lipoprotenas, estamos

hablando, en general, de partculas, pero aqu son molculas, es decir, un pptido,

que lleva covalentemente unido un cido graso.

03/04/2014

http://es.wikipedia.org/wiki/Lipoprote%C3%ADnahttp://es.wikipedia.org/wiki/Epiteliohttp://es.wikipedia.org/wiki/Intestino

introducción al estudio de la proteínas

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