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Proteínas:
Son polímeros de aminoácidos unidos
por ENLACES PEPTÍDICOS:
Grupo a-carboxilo de aá 1
Grupo a-amino de aá 2
Se libera agua
– CO – NH –
- Dipéptido: 2 aá unidos por enlace peptídico
- Tripéptido: 3 aminoácidos
- Oligopéptido: entre 4 y 100 aá
- Polipéptido: entre 100 y 10.000 aá
- Proteína > 10.000 aminoácidos
Las cadenas polipeptídicas son flexibles
y forman una espiral aleatoria que toma diferentes
formas dependiendo de enlaces o fuerzas entre
átomos y grupos
1. Enlaces covalentes • enlace peptídico • puente disulfuro (cistina)
Fuerzas que estabilizan la
estructura de las proteínas:
2. Fuerzas no covalentes • enlaces iónicos (electrostáticos) • enlaces o puentes de hidrógeno • interacciones hidrofóbicas • fuerzas de van der Waals
Interacciones electrostáticas
Fuerzas de
• repulsión – cargas del mismo signo
• atracción – cargas opuestas
= enlaces iónicos o salinos
2. Fuerzas no covalentes
Los enlaces iónicos
Son más fuertes en el interior de las
proteínas que entre ellas
Los grupos cargados son abundantes
en la superficie de las proteínas,
donde están estabilizadas por el agua
y no interactúan entre sí
Asp –, Glu –, Lis+, Arg+, His+
Puentes de Hidrógeno
H unido covalentemente a
un átomo electronegativo
(donador) se comparte con
otro átomo electronegativo
(aceptor)
•Entre N-H y O=C de los
enlaces peptídicos
•Entre átomos de grupos
laterales de aá polares
•Con el agua
Interacciones Hidrofóbicas Son las fuerzas no covalentes más importantes
que hacen que un polipéptido se pliegue en su
estructura funcional
Los grupos no polares no se atraen pero,
cuando se juntan, el área de superficie en
contacto con el agua se reduce,
desplazando agua al grueso del
disolvente
•Aumenta la entropía •Termodinámicamente favorable
Fuerzas de van der Waals-London
Son las fuerzas no covalentes más débiles
Pero muy importantes para la formación de la
estructura de las proteínas
Depende mucho de la distancia entre los átomos
4 niveles de estructura:
Estructura primaria:
Secuencia de aminoácidos
Estructura secundaria: Conformación en láminas o hélices Estructura terciaria: Conformación espacial tridimensional Estructura cuaternaria: Unión de subunidades
Tipos de proteínas según su forma • Fibrosas
• Colágeno • Queratina • Fibroína - seda
• Globulares (=Globulinas) • Hemoglobina • Mioglobina • Inmunoglobulinas • Muchas enzimas
E1 - E2
E1 - E2 - E3 -
(E4)
Estructura primaria:
La secuencia de los aá
unidos por enlace peptídico (covalente)
Así se sintetizan las proteínas
Es lo que se codifica en el ADN
Suele incluir los puentes disulfuro
Algunas hormonas proteicas sólo tienen Estructura Primaria: • Insulina, vasopresina (hormona antidiurética), secretina y otras
hormonas digestivas
La E1 de una proteína determina
Su estructura
Su mecanismo de acción
Su función
Su relación con otras proteínas de
función fisiológica similar
Ejemplos
Ej. E1 de la Insulina
La E1 de las insulinas de distintas
especies animales es casi idéntica,
excepto en 4-5 posiciones de aá:
>> La E1 de una prot es esencial para su función
Ej. E1 de la Hemoglobina en la Anemia falciforme
La E1 de la hemoglobina normal y la de la que produce
células falciformes se diferencia sólo en un aá: (<<mutación de
una sola base del ADN)
Se cambia un Glutamato (polar) por una Valina (apolar) en
la molécula de globina b.
>> La E1 de una proteína es esencial para su función
Estructura secundaria:
Es el plegamiento tridimensional local
Se debe a los enlaces de H entre los NH y C=O de enlaces peptídicos distantes
Las más estables son 2:
Hélice a
Hoja plegada b
Las proteínas fibrosas sólo tienen E1 y E2 (especiales)
Generalmente funciones estructurales
Pte de H entre aá de la misma
molécula (cada 3 aá)
• Hélice a
Ej. Proteínas fibrosas:
Miosina, queratina,
colágeno
Contiene mucha cantidad de:
•Glicina
•Prolina o Hidroxiprolina
•Hidroxilisina
ej. Colágeno de tendones y ligamentos
Modificaciones:
-Hidroxilaciones < vitamina C
-Grupos carbonilo
perpendiculares crean ptes de H
muy fuertes entre cadenas
Ptes de H entre aá de dos cadenas o regiones
similares distantes
Alineadas en dirección paralela o antiparalela
• Hoja plegada β
Ej. Proteína fibrosa:
Fibroína de la Seda
Estructura terciaria:
• Describe la posición de cada uno de sus átomos
en el espacio, tridimensional
• Para las proteínas globulares
• Átomos muy separados entre sí en la estructura
primaria aparecen juntos en el espacio
• Grupos laterales apolares aparecen juntos en el
interior de la molécula lejos del agua
• Grupos ionizados se encuentran en el exterior
OJO! En proteínas solubles en medio acuoso
Regiones compactas semiindependientes
en que se pliegan frecuentemente las
cadenas polipeptídicas largas
Entre 100 - 150 aá consecutivos
Núcleo apolar interno y exterior polar
Interconectados por segmentos de cadena
sin estructura secundaria regular
Pueden tener una tarea o función
Dominios
Los dominios pueden presentarse
globulares y separados por una hendidura
Frecuentemente en esta hendidura se
encuentra el sitio funcional de la molécula
(enzimas)
con grupos laterales pertenecientes a
varios dominios – alejados en la secuencia
Dominios
Los dominios pueden moverse unos con
respecto a otros
Ej.
Hexoquinasa cataliza la fosforilación de
Glucosa por ATP:
Sitio de unión de glucosa: entre dos dominios
Cuando se une, los dominios se cierran y
la atrapan para su fosforilación
Cada dominio puede tener diferente
tarea dentro de las funciones de la
misma proteína
Por ejemplo:
En las enzimas alostéricas:
Los sitios alostéricos y los sitios
catalíticos pueden estar en distintos
dominios de la misma proteína
Estructura cuaternaria: • Algunas proteínas poseen subunidades
• Las subunidades tienen estructura tridimensional (E3)
• Estas interactúan entre sí formando una estructura
funcional cuaternaria (E4)
•Ej. Interacciones entre las 4 subunidades de la
Hemoglobina
La hemoglobina transporta el O2 de los pulmones a las
células y el CO2 de vuelta, con ayuda del grupo Hemo
La mioglobina almacena el O2 en los músculos con
ayuda del grupo Hemo; se usa en ejercicio extenuante
Mioglobina
Sólo E3
Cadena b de la
Hemoglobina HbA1
Parte de su E3
Las estructuras globales son muy parecidas, excepto en los extremos N y C terminales
Ej. Cooperatividad positiva de la
Hemoglobina
• La fijación de un O2 a la primera subunidad de
desoxi-hemoglobina facilita a fijación de O2 a las
otras subunidades
• Y la disociación de un O2 de la Hb totalmente
oxigenada facilitará la disociación de O2 de las
otras subunidades
Interacciones entre subunidades, en
proteínas con E4:
Interacciones entre subunidades, en
proteínas con E4:
Ej. Algunas enzimas alostéricas tienen:
• Subunidades alostéricas
• Subunidades catalíticas
• La fijación de un activador alostérico facilita la
unión del sustrato en la subunidad catalítica
• La fijación de un inhibidor alostérico dificulta la
unión del sustrato en la subunidad catalítica
Conformación nativa Es la conformación tridimensional (secundaria,
terciaria y cuaternaria) que adopta
espontáneamente cada proteína a partir de su
estructura primaria.
-en las condiciones de disolución correctas
-en presencia de sus grupos prostéticos (*)
Las proteínas chaperonas aumentan la velocidad
del plegamiento proteico hacia su forma nativa
Es la conformación funcional
Desnaturalización
• Pérdida de la E2, E3 y/o E4 nativas
• Normalmente NO se rompe la E1
• Implica pérdida de la función de la proteína
• Causas fisiológicas:
• cambio de pH
• cambio de fuerza iónica
• cambio de temperatura
• la unión de grupos prostéticos, cofactores y
sustratos influye en estabilidad
Métodos experimentales de
desnaturalización de proteínas:
• Adición de:
• Base fuerte
• Ácido
• Disolvente orgánico
• Urea
• Detergentes
• Calentamiento (>60ºC)
• Congelación / descongelación
Métodos para el estudio de proteínas
Para el estudio de una proteína de interés, primero
es importante extraerla y purificarla:
•ejemplo:
• Romper las células que la contienen
• Eliminar otras moléculas: lípidos, ácidos
nucleicos…
• Precipitar y eliminar otras proteínas
• Cromatografías para purificarla
Ya pura, se puede a veces cristalizar, para poder ver
su estructura tridimensional por difracción de rayos X
Métodos para el estudio de proteínas La caracterización de una proteína incluye datos
como:
• Peso Molecular
• Estructura cuaternaria (subunidades)
• Estructura tridimensional
• Secuencia y composición de aá
• Cofactores que se le unen
• Función o actividad
• pH y temperatura óptimos
• Especificidad de sustrato (enzimas)
• etc
Métodos para el estudio de proteínas Métodos de determinación del Peso Molecular:
• Ultracentrifugación (Svederg)
• Centrifugación en gradiente de sacarosa
• Filtración en gel = cromatografía
• Microscopio electrónico (las muy grandes)
• Electroforesis en gel de poliacrilamida, PAGE:
• Las moléculas cargadas se mueven entre dos electrodos
y se separan en un gel con cierta porosidad
• El gel se tiñe con azul de Commassie o plata Ag+ para
visualizar las bandas
Métodos para el estudio de proteínas Electroforesis en gel de poliacrilamida, PAGE:
Las proteínas se desnaturalizan hirviéndolas con SDS y
mercaptoetanol:
•mercaptoetanol se separan las subunidades
•SDS todas con carga negativa y forma similar
Proteínas se separan según su tamaño, no su carga
• Para determinar el PM de la proteína: Se compara
con la separación de proteínas con PM definido}
Electroforesis tiene muchos más usos
Tipos de proteínas según su composición
• Proteínas simples: Sólo aá (Albúmina)
• Glicoproteínas: Carbohidratos (Inmunoglobulinas)
• Nucleoproteínas: Ácidos nucleicos (Cromosomas)
• Lipoproteínas: Lípidos (proteínas de membrana, Quilomicrones, HDL)
• Cromoproteínas: Grupo prostético coloreado Hemoglobinas- Hemo rojas
Flavoproteínas- FAD amarillas
etc…
Ej. Caseína
Hidrólisis por la renina
•Aá hidrofóbicos
•Micelas
•Fosfato de calcio
•Hidrolizado más insoluble:
precipita o “coagula”