Bioq. Juan Pablo Rodríguez

TEMA 4Proteínas

1. Las proteínas son las moléculas orgánicasmás abundantes en las células,constituyendo el 50% o más de su pesoseco.

2. Se encuentran en todas las partes celulares,ya que son fundamentales en aspectosestructurales y funcionales.

3. Existen muchas clases de proteínasdiferentes, cada una de ellas especializadaen una función biológica diferente.

Desempeñan gran diversidad de funciones:1. Elementos estructurales2. Catalizadores3. Reserva de elementos nutritivos4. Vehículos de transporte5. Hormonas6. Elementos de protección7. Antígenos celulares

Son polímeros no ramificados formadospor L- a -aminoácidos unidoscovalentemente.

Para ser considerados proteína, la cadenadebe tener más de cincuentaaminoácidos.

Si consideramos como peso promedio deun aminoácido 120 Da, desde el puntode vista de la masa molecular, la masamínima de una proteína debe ser de6000 Da aproximadamente.

Las proteínas simples son aquellas que porhidrólisis producen solamente aminoácidos, sinningún otro producto principal, orgánico oinorgánico.

Las proteínas conjugadas son aquellas que porhidrólisis producen no solamente aminoácidos,sino también otros componentes orgánicos einorgánicos.◦ La porción no aminoácido de una proteína conjugada se

denomina grupo prostético.◦ Las proteínas conjugadas pueden clasificarse de acuerdo

con la naturaleza química de sus grupos protéticos.

Clase Grupo prostético % aproximado

en peso

Sistemas nucleoproteínicos Ribosomas Virus mosaico del tabaco

Lipoproteínas

1-lipoproteínas del plasma

Glucoproteínas

-globulinas Orosomucoide del plasma

Fosfoproteínas

Caseína (leche) Hemoproteínas

Hemoglobina Citocromo c Catalasa

Flavoproteínas

Succinato-deshidrogenasa D-aminoácido-oxidasa

Metalproteínas

Ferritina Citocromo-oxidasa

Alcohol-deshidrogenasa Xantinoxidasa

RNA RNA

Fosfolípidos, colesterol, lípidos neutros

Hexosamina, galactosa, manosa, ácido siálico

N-acetil-galactosamina, ácido N-acetilneuramínico

Fosfato esterificado a restos de serina

Ferroprotoporfirina Ferroprotoporfirina Ferroprotoporfirina

Flavin-nucleótido Flavin-nucleótido

Fe(OH)3 Fe y Cu

Zn Mo y Fe

50 – 60

5

79

2

40 4

4 4

3.1 2 2

23 0.3 0.3 0.4

Cada tipo de molécula proteica posee en su estadonativo una forma tridimensional característica que esconocida como su conformación. Las proteínaspueden clasificarse en dos clases principales:

Las proteínas fibrosas se hallan constituidas porcadenas polipeptídicas ordenadas de modo paralelo alo largo de un eje, formando fibras o láminas largas.

Las proteínas globulares : constituidaspor cadenas polipeptídicas plegadasestrechamente de modo que adoptanformas esféricas o globulares compactas

◦ La mayor parte de las proteínas globularesson solubles en los sistemas acuosos.

◦ Generalmente desempeñan una función móvilo dinámica dentro de la célula.

◦ Ejemplos: enzimas, anticuerpos, hormonasglobulinas de transporte, hemoglobina

Proteínas estructurales Proteínas de reserva Enzimas Globulinas de transporte Proteínas contráctiles Proteínas de defensa Hormonas Toxinas Antígenos

Tipos y ejemplos Localización o función

Enzimas Hexoquinasa Lactato-deshidrogenasa Citocromo c DNA-polimerasa

Proteínas de reserva

Ovoalbúmina

Caseína Ferritina Gliadina Ceína

Proteínas transportadoras

Hemoglobina Hemocianina

Mioglobina Seroalbúmina

1-lipoproteína

Globulina que liga hierro Ceruloplasmina

Proteínas contráctiles

Miosina Actina Dineína

Proteínas protectoras en la sangre de vertebrados

Anticuerpos Complemento Fibrinógeno Trombina

Toxinas

Toxina de Clostridium botulinum Toxina diftérica Venenos de serpientes Ricina Gosipina

Hormonas

Insulina

Hormona adrenocorticotrópica Hormona del crecimiento

Proteínas estructurales

Proteínas recubrimiento viral Glucoproteínas

a-queratina

Esclerotina Fibroína Colágeno

Elastina Mucoproteínas

Fosforila glucosa Deshidrogena lactato Transfiere electrones Replica y repara DNA Proteína de la clara del huevo

Proteína de la leche Reserva de hierro en el bazo Proteína de la semilla de trigo Proteína de la semilla de maíz Transporta O2 en la sangre de los vertebrados Transporta O2 en la sangre de algunos invertebrados

Transporta O2 en el músculo Transporta ácidos grasos en la sangre Transporta lípidos en la sangre Transporta hierro en la sangre Transporta cobre en la sangre Filamentos estacionarios en las miofibrillas

Filamentos móviles en las miofibrillas Cilios y flagelos Forman complejos con proteínas extrañas Complejos con algunos sistemas antígeno-anticuerpo Precursor de la fibrina en la coagulación sanguínea Componente del mecanismo de coagulación

Origina envenenamiento bacteriano de los alimentos Toxina bacteriana Enzimas que hidrolizan los fosfoglicéridos Proteína tóxica de la semilla del ricino Proteína tóxica de la semilla del algodón

Regula el metabolismo de la glucosa Regula la síntesis de corticosteroides Estimula el crecimiento de los huesos Cubierta alrededor del cromosoma Recubrimientos celulares y paredes Piel, plumas, uñas, pezuñas

Exoesqueletos de los insectos Seda de los capullos, telarañas Tejido conectivo fibroso (tendones, hueso, cartílago) Tejido conectivo elástico (ligamentos) Secreciones mucosas, fluido sinovial

Estructura primaria se refiere al esqueleto covalentede la cadena polipeptídica, y establece en modoespecífico la secuencia de sus restos aminoácidos.

Estructura secundaria se refiere a la ordenaciónregular y periódica en el espacio de las cadenaspolipeptídicas a lo largo de una dirección.

Estructura terciaria se refiere al modo en que lacadena polipeptídica se pliega para formar laestructura estrechamente plegada y compacta de lasproteínas globulares.

Estructura cuaternaria considera cómo se disponenen el espacio las cadenas individuales polipeptídicasde una proteína que posee más de una cadena.

El término más general de conformación , se emplea para referirse a la estructura combinada secundaria, terciaria y cuaternaria de una proteína.

La cadena polipeptídica se enrolla sobre un ejecentral, como si estuviese envolviendo un cilindro.

Una vuelta completa de la hélice cubre unadistancia de 0,54 nm a lo largo del eje y requiere3,6 restos aminoacídicos.

El giro se hace en el sentido de las agujas del relojy por ello se dice que la hélice es dextrógira oderecha.

Este tipo de estructura secundaria se mantiene poruniones puente de hidrógeno.

En la cadena polipeptídica, el hidrógeno unido alnitrógeno de un resto amino es atraído por eloxígeno de un grupo carbonilo.

La cadena polipeptídica se encuentra másextendida que en la hélice a

Cuando dos o más cadenas así extendidas seaparean, pueden establecerse entre ellaspuentes de hidrógeno entre grupos =NH deuna con grupos =CO de otra.

Forman así estructuras laminares quepresentan un plegamiento en zigzag.

Las cadenas apareadas tienen el mismo sentido(N–terminal C–terminal), se las llamaparalelas ; si marchan en direcciones opuestas,son antiparalelas .

La disposición tridimensional finalmenteadoptada por la proteína no es fortuita. Seda gracias interacciones de las cadenaslaterales de residuos aminoacídicos delpolipéptido.

◦ En las proteínas fibrosas basta la estructura secundaria para explicar suconformación. Toda la molécula puede disponerse en hélice, o en láminaplegada

◦ En las proteínas globulares , en cambio, si bien pueden existir porcionesde la cadena que adoptan estructuras en hélice a o en lamina , sonnecesarios segmentos dispuestos al azar entre las zonas estructuradaspara permitir las acodaduras y plegamientos indispensables a fin dealcanzar conformación esferoidal.

Proteínas oligoméricas , en las cuales cada una de lascadenas representa una subunidad. Ej: miosina estáformada por dos subunidades, la hemoglobina porcuatro, etc.

Se refiere a la disposición espacial de las subunidadespolipeptídicas constituyentes de esas moléculascomplejas.

Las fuerzas responsables de mantener en posición alas diferentes subunidades son puentes dehidrógeno, atracciones electrostáticas, interaccioneshidrofóbicas, puentes disulfuro entre cisternas, etc.

Calmodulina

Ribonucleasa

Quertinas

Mioglobina

Hemoglobina

Las proteínas en disolución muestran cambios profundos de su solubilidad, en función de: 1) el pH2) la fuerza iónica 3) las propiedades dieléctricas del disolvente 4) la temperatura.

Estas variables que son reflejo del hecho de quelas proteínas son electrolitos de peso molecularmuy grande, pueden utilizarse para separarmezclas de proteínas, ya que cada proteína poseeuna composición en aminoácidos característica, lacual determina su comportamiento comoelectrolito.

El pH al que una proteína muestra un mínimo desolubilidad es su pH isoeléctrico, definido comoaquel valor de pH al que la molécula no poseecarga eléctrica y es incapaz de desplazarse en uncampo eléctrico.

En estas condiciones no existe repulsiónelectrostática entre moléculas de proteínas vecinasy tienden a y precipitar.

Cuando los valores de pH están por encima o pordebajo del punto isoeléctrico, todas las moléculasde proteína poseen una carga eléctrica neta delmismo signo, se repelen mutuamente, impidiendoa las moléculas sencillas formar agregadosinsolubles.

A baja concentración, las sales incrementan la solubilidad demuchas proteínas, fenómeno que recibe el nombre desolubilización por salado.

Las sales de los iones divalentes tales como el MgCl2 y el(NH4)2SO4, son mucho más eficaces en la solubilización de lasproteínas que las sales de iones monovalentes tales como elNaCl, el NH4Cl y el KCl.

A medida que la fuerza iónica aumenta, la solubilidad de unaproteína comienza a disminuir. A una fuerza iónicasuficientemente elevada, una proteína puede ser casicompletamente precipitada de su disolución, efecto llamadoinsolubilización por salado.

Las proteínas precipitadas por salado retienen suconformación nativa y pueden disolverse de nuevo,normalmente sin experimentar desnaturalización.

Dentro de una fluctuación limitada entre los 0 y los40°C aproximadamente, la mayor parte de lasolubilidad de las proteínas globulares aumenta alaumentar la temperatura.

Por encima de los 40 y los 50°C, la mayor parte delas proteínas aumentan en inestabilidad ycomienzan a desnaturalizarse, generalmente conpérdida de solubilidad en la zona neutra de pH.