Universidad Central de Venezuela
Facultad de Medicina
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Estructura de un Aminoácido
Un aminoácido es una molécula
orgánica con un grupo amino y un grupo
carboxilo.

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Clasificación de los Aminoácidos
De acuerdo a su Obtención por el Organismo

Esenciales

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Aminoácidos

Clasificación de los Aminoácidos
Aminoácidos Esenciales: Mnemotecnia

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Clasificación de los Aminoácidos
Alifáticos

Polares
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Negativa

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Aminoácidos

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Alifáticos
Fuerte carácter hidrofóbico

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Aminoácidos

Clasificación de los Aminoácidos
Aromáticos

Absorben fuertemente la
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grupo
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Aminoácidos

Clasificación de los Aminoácidos
Polares sin carga
La Serina y la Treonina
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Aminoácidos

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Polares con carga positiva

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puede estar pr...
Aminoácidos

Clasificación de los Aminoácidos
Polares con carga negativa
Aminoácidos

Aminoácidos modificados
Cumplen funciones especiales o son
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Aminoácidos

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Los Isómeros son compuestos que
tienen la misma fórmula
molecular pero dife...
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Estereoquímica de los Aminoácidos

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Estereoquímica de los Aminoácidos
La existencia de Enantiómeros se explica
por la presencia de centros quiral...
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Estereoquímica de los Aminoácidos
Los enantiómeros se diferencian
solo en su capacidad para rotar
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Zwitterion
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que se forma al disolverse en
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Zwitterion
El punto isoeléctrico (pI) de un aminoácido es el pH al cual el aa tiene carga neta 0.

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El punto isoeléctrico (pI) de un aminoácido es el pH al cual el aa tiene carga neta 0.

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Zwitterion
El punto isoeléctrico (pI) de un aminoácido es el pH al cual el aa tiene carga neta 0.
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Monoamino y Monocarboxilo
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Monoamino y Dicarboxilo
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Diamino y Monocarboxilo
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Los puntos isoelectricos reflejan la naturaleza de los grupos R ionizables
Aminoácidos

Cálculo del pI de un aminoácido
En cualquier aminoácido el “punto isoeléctrico” se calcula con los pKa
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PÉPTIDOS
Péptidos

Enlace Peptídico

Un péptido es el producto de unión de
dos o más aminoácidos

El enlace peptídico es el enlace ...
Péptidos

Enlace Peptídico

Los péptidos presentan en un extremo un grupo amino sin reaccionar
(amino terminal o N-termina...
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Estructura del Enlace Péptidico
Tiene carácter parcial de doble
enlace, por lo que es muy rígido.
Se comporta co...
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Estructura del Enlace Péptidico

Solo es posible la rotación alrededor
de los enlaces N-Cα y Cα-C, por tanto
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• Es un enlace covalente
• Es un enlace amida
• Tiene carácter parcial de d...
PROTEÍNAS
PROPIEDADES DE LAS PROTEÍNAS
Propiedades de las Proteínas

• Macromoléculas más abundantes

• Presentes en todas las células
• Polímeros compuestos por...
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Clasificación

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• Según su Composición química:
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Simples → Albúmina

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• Según su Forma:
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Fibrosas → Colágeno

• Globulares→ Enzimas → Quimotrips...
Clasificación

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• Según el Número de subunidades:
• Monoméricas → Mioglobina

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Oligomérica...
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• Según su Función:
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Estructural→ Queratina, Elastina
Enzimática→ DNA p...
ESTRUCTURA PRIMARIA
Estructura Primaria

Estructura Primaria
“Sucesión de residuos de aminoácidos en la
cadena polipeptídica, que a su vez est...
ESTRUCTURA SECUNDARIA
Estructura Secundaria

Estructura Secundaria
“Conformación de los residuos de
aminoácidos adyacentes en la cadena
polipept...
Estructura Secundaria

α- Hélice
Hélice Dextrógira

Grupos R externos
Estructura Secundaria

α- Hélice
La estructura es estabilizada por:
•Puentes de hidrógeno
intracatenarios cada 4 residuos
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Estructura Secundaria

Conformación β (Lámina β)
Cadenas Extendidas en zig-zag,
formando pliegues

Las cadenas adyacentes ...
Estructura Secundaria

Giros β
Conectan tramos sucesivos de
hélices α o conformaciones β

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Estructura Secundaria

Estructuras Suprasecundarias o Motivos
Patrón de Plegamiento reconocible que incluye dos o más elem...
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Estructura Terciaria

Estructura Terciaria

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Estructura Terciaria

Dominios
Parte de una cadena polipeptídica que es estable de manera independiente y que
puede movers...
Estructura Terciaria

Fuerzas que estabilizan la Estructura Terciaria

La estructura es estabilizada por interacciones no ...
Estructura Terciaria

Reglas de Plegado
• En medio acuoso, los aminoácidos
hidrofóbicos se disponen en el interior y
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Estructura Terciaria

Reglas de Plegado
• Varios tipos de estructura secundaria
(hélices α y conformaciones β) y
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Estructura Terciaria

Reglas de Plegado
• Hélices α y Láminas β separadas en
capas estructurales diferentes

• Limitadas a...
Estructura Terciaria

Termodinámica del Plegado
ΔG= ΔH – TΔS
Un proceso termodinámicamente favorable requiere un ΔG negati...
Estructura Terciaria

Factores que afectan el plegado
Desnaturalización: proceso por el cual se pierde
la estructura nativ...
Estructura Terciaria

Rutas de Plegado

No ocurre por “ensayo y error”

1. Proceso Jerarquizado
2. Colapso Espontáneo
Exis...
Estructura Terciaria

Chaperonas Moleculares
Proteínas que interaccionan con polipéptidos parcial o incorrectamente plegad...
Estructura Terciaria

Chaperonas Moleculares
• Chaperoninas GroEL/GroEs

Complejos proteicos necesarios para el plegamient...
ESTRUCTURA CUATERNARIA
Estructura Cuaternaria

Estructura Cuaternaria

Arreglo espacial de las subunidades de proteínas formadas por dos o
más ca...
ALGUNAS PROTEÍNAS DE
IMPORTANCIA FISIOLÓGICA
Proteínas de Importancia Fisiológica

Queratinas
• α- queratinas
AA Principales

Estructura
Secundaria

Pequeños sin
carga...
Proteínas de Importancia Fisiológica

Colágeno
• Glicina = 35%
Alanina = 11%
Gly – X – Y
• Prolina e Hidroxiprolina (Hyp) ...
Proteínas de Importancia Fisiológica

Elastina
• La unidad básica se llama tropoelastina, rica en
glicina y alanina.
•

La...
Proteínas de Importancia Fisiológica

Proteínas Plasmáticas

Fracciones

%

Principales Proteínas

Funciones

Albúmina

55...
Proteínas de Importancia Fisiológica

Otras Proteínas
• Mioglobina → Hemoproteína
oxígeno en los músculos

fijadora

de

•...
MÉTODOS DE ESTUDIO DE LAS
PROTEÍNAS
Métodos de Estudio de las Proteínas
• Centrifugación
• Separa las proteínas por masa o densidad
utilizando la fuera centrí...
Métodos de Estudio de las Proteínas
• Electroforesis
• Separa las proteínas por masa y carga.
• La velocidad de desplazami...
Métodos de Estudio de las Proteínas
• Cromatografía
•
•

Utiliza una fase sólida (fase estacionaria o lecho), con la cual
...
ESTRUCTURA BIOQUÍMICA
DE LA CLASE
Aminoácidos

Glicina, Serina y Prolina
¿Cómo reconocerlas?

Estructura básica de
un aminoácido

Estructura básica de
un am...
Bibliografía
• Alemán, I (2010). Estructura de las Proteínas. Presentación en Power Point.
Cátedra de Bioquímica, Escuela ...
“Puesto que las proteínas participan de un modo u otro
en todos los procesos químicos de un organismo vivo,
se podría espe...
“Estudiar los fenómenos patológicos sin libros es como
navegar por el mar sin cartas de navegación…”
Sir William Osler
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Estructura y propiedades de aminoácidos y proteínas - Fabián Rodríguez

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Estructura y propiedades de aminoácidos y proteínas - Fabián Rodríguez

  1. 1. Universidad Central de Venezuela Facultad de Medicina Escuela de Medicina José María Vargas Estructura y Propiedades de Aminoácidos y Proteínas Fabián Rodríguez Médico Cirujano - UCV Caracas, Julio 2011
  2. 2. 1. Aminoácidos • • • • • • 2. Estructura de un aminoácido Clasificación de los aminoácidos Aminoácidos modificados Estereoquímica de los aminoácidos Zwitterion Curvas de titulación de aminoácidos Péptidos • • 3. Enlace peptídico Estructura del enlace peptídico Proteínas • • • • Propiedades de las proteínas Clasificación de las proteínas Estructura Primaria Estructura Secundaria • • • • • • • α-Hélice. Conformación β Giros β Estructuras Suprasecuendarias Estructura terciaria • • • • • Dominios Reglas de Plegado Termodinámica del Plegado Factores que afectan el plegado Chaperonas moleculares Estructura Cuaternaria Proteínas de Importancia Fisiológica • • • 4. Contenido Queratinas Colágeno Proteínas plasmáticas Métodos de estudio de las Proteínas
  3. 3. AMINOÁCIDOS
  4. 4. Aminoácidos Estructura de un Aminoácido Un aminoácido es una molécula orgánica con un grupo amino y un grupo carboxilo. α Al Carbono α se unen: •Un grupo amino (NH2) •Un grupo carboxilo (COOH) •Un hidrógeno (H+) •Una cadena lateral o grupo R Los α-aminoácidos son los monómeros que conforman las proteínas En los genes de todos los organismos están codificados los mismo 20 aminoácidos diferentes.
  5. 5. Aminoácidos Clasificación de los Aminoácidos De acuerdo a su Obtención por el Organismo Esenciales No Esenciales Valina (Val, V) Alanina (Ala, A) Leucina (Leu, L) Prolina (Pro, P) Treonina (Thr, T) Glicina (Gly, G) Lisina (Lys, K) Serina (Ser, S) Triptófano (Trp, W) Cisteína (Cys,C) Histidina (His, H) Asparagina (Asn, N) Fenilalanina (Phe, F) Glutamina (Gln, Q) Isoleucina (Ile, I) Tirosina (Tyr, Y) Arginina (Arg, R) Aspartato (Asp, D) Metionina (Met, M) Glutamato (Glu, E)
  6. 6. Aminoácidos Clasificación de los Aminoácidos Aminoácidos Esenciales: Mnemotecnia Fer HIzo un Lío Tremendo y Valentina Le Metió un Triptófano Metionina Triptófano Leucina Valina Treonina Lisina Isoleucina Histidina Fenilalanina Arginina Arginina e Histidina solo son esenciales en periodos de crecimiento celular, la infancia, la lactancia y la enfermedad
  7. 7. Aminoácidos Clasificación de los Aminoácidos Alifáticos Polares con Carga Negativa Polares con Carga Positiva Aromáticos De acuerdo a sus Grupos “R” Polares sin Carga
  8. 8. Aminoácidos Clasificación de los Aminoácidos Alifáticos Fuerte carácter hidrofóbico La glicina es el aminoácido más pequeño La Glicina y la Prolina dificultan el plegado proteico. La Metionina azufre. contiene
  9. 9. Aminoácidos Clasificación de los Aminoácidos Aromáticos Absorben fuertemente la luz UV La Tirosina contiene un grupo OH, es un aminoácido hidroxilado.
  10. 10. Aminoácidos Clasificación de los Aminoácidos Polares sin carga La Serina y la Treonina aminoácidos hidroxilados son La Asparagina y la Glutamina son las amidas del Aspartato y el Glutamato. La Cisteína contiene azufre. Dos Cisteínas pueden oxidarse y formar un enlace disulfuro o el “nuevo” aminoácido Cistina.
  11. 11. Aminoácidos Clasificación de los Aminoácidos Polares con carga positiva La cadena lateral de la Histidina puede estar protonada (carga positiva) o desprotonarse (carga 0) a pH fisiológico, por lo que puede participar en la catálisis enzimática
  12. 12. Aminoácidos Clasificación de los Aminoácidos Polares con carga negativa
  13. 13. Aminoácidos Aminoácidos modificados Cumplen funciones especiales o son intermediarios importantes. •4-Hidroxiprolina e 5-Hidroxilisina: forman parte del colágeno. •6-N-metil lisina: constituyente de la miosina. •γ-carboxiglutamato: se encuentra en varias proteínas de la cascada de coagulación. •Desmosina: integra la elastina. •Ornitina y Citrulina: intermediarios de la biosíntesis de Arginina y el Ciclo de la Urea.
  14. 14. Aminoácidos Estereoquímica de los Aminoácidos Los Isómeros son compuestos que tienen la misma fórmula molecular pero diferente fórmula estructural y, por tanto, diferentes propiedades Los Estereoisómeros son isómeros que tienen la misma fórmula molecular y la misma secuencia de átomos enlazados, pero difieren en la orientación tridimensional de sus átomos en el espacio. Los Enantiómeros son estereoisómeros que se relacionan entre sí por una reflexión: son imágenes especulares entre sí, y no son superponibles Los Diasteroisómeros son estereoisómeros que NO son imágenes especulares entre sí.
  15. 15. Aminoácidos Estereoquímica de los Aminoácidos H H Un compuesto puede tener solo UN Enantiómero pero varios Diasteroisómeros
  16. 16. Aminoácidos Estereoquímica de los Aminoácidos La existencia de Enantiómeros se explica por la presencia de centros quirales (Carbono que posee unidos 4 sustituyentes DISTINTOS ) El Carbono α de los aminoácidos es un Carbono quiral. La glicina no tiene carbono quiral El número de estereoisómeros de un compuesto quiral dependerá del número de centros quirales, según la fórmula→ 2n n= número de centros quirales Si el grupo amino se encuentra a la derecha son “D” aminoácidos si esta a la izquierda son “L” aminoácidos. Esta es la proyección de Fischer. La proyección de Fischer es una disposición arbitraria en base a un grupo funcional específico.
  17. 17. Aminoácidos Estereoquímica de los Aminoácidos Los enantiómeros se diferencian solo en su capacidad para rotar el plano de luz polarizada. Si rotan la luz a la derecha son dextrógiros (“d” o “+”); si lo rotan a la izquierda son levógiros (“l” o “-”) No todos los D aminoácidos son dextrógiros, ni todos los L aminoácidos son levógiros. La Proyección de Fischer NO hace referencia a la rotación de la luz polarizada. Todos los aminoácidos incorporados a las proteínas son “L” aminoácidos
  18. 18. Aminoácidos Zwitterion Ión dipolar de un aminoácidos que se forma al disolverse en agua. La forma zwitterionica puede actuar como ácido o como base Los aminoácidos son Anfóteros; específicamente Anfolitos El pKa del grupo carboxílo es de aproximadamente 2 y el del grupo amino de aproximadamente 10. Un aminoácido tiene carga positiva a un pH por debajo de su pI y tiene carga negativa a un pH por encima de su pI. El punto isoeléctrico (pI) de un aminoácido es el pH al cual el aa tiene carga neta 0.
  19. 19. Aminoácidos Zwitterion El punto isoeléctrico (pI) de un aminoácido es el pH al cual el aa tiene carga neta 0. Escala de pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Punto Isoeléctrico H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H + H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ Un AA tiene carga positiva a un pH por debajo de su pI y tiene carga negativa a un pH por encima de su pI.
  20. 20. Aminoácidos Zwitterion El punto isoeléctrico (pI) de un aminoácido es el pH al cual el aa tiene carga neta 0. Un AA tiene carga positiva a un pH por debajo de su pI y tiene carga negativa a un pH por encima de su pI.
  21. 21. Aminoácidos Zwitterion El punto isoeléctrico (pI) de un aminoácido es el pH al cual el aa tiene carga neta 0. Se coloca una molécula de Glicina cuyo pI es 5,97 en un medio acuoso a pH 7. ¿La molécula migrará hacia el ánodo (electrodo positivo) o al cátodo (electrodo negativo)? R= La molécula migrará hacia el ánodo Un AA tiene carga positiva a un pH por debajo de su pI y tiene carga negativa a un pH por encima de su pI.
  22. 22. Aminoácidos Curvas de Titulación de un Aminoácido Monoamino y Monocarboxilo pKa= pH en el cual existe igual concentración de la especie dadora de electrones como de la especie aceptora de electrones. En este caso igual concentración de la forma protonada y desprotonada. Un compuesto tiene capacidad amortiguadora en el intervalo de pH que rodea su pKa En un aminoácido los grupos capaces de ionizarse y por tanto con capacidad amortiguadora son el grupo amino, el grupo carboxilo y el grupo R Un AA monoamino-monocarboxilo posee 2 regiones con capacidad amortiguadora.
  23. 23. Aminoácidos Curvas de Titulación de un Aminoácido Monoamino y Dicarboxilo pKa= pH en el cual existe igual concentración de la especie dadora de electrones como de la especie aceptora de electrones. En este caso igual concentración de la forma protonada y desprotonada. Un compuesto tiene capacidad amortiguadora en el intervalo de pH que rodea su pKa En un aminoácido los grupos capaces de ionizarse y por tanto con capacidad amortiguadora son el grupo amino, el grupo carboxilo y el grupo R Un AA monoamino-dicarboxilo posee 3 regiones con capacidad amortiguadora.
  24. 24. Aminoácidos Curvas de Titulación de un Aminoácido Diamino y Monocarboxilo pKa= pH en el cual existe igual concentración de la especie dadora de electrones como de la especie aceptora de electrones. En este caso igual concentración de la forma protonada y desprotonada. Un compuesto tiene capacidad amortiguadora en el intervalo de pH que rodea su pKa En un aminoácido los grupos capaces de ionizarse y por tanto con capacidad amortiguadora son el grupo amino, el grupo carboxilo y el grupo R Un AA diamino-monocarboxilo posee 3 regiones con capacidad amortiguadora.
  25. 25. Aminoácidos Zwitterion Los puntos isoelectricos reflejan la naturaleza de los grupos R ionizables
  26. 26. Aminoácidos Cálculo del pI de un aminoácido En cualquier aminoácido el “punto isoeléctrico” se calcula con los pKa vecinos al “zwitterion” (carga eléctrica = cero) y es el resultado de la semisuma de estos. Por ejemplo: pKa vecinos al Zwitterion pI= 2,34 + 9,60 2 = 5,97
  27. 27. Aminoácidos Cálculo del pI de un aminoácido En cualquier aminoácido el “punto isoeléctrico” se calcula con los pKa vecinos al “zwitterion” (carga eléctrica = cero) y es el resultado de la semisuma de estos. Por ejemplo: pKa vecinos al Zwitterion pI= 2,19 + 4,25 2 = 3,22
  28. 28. PÉPTIDOS
  29. 29. Péptidos Enlace Peptídico Un péptido es el producto de unión de dos o más aminoácidos El enlace peptídico es el enlace covalente tipo amida que se forma entre el grupo α-carboxilo de un aminoácido y el α-amino de otro. La reacción es una condensación con eliminación de una molécula de agua Los aminoácidos que conforman el péptido pasan a denominarse residuos de aminoácidos.
  30. 30. Péptidos Enlace Peptídico Los péptidos presentan en un extremo un grupo amino sin reaccionar (amino terminal o N-terminal) y en el otro un carboxilo sin reaccionar (carboxilo terminal o C-terminal)
  31. 31. Péptidos Estructura del Enlace Péptidico Tiene carácter parcial de doble enlace, por lo que es muy rígido. Se comporta como un híbrido de resonancia. La configuración trans está mas favorecida; la cis esta impedida estéricamente. + El Oxígeno carbonílico tiene carga parcial negativa y el Nitrógeno amida carga parcial positiva, por tanto el enlace tiene carácter polar
  32. 32. Péptidos Estructura del Enlace Péptidico Solo es posible la rotación alrededor de los enlaces N-Cα y Cα-C, por tanto tiene limitada capacidad de rotación El ángulo de giro del enlace N-Cα se denomina Φ y el del Cα-C Ψ
  33. 33. Péptidos Características del Enlace Péptidico • Es un enlace covalente • Es un enlace amida • Tiene carácter parcial de doble enlace • Predomina la configuración trans • Tiene carácter polar • Tiene limitada capacidad de rotación
  34. 34. PROTEÍNAS
  35. 35. PROPIEDADES DE LAS PROTEÍNAS
  36. 36. Propiedades de las Proteínas • Macromoléculas más abundantes • Presentes en todas las células • Polímeros compuestos por monómeros (aminoácidos) • Estructuras y Funciones diversas • Organización jerárquica
  37. 37. CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS
  38. 38. Clasificación Clasificación de las Proteínas • Según su Composición química: • Simples → Albúmina • Conjugadas • Nucleoproteínas → Ribosomas • Lipoproteínas → HDL • Hemoproteínas → Hemoglobina • Flavoproteínas → Succinato Deshidrogenasa • Glicoproteínas → Inmunoglobulinas • Metaloproteínas → Ceruloplasmina • Fosfoproteínas → Caseina
  39. 39. Clasificación Clasificación de las Proteínas • Según su Forma: • Fibrosas → Colágeno • Globulares→ Enzimas → Quimotripsina
  40. 40. Clasificación Clasificación de las Proteínas • Según el Número de subunidades: • Monoméricas → Mioglobina • Oligoméricas→ Hemoglobina
  41. 41. Clasificación Clasificación de las Proteínas • Según su Función: • • Estructural→ Queratina, Elastina Enzimática→ DNA polimerasa III • Defensa→ Inmunoglobulinas • Hormonal→ Insulina • Transporte→ Transferrina • Reserva→ Ferritina
  42. 42. ESTRUCTURA PRIMARIA
  43. 43. Estructura Primaria Estructura Primaria “Sucesión de residuos de aminoácidos en la cadena polipeptídica, que a su vez esta determinada por la secuencia de bases en el gen” Incluye la ubicación de los Puntes disulfuro La secuencia es única para cada proteína Determina la estructura tridimensional de las proteínas y por lo tanto su función La estructura es estabilizada por: •Enlace Peptídico
  44. 44. ESTRUCTURA SECUNDARIA
  45. 45. Estructura Secundaria Estructura Secundaria “Conformación de los residuos de aminoácidos adyacentes en la cadena polipeptídica, es decir el plegado regular local de la estructura primaria” “Corresponde al arreglo espacial de los residuos de AA adyacentes en una cadena polipeptídica que se repite de forma regular dando origen a una estructura periódica”
  46. 46. Estructura Secundaria α- Hélice Hélice Dextrógira Grupos R externos
  47. 47. Estructura Secundaria α- Hélice La estructura es estabilizada por: •Puentes de hidrógeno intracatenarios cada 4 residuos La estructura es desestabilizada por: 1. Tendencia de cada residuo a formar hélice α (V, T, I, S, D, N, G, F, T, W) 2. Interacciones entre grupos R (residuos con carga consecutivos) 3. Volumen de los grupos R (N, S, T, C muy próximos) 4. Presencia de Prolina y Glicina 5. Interacción entre los residuos de los extremos y el dipolo inherente a la hélice
  48. 48. Estructura Secundaria Conformación β (Lámina β) Cadenas Extendidas en zig-zag, formando pliegues Las cadenas adyacentes a una hoja β pueden ser paralelas o antiparalelas Grupos R adyacentes sobresalen en direcciones opuestas (180°) La estructura es estabiliazada por puentes de hidrógeno intercatenarios Dificultan el plegado grupos R adyacentes muy grandes en hojas empaquetadas
  49. 49. Estructura Secundaria Giros β Conectan tramos sucesivos de hélices α o conformaciones β Usualmente se encuentran residuos de Glicina y Prolina Integrados por 4 residuos que forman un giro de 180° La estructura es estabilizada por puentes de hidrógeno intracatenarios
  50. 50. Estructura Secundaria Estructuras Suprasecundarias o Motivos Patrón de Plegamiento reconocible que incluye dos o más elementos de estructura secundaria y las conexiones entre ellos No es un elemento jerárquico, es un patrón de plegado
  51. 51. ESTRUCTURA TERCIARIA
  52. 52. Estructura Terciaria Estructura Terciaria “Plegamiento tridimensional de la cadena polipeptídica en una forma compacta y globular, describiendo las relaciones espaciales entre los AA de la cadena” Acerca residuos distantes en la estructura primaria
  53. 53. Estructura Terciaria Dominios Parte de una cadena polipeptídica que es estable de manera independiente y que puede moverse como una entidad única con respecto al resto de la proteína. Forman parte de una Misma Cadena Estructurales y/o funcionales Habitualmente 40 – 400 AA Pueden separarse por proteólisis
  54. 54. Estructura Terciaria Fuerzas que estabilizan la Estructura Terciaria La estructura es estabilizada por interacciones no covalentes como las interacciones electrostáticas, los interacciones hidrófobas, los puentes de hidrógeno, las fuerzas de van der Waals y por interacciones covalentes como los enlaces disulfuro
  55. 55. Estructura Terciaria Reglas de Plegado • En medio acuoso, los aminoácidos hidrofóbicos se disponen en el interior y los hidrofílicos en el exterior • Las proteínas que atraviesan la membrana y actúan como canales tienen el exterior cubierto de aminoácidos hidrofóbicos.
  56. 56. Estructura Terciaria Reglas de Plegado • Varios tipos de estructura secundaria (hélices α y conformaciones β) y estructuras al azar unidos por varios giros. • Láminas β dextrógiro. torsionadas en sentido
  57. 57. Estructura Terciaria Reglas de Plegado • Hélices α y Láminas β separadas en capas estructurales diferentes • Limitadas a la capacidad y exactitud de la traducción
  58. 58. Estructura Terciaria Termodinámica del Plegado ΔG= ΔH – TΔS Un proceso termodinámicamente favorable requiere un ΔG negativo • Sin embargo en un Estructura ordenada la entropía disminuye (ΔS-) • Por tanto para que ΔG sea negativo la entalpia debe disminuir (ΔH –) y/o la entropía aumentar ΔS+ Interacciones carga-carga • ΔH – Enlaces de hidrógeno Estructura Estable Interacciones de van der Waals • ΔS+ Efecto Hidrofóbico Los enlaces disulfuro estabilizan aun más la estructura tridimensional La estructura nativa de una proteína es aquella en la que es más estable y en la cual es biológicamente activa.
  59. 59. Estructura Terciaria Factores que afectan el plegado Desnaturalización: proceso por el cual se pierde la estructura nativa de una proteína junto con la mayoría de sus propiedades específicas • pH • Temperatura • Moléculas orgánicas ─ ─ ─ ─ ─ Alcohol, acetona Urea Cloruro de Guanidino Dtergentes Agentes reductores (mercaptoetanol) Los enlaces peptidicos y puentes disulfuro no suelen ser afectados (a menos que se use un agente reductor en el caso de los puentes disulfuro)
  60. 60. Estructura Terciaria Rutas de Plegado No ocurre por “ensayo y error” 1. Proceso Jerarquizado 2. Colapso Espontáneo Existen varias “rutas” posibles de plegado con diferentes niveles de energía
  61. 61. Estructura Terciaria Chaperonas Moleculares Proteínas que interaccionan con polipéptidos parcial o incorrectamente plegados, facilitando rutas de plegado correctas o aportando microentornos donde pueda ocurrir el plegado • Proteínas de Choque Térmico (Heat shock proteins) Hsp 70 Protegen a las proteínas desnaturalizadas por el calor y los péptidos que se están sintetizando
  62. 62. Estructura Terciaria Chaperonas Moleculares • Chaperoninas GroEL/GroEs Complejos proteicos necesarios para el plegamiento de muchas proteínas
  63. 63. ESTRUCTURA CUATERNARIA
  64. 64. Estructura Cuaternaria Estructura Cuaternaria Arreglo espacial de las subunidades de proteínas formadas por dos o más cadenas polipeptídicas. La estructura es estabilizada por Interacciones no covalentes
  65. 65. ALGUNAS PROTEÍNAS DE IMPORTANCIA FISIOLÓGICA
  66. 66. Proteínas de Importancia Fisiológica Queratinas • α- queratinas AA Principales Estructura Secundaria Pequeños sin carga Cisteina α-hélice Estructura Suprasecundaria •Protofilameneto •Protofibrilla •Filamneto Intermedio Funciones Estructura de piel, pelo, lana, uñas, plumas, pinzas, etc • β- queratinas AA Principales Estructura Secundaria Estructura Suprasecundaria Funciones Muy pequeños sin carga No hay Cisteina Conformación β Lámina plegada antiparalela Estructura de seda e hilos de araña
  67. 67. Proteínas de Importancia Fisiológica Colágeno • Glicina = 35% Alanina = 11% Gly – X – Y • Prolina e Hidroxiprolina (Hyp) = 21% • Hyp es sintetizada por la Prolil 4-hidroxilasa que requiere A. ascórbico. Deficiencia → Escorbuto • • • • Hélice levógira 3,3 residuos/vuelta Unión de 3 hélices → Tropocolágeno Tropocolágeno ordenado → Fibrilla Varias Fibrillas → Fibras • Entrecruzamiento por enlaces covalentes Formados por Lisina o Hidroxilisina Defecto en la síntesis → Síndrome de Ehlers-Danlos
  68. 68. Proteínas de Importancia Fisiológica Elastina • La unidad básica se llama tropoelastina, rica en glicina y alanina. • La tropoelastina consiste en segmentos de hélices (no α) ricos en glicina separado por cortas regiones de lisina y alanina. • Se forman entrecruzamiento covalentes de 2 tipos: • Desmosina (entre 4 lys) • Lisilnorleucina (entre 2 lys) • Una fibra elástica esta formada por un centro de elastina rodeado de microfibrillas, formadas fundamentalmente por fibrilina. • Deficiencia en la fibrilina → Síndrome de Marfan
  69. 69. Proteínas de Importancia Fisiológica Proteínas Plasmáticas Fracciones % Principales Proteínas Funciones Albúmina 55 α1 5 HDL Transcobalamina Protrombina Transporte reverso de colesterol Transporte de Vit B12 Factor de Coagulación α2 9 Haptoglobina Ceruloplasmina VLDL Fijadora de hemoglobina Transporte de cobre Transporte de Lípidos (TG) β 13 Transferrina Hemopexina LDL Transporte de hierro Unión con grupo hemo Transporte de Lípidos (CE) Fibrinógeno 7 γ 11 Nutritiva, transporte, presión coloidosmótica Coagulación sanguínea A, D, E, G, M Anticuerpos
  70. 70. Proteínas de Importancia Fisiológica Otras Proteínas • Mioglobina → Hemoproteína oxígeno en los músculos fijadora de • Hemoglobina → Hemoproteína transportadora de oxígeno • Citocromo C → Hemoproteína de la cadena transportadora de electrones • Lisozima → Enzima presente en la clara de huevo y las lagrimas capaz de hidrolizar polisacáridos de las paredes bacterianas • Ribonucleasa → enzima digestiva secretada por el páncreas que hidroliza ácidos nucleicos
  71. 71. MÉTODOS DE ESTUDIO DE LAS PROTEÍNAS
  72. 72. Métodos de Estudio de las Proteínas • Centrifugación • Separa las proteínas por masa o densidad utilizando la fuera centrífuga. • Se forma un sedimento y un sobrenadante. • Uso de detergentes • Permite solubilizar las proteínas • Salting Out • Precipita las proteínas utilizando altas concentraciones de sales. • Diálisis • Separa las proteínas de otras moléculas como sales utilizando una membrana semipermeable.
  73. 73. Métodos de Estudio de las Proteínas • Electroforesis • Separa las proteínas por masa y carga. • La velocidad de desplazamiento aumentará a mayor carga y menor masa. • Se realizan en papel o en gel (poliacrilamida, agarosa) • Se sumerge el soporte en un Buffer y se corre la corriente electrica. • Se tiñen las fracciones • Se cuantifica por densitometría o elución. • El uso de SDS (Duodecil Sulfato Sódico)permite separar proteínas solo por su masa al desnaturalizarlas y darles carga negativa. • En el Enfoque Isoelectrico se establece un gradiente de pH usando una mezcla de polianfolitos. • Las proteínas se desplazan hasta el pH igual a su pI. • En la electroforesis bidimensional se realizan dos pasos, primero se separa por carga y luego por masa.
  74. 74. Métodos de Estudio de las Proteínas • Cromatografía • • Utiliza una fase sólida (fase estacionaria o lecho), con la cual interactuan las proteínas. Entre más interactuen con el lecho más tardarán en moverse. • • • • Cromatografía de filtración en gel Separa las proteínas por masa Utiliza un lecho poroso (poliacrilamida, agarosa) Las proteínas pequeñas tardan mas en salir. • • • Cromatografía de intercambio iónico Separa las proteínas por carga Utiliza un lecho cubierto con grupos amino o carboxilo • • • Cromatografía de afinidad Separa proteínas por su unión selectiva Utiliza lechos especiales como sustratos, enzimas, etc. • • • Cromatografía líquida de alta presión (HPLC) Utiliza material más fino y altas presiones. Alta resolución y rápida separación.
  75. 75. ESTRUCTURA BIOQUÍMICA DE LA CLASE
  76. 76. Aminoácidos Glicina, Serina y Prolina ¿Cómo reconocerlas? Estructura básica de un aminoácido Estructura básica de un aminoácido Grupo R → H Grupo R → CH2OH (1 solo C en el grupo R) Estructura básica de un aminoácido Grupo R → Unido al grupo amino
  77. 77. Bibliografía • Alemán, I (2010). Estructura de las Proteínas. Presentación en Power Point. Cátedra de Bioquímica, Escuela de Medicina José María Vargas – UCV • Campos, Y (2007). Proteínas. Presentación en Power Point. Cátedra de Bioquímica, Escuela de Medicina José María Vargas – UCV • Ciarletta, E (2004). Las Proteínas. Guía de Estudio Cátedra de Bioquímica, Escuela de Medicina José María Vargas – UCV pp 5- 48 • Mathews, C; van Holde, K y Ahern, K (2003). Bioquímica, 3a Edición, Pearson Educación; Madrid, España • Murray, R; Granner, D; Mayes, P y Rodwell, V (1997). Harper: Bioquímica ilustrada 14ª Edición, Manual Moderno; Ciudad de México; México; pp 29– 38 • Nelson, D y Cox, M (2009). Lehninger Principios de Bioquímica, 5a Edición, Ediciones Omega; Barcelona, España; pp 71 – 117
  78. 78. “Puesto que las proteínas participan de un modo u otro en todos los procesos químicos de un organismo vivo, se podría esperar que la elucidación de sus estructuras y de sus transformaciones permitiera obtener información altamente significativa para el ámbito de la química biológica” Emil Fischer, 1906
  79. 79. “Estudiar los fenómenos patológicos sin libros es como navegar por el mar sin cartas de navegación…” Sir William Osler
  80. 80. Gracias

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