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Aminoacidos y proteinas. Aminoacidos y proteinas. Presentation Transcript

  • AMINOACIDO, PEPTIDOS Y PROTEÍNAS
    • Las proteínas son polímeros formados por monómeros llamados aminoácidos.
    • Hay 20 aminoácidos en la naturaleza, que se combinan para formar miles de proteínas (muchos grupos funcionales: alcoholes, tioles, carboxiamidas, etc.)
    • Son las macromoléculas más versátiles de los seres vivos.
  • ESTRUCTURA DE LOS  -AMINOÁCIDOS C  (central) Grupo amino Grupo carboxilo Átomo de Hidrógeno Cadena lateral R R  C H NH 2 COOH
  • AMINOÁCIDOS PRESENTES EN LAS PROTEÍNAS “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern Addison Wesley 2002
  • El más pequeño Flexibilidad estr. Hidrofobicidad (interior de prot.) Dificulta el plegamiento AMINOÁCIDOS ALIFÁTICOS “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern Addison Wesley 2002
  • AMINOÁCIDOS AROMÁTICOS Hidrófobo Ligeramente hidrófobos Interacciones hidrofóbicas Puentes de Hidrógeno Actividad Enzimática Absorben la luz en el UV (280 nm) “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern Addison Wesley 2002
  • AMINOÁCIDOS CON OH O S Cadenas débilmente polares (algo hidrófilos) Pueden formar puentes de H con el agua Dos cys pueden formar un puente o enlace disulfuro “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern Addison Wesley 2002
  • AMINOÁCIDOS BÁSICOS El menos básico Cat. Enzimát. (H + ) Carga + a pH fisiológico Muy polares, en la superficie de proteínas “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern Addison Wesley 2002
  • AMINOÁCIDOS ÁCIDOS Y SUS AMIDAS Carga - a pH fisiológico Polares, cadena lateral sin carga Hidrófilos, en la superficie de proteínas “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern Addison Wesley 2002
  • Aminoácidos Esenciales y no Esenciales
    • Esenciales
    • Valina
    • Leucina
    • Isoleusina
    • Treonina
    • Metionina
    • Fenilalanina
    • Triptofano
    • Arginina *
    • Lisina **
    • Histidina *
    • * Esencial para los jovenes y todos los animales en crecimiento
    • ** Esencial para los adultos
    • No esenciales
    • Glicina
    • Alanina
    • Serina
    • Cisteina
    • Tirosina
    • Ácido Aspartico
    • Ácido Glutamico
    • Asparragina
    • Glutamina
    • Prolina
  • Ciclo del Nitrógeno
  • Ciclo del nitrógeno Nitrato NO 3 - Nitrógeno orgánico + reducido + oxidado Amonio Amonificación Nitrito NO 2 Nitrificación por bacterias Nitrificación por bacterias NO N 2 Nitrógeno molecular Desnitrificación por bacterias en ausencia de oxígeno Fijación de N 2 N 2 O
  • ORGANISMOS FIJADORES DE NITRÓGENO - Cianobacterias o algas verdeazules - Bacterias libres del suelo - Bacterias asociadas a raíces de plantas leguminosas Actinomicetes, hongos asociados con raíces de árboles maderables
  • Bacterias fijadoras de Nitrógeno Nitrógeno atmosférico Bacterias nitrificantes (Nitrobacter) Bacterias nitrificantes (Nitrosomonas ) Nitrito Nitrato Plantas Superiores Animales Superiores Aminoácidos Amoníaco, urea Ciclo del Nitrógeno L.G.H.M. N 2 NH 3 NO - 2 NO - 3
  •  
  • Aminoácidos como precursor de compuestos nitrogenados Proteínas Dietéticas Proteínas corporales Síntesis de aminoácidos no esenciales Reserva de Aminoácidos
  • Síntesis de moléculas nitrogenadas de importancia
    • Porfirinas (compuesto cíclico que atraen iones metálicos) forma el grupo Hem que se encuentra en:
    • Hb, Mioglobina, Citocromos y la Catalasa
    • Creatina (gli y arg)
    • Purina y Pirimidina (ácidos nucleicos)
    • Agentes Neurotransmisores, como:
    • Dopamina, Norepinefrina, Adrenalina, Serotonina
    • Melamina
  • ESTEREOQUÍMICA DE LOS AMINOÁCIDOS ISÓMEROS “ Bioquímica” Stryer, Berg y Tymoczko Ed. Reverté, S.A. 2003 Los aminoáciods son estructuras tetraédricas
  • La estructura tridimensional es de crucial importancia para la función b) En perspectiva Representación : a) Tridimensional “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern Addison Wesley 2002
  • CADENAS LATERALES DE LOS AA ALIFÁTICOS (Gli, Ala, Val, Leu, Ileu, Pro) AROMÁTICOS (Phe, Tyr, Trp) GRUPOS OH, S (Ser, Treo, Cys, Met) BÁSICOS (His, Arg, Lys) ÁCIDOS Y SUS AMIDAS (Asp, Glu, Apn, Gln) AA RAROS 4-hidroxiprolina  -hidroxilisina AA NO PROTEICOS Ac.  -aminobutírico D-Ala, D-Glu
  • “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002 AA MODIFICADOS AA NO PROTEICOS D-Ala, D-Glu H 3 N-CH 2 -CH 2 -CH 2 -COO - + Ac.  -aminobutírico ( ) 2 L-Homoserina L-Ornitina OH 4-OH prolina OH  -hidroxilisina
    • Fosforilación
    • Carboxilación
    • Hidroxilación
    • Metilación
    • Acetilación
    (Voet) MODIFICACIONES DE LAS CADENAS LATERALES DE AA
  • Algunos aminoácidos modificados postraduccionalmente
  •  
  • AMINOÁCIDOS QUE NO ESTÁN EN PROTEÍNAS
  •  
  • PROPIEDADES IÓNICAS DE LOS AA (comportamiento ácido-base)
    • CURVAS DE TITULACIÓN
    • PUNTO ISOELÉCTRICO
  • CURVAS DE TITULACIÓN Gli
  • Curva de titulación del Glu
  • Curva de titulación de la His
  • Los procesos bioquímicos se producen in vivo , en el margen de pH fisiológico próximo a 7 pKa de los grupos carboxilo  2 (a pH 7 ha perdido el protón) pKa de los grupos amino  10 (a pH 7 está protonado)
  • “ Bioquímica” Stryer, Berg y Tymoczko Ed. Reverté, S.A. 2003
  • SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN DE AMINOACIDOS Y PROTEÍNAS
    • Se basa en la diferente:
    • Solubilidad
    • Tamaño
    • Carga eléctrica
    • Densidad
    • Afinidad por otras moléculas
  • SEPARACIÓN DE PROTEÍNAS CROMATOGRAFÍA EN COLUMNA Las diferentes proteínas se retrasan según sus interacciones con la matriz, de acuerdo a su carga, hidrofobicidad, tamaño o unión a grupos químicos http://www.accessexcellence.org/AB/GG/cellBreak1.html Muestra aplicada El solvente se aplica contínuamente a la boca de la columna Matriz sólida Tapón poroso Tubo de ensayo tiempo Moléculas fraccionadas eluídas y recogidas
  • TRES CLASES DE CROMATOGRAFÍA EN COLUMNA A) Intercambio iónico : en base a la carga Depende del pH y de la fuerza iónica B) Filtración en gel : en base al tamaño C) de Afinidad : Flujo de solvente Partícula cargada positivamente Molécula cargada negativamente unida Molécula cargada positivamente libre Flujo de solvente Partículas porosas Molécula pequeña retrasada Molécula grande no retrasada Flujo de solvente Partícula con sustrato unido covalentemente Molécula de enzima unida Otras proteínas pasan de largo http://www.accessexcellence.org/AB/GG/cellBreak1.html
  • A: CROMATOGRAFÍA DE INTERCAMBIO IÓNICO (Ej: intercambio catiónico) Las proteínas se separan según su carga a un pH determinado
  • B: CROMATOGRAFÍA DE FILTRACIÓN O EXCLUSIÓN MOLECULAR Las proteínas se separan según su tamaño
  • ELECTROFORESIS EN ACETATO DE CELULOSA
  • ELECTROFORESIS EN GEL ELECTROFORESIS EN GEL : Tras aplicar un campo eléctrico las proteínas migran en función del tamaño y de la carga (solubiliza proteínas) Electroforesis en SDS-PAGE http://www.accessexcellence.org/AB/GG/cellBreak1.html
  • Determinación de la masa molecular de una proteína por la técnica del SDS-PAGE
  • PÉPTIDOS Y ENLACE PEPTÍDICO Los péptidos se forman por la unión de los aminoácidos mediante enlaces covalentes de tipo amida llamados enlaces peptídicos OLIGOPÉPTIDOS (<20 aa) POLIPÉPTIDOS (20-50 aa) PROTEÍNAS (>50 aa)
  • ESTRUCTURA DEL ENLACE PEPTÍDICO El enlace peptídico tiene algunas propiedades muy importantes para la estructura de las proteínas
    • Más rígido y corto que un enlace C-N simple
    • Los átomos que participan (O, C, N, H) son coplanares
    • El grupo de átomos alrededor del enlace peptídico puede darse en dos configuraciones posibles: trans y cis
    • Carácter parcial de doble enlace :
    • Se le puede considerar un híbrido de resonancia
    • No se permite giro alrededor del enlace -C-N-
  • Carácter parcial de doble enlace “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002 Átomos coplanares Carácter parcial de doble enlace
  • TETRAPÉPTIDO
  • Enlaces peptídico LIBRE ROTACION EN TORNO AL CARBONO α
  •  
  • HIDRÓLISIS DE LOS ENLACES PEPTÍDICOS Todas estas enzimas son muy útiles en investigación bioquímica para la fragmentación controlada de polipéptidos Calentando a ebullición (110ºC) en medio ácido (HCl 6M) o base fuerte Hidrólisis específica Química: BrC=N (-Met-CO-  ) Enzimática (Proteasas): Tripsina (-Arg -CO-  , -Lys-CO-  ) Quimotripsina (-aa hidrófobos-CO-  ) Carboxipeptidasa A (libera el aa C-terminal)
  • PÉPTIDOS CON ACTIVIDAD BIOLÓGICA HORMONAS: Insulina y glucagón (metab. de la glucosa) ANTIBIÓTICOS: Gramicidina S VENENOS:  -amanitina NEUROPÉPTIDOS: Encefalinas ANTIOXIDANTE: Glutation (  -glutamil-cisteinil-glicina)
  • Tyr-Gly-Gly-Phe-Met Met-encefalina Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu Leu-encefalina INSULINA GLUTATION L-Leu D-Phe L-Orn L-Pro L-Pro L-Val D-Phe L-Orn L-Leu Gramicidina S
  • Péptidos No Proteicos
    • Carnosina, β - alanilhistidina y Anserina, β - alanil-N-metilhistidina
    • Dipéptido presentes en los tejidos musculares de los vertebrados.Participan en el amortiguamiento del pH en las células musculares.
      • Glutatión, gama-glutamilcisteinilglicina
    • Presente en todos los organismos. Es el péptido simple más abundante en los sistemas biológicos. Funciones:
    • Esencial en el hombre para la activación de varias enzimas y de la insulina.
    • Ayuda a mantener la integridad y funcionalidad de los eritrocitos.
    • Participa en el transporte de AA a través de las membranas celulares.
    • Participa en el mantenimiento del estado de oxidación del Fe en la Hg.
    • Actúa como un agente antioxidante.
    • Gramicidina S
    • Penicilina bencílica
    • Aspartame
    • Dipéptido sintético con propiedades Edulcorante
  • Péptidos Proteicos
    • Bradicina (nonapéptido) y Calidina (decapéptido)
    • Agentes hipotensores liberados de proteínas plasmáticas específicas y actúan sobre el músculo liso.
    • Oxitocina y Vasopresina (dos nonapéptidos cíclicos)
    • Secretados como hormonas por la pituitaria.
    • La Oxitocina estimula la contracción del músculo uterino en las mujeres embarazadas y la contracción de los músculos lisos de las glándulas mamarias.
    • La Vasopresina estimula la constrición de los vasos sanguíneos, aumenta la presión sanguínea, y tiene un efecto antidiurético al estimular la reabsorción de agua en los riñones. Se le conoce como la Hormona antidiurética.
    • Angiotesina I un decapéptido que se deriva del extremo N terminal de una α -globulina específica del plasma producida en el hígado y conocida como el sustrato de la renina. La renina es una enzima protoelítica producida en el riñon y secretada al plasma.
    • Angiotesina II un octapéptido con una mayor actividad vasopresora.
    • Ambos péptidos elevan la presión sanguínea por su potente actividad vasoconstrictora.
    • α -globulina plasmática
    • ↓ Renina
    • Angiotesina I (decapéptido)
    • ↓ Enzima Convertidora
    • Angiotesina II (octapéptido)
    • Péptidos Neurotransmisores u opiáceos tienen efectos analgésicos que mimetiza el efecto de la morfina y otros derivados del opio.
    • Leu-encefalina y Met-encefalina pentapéptidos
    • Dinorfinas con 13 residuos de AA
    • Endorfinas ( α , β y γ )
    • La secuencia de AA de las tres endorfinas y de la met-encefalina están presentes en la región del extremo C terminal, del residuo 61 al 91, de la β -Lipotropina, una hormona que estimula la liberación de ácidos grasos del tejido adiposo.
    • CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS
    • Se basa en cuatro criterios:
        • Químico (composición)
            • Simples
            • Conjugadas
        • ( holoproteína = apoproteína + grupo prostético)
            • - Glico-, lipo-, nucleoproteínas
            • - metalo-, hemo-, flavo-proteínas
        • Estructural (forma)
            • Globulares
            • Fibrosas
        • Función
        • Físico (solubilidad)
  •  
  • CLASIFICACIÓN EN BASE A LA FUNCIÓN BIOLÓGICA
    • Proteína catalíticas: Enzimas
    • Proteínas almacenadoras: Caseína, reserva AA, Ca y P. Ovoalbúmina, reserva AA para el embrión. Ferritina, almacena Fe en el bazo y el hígado.
    • Proteínas de transporte: Hb, transporta O2. Sueroalbúmina, transporta ácidos grasos.
    • Proteínas contráctiles: Miosina y Actina que participan en la contracción muscular.
    • Proteínas de defensa: Anticuerpos, Interferones.
    • Proteína reguladoras: Insulina, Somatotropina, la hormona del crecimiento.
    • Proteínas estructurales: α -Queratina presente en la piel, cabello, uñas, plumas, etc. Colágeno presente en tendones, tejidos conectivos, cartílagos y matriz ósea. Elastina presente en tejidos conjuntivos.
    • Proteínas respiratorias o de transferencia de electrones. Citocromos que forman parte de la cadena de transporte electrónico.
    • Proteínas de la visión: Rodopsina sensible a la luz y participa en los fenómenos moleculares asociados con el proceso de la visón.
    • Proteína tóxicas o toxinas:
  • Clases de proteínas en función de su estructura FIBROSAS: Forman largos filamentos u hojas Poseen un solo tipo de estructura secundaria (laminar ó helicoidal) GLOBULARES: Se pliegan en forma esférica o globular Poseen varios tipos de estructura secundaria Suelen presentar otro tipo de estructura secundaria (codos o giros  )
  • PROTEÍNAS FIBROSAS
    • Tienen forma filamentosa o alargada
    • Su función es estructural:
        • Mantienen unidos diferentes elementos celulares o de tejidos animales.
        • Son las principales proteínas de la piel, tejido conjuntivo, y de las fibras animales (pelo, seda)
    • Confieren fuerza y/o elasticidad
    • Son insolubles en agua (predominan aa hidrófobos)
  • LAS PROTEÍNAS POSEEN 4 NIVELES DE ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL: PRIMARIA : Secuencia de aminoácidos. Enlaces covalentes (enlaces peptídicos y localización de puentes disulfuro) SECUNDARIA : Plegado local (no incluye cadenas laterales) TERCIARIA : Plegado global CUATERNARIA : Asociación de cadenas 2 NIVELES ESTRUCTURALES ADICIONALES: ESTRUCTURA SUPERSECUNDARIA DOMINIO
  • ESTUDIO DE LA SECUENCIA PEPTÍDICA
    • No todas las proteínas contienen los 20AA naturales. La Ribonucleas no contiene Trp, el Colágeno carece de varios AA.
    • Algunos AA están presentes en las proteínas con menor frecuencia que otros, caso del Trp, His y Met.
    • En la mayoría de las proteínas del 30 al 40% de los residuos son AA con grupos R no polares. Las proteínas de membrana tienen un contenido aun mayor de AA no polares.
    • Las proteínas básicas, Histonas, tienen carga + a pH 7, mientras que las proteínas ácidas, Pepsina, tienen carga – a pH 7.
    • Las proteínas animales son de mayor valor nutritivo, tienen proporciones adecuadas de los AA esenciales.
  • ESTUDIO DE LA SECUENCIA PEPTÍDICA
    • Las proteínas son polipéptidos con una secuencia única de aminoácidos definida genéticamente
    • Los enlaces covalentes que se encuentran entre los residuos de AA son enlaces peptídico y puentes de disulfuro.
    • La estructura primaria determina los otros niveles estructurales y la función biológica de las proteínas.
    • La secuencia de una proteína es similar entre especies pero no es idéntica
  • Variación en la Secuencia de aminoácidos en una proteína
  • CONFORMACIÓN PROTEICA: DISPOSICIÓN ESPACIAL DE LOS ÁTOMOS DE UNA PROTEÍNA LA INFORMACIÓN QUE CONTIENE LA SECUENCIA DE AMINOÁCIDOS DICTA EL MODO EN QUE LA PROTEÍNA SE PLIEGA EN SU ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL , LA CUAL A SU VEZ DETERMINA LA FUNCIÓN DE LA PROTEÍNA La cadena de aminoácidos se encuentra parcialmente enrollada en regiones de estructura regular. A este plegado regular local se denomina ESTRUCTURA SECUNDARIA Estas regiones se pliegan a su vez formando una estructura compacta específica. Este nivel superior de plegado es la ESTRUCTURA TERCIARIA
  • ESTRUCTURAS SECUNDARIAS REGULARES
    • Diferentes tipos de hélices (Hélice  )
    • Fi (θ) C-N = - 57º
    • Psi (ψ) C-C = - 47º
    • Dos tipos de lámina plegada (Lámina  )
    • Fi (θ) C-N = - 119º, -139º
    • Psi (ψ) C-C = 113º, 135º
    “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002
  • DISPOSICIÓN EN HÉLICE- 
    • El esqueleto polipeptídico se encuentra enrollado alrededor del eje longitudinal de la molécula
    • Los grupos R de los aminoácidos sobresalen hacia el exterior
    • Es dextrógira
    • Tiene 3,6 residuos/vuelta
    • Tiene 1,5 Amstrong (0,15 nm) entre vuelta y vuelta
    “ Bioquímica” Stryer, Berg y Tymoczko Ed. Reverté, S.A. 2003
  • ESTABILIZACIÓN DE LA HÉLICE- 
    • Enlaces de hidrógeno paralelos al eje: entre el O del carbonilo ( C=O ) y el H de la amida ( NH ) del 4º residuo hacia adelante de la hélice
    • Interacciones entre cadenas laterales
    • Estabilizan:
      • Q + próximas (3 residuos) a Q -
      • Aminoácidos aromáticos próximos (3-4)
      • Aminoácidos pequeños ó sin carga (Ala, Leu)
    • Desestabilizan:
      • Grupos R voluminosos
      • Secuencias con densidad de carga del mismo signo
      • Prolina (es rara)
  • DISPOSICIÓN EN LÁMINA PLEGADA  U HOJA  El esqueleto de la cadena polipeptídica se encuentra extendido y dispuesto en zig-zag “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002 FUERZAS QUE LA ESTABILIZAN Puentes de hidrógeno intercatenarios entre cadenas distintas o regiones alejadas de una misma cadena que se pliega Se establecen de forma perpendicular al eje de la cadena Las cadenas implicadas forman una hoja o plano plegado como un acordeón Los grupos R de los aminoácidos sobresalen de la estructura en direcciones opuestas, alternando arriba y abajo
  • AMINOÁCIDOS QUE FAVORECEN LAS ESTRUCTURAS  Secuencias con restos poco voluminosos (Gly, Ala) TIPOS DE LÁMINA  PARALELAS : las cadenas están en el mismo sentido ANTIPARALELAS : las cadenas están en sentido inverso
  •  
  •  
    • Principal constituyente del tejido conjuntivo
    • Principal proteína estructural del reino animal (presente en tendones, cartílagos, matriz orgánica de los huesos y córnea del ojo)
    • Forma aprox. un 30% de la proteína total del cuerpo
    • Poco valor alimenticio
    2. COLÁGENO
    • ESTRUCTURA:
    • Tiene 3,3 residuos/vuelta (muy extendida):
      • Gly 33%
      • Ala 11%
      • Pro e Hyp 21%
      • Hidroxi-Lys en menor proporción (lugar de unión a polisacáridos)
    • Fragmentos comunes: Gly-Pro-Hyp Gly-X-Pro Gly-X-Hyp
    • Hélice simple y única
    • Es levógira
  • ESTRUCTURA DE LAS FIBRAS DE COLÁGENO “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002 Repulsiones entre Pro e OH-Pro Enlaces cruzados (Lys-OHLys)(Lys-Lys) Dan dureza Puentes de H intercatenares ESTABILIZADA POR: Tropocolágeno
  • Estructuras secundarias y propiedades de proteínas fibrosas Estructura Características Ejemplos de ocurrencia  hélice, entrecruzada Rígido, estructuras  queratina del pelo, plumas por puentes disulfuro protectoras insolubles uñas de dureza y flexibilidad variables Conformación  Filamentos suaves y Fibroína de la seda flexibles Colágeno hélice Resistencia a la alta Colágeno de los tendones, triple tensión, sin estiramiento matriz de los huesos. Las proteínas fibrosas son insolubles en agua.
  • ESTRUCTURA TERCIARIA: PROTEÍNAS GLOBULARES Las proteínas globulares realizan la mayoría del trabajo químico de la célula (síntesis, transporte, metabólico, etc.)
    • Gracias a la técnica de difracción de rayos X se conocen muchos detalles estructurales de estas proteínas:
      • Poseen regiones con estructuras secundarias (hélice  , lámina  ) (mioglobina 70% de hélice  )
      • Estas regiones se pliegan unas sobre otras dando una estructura terciaria densamente empaquetada de aspecto globular
      • Pueden quedar huecos internos en donde se sitúan grupos prostéticos (Ej. Grupo hemo en la mioglobina)
  • ESTRUCTURA TERCIARIA Se debe a la formación de enlaces débiles entre grupos de las cadenas laterales de los aminoácidos
  • ESTRUCTURAS CARACTERÍSTICAS DE LAS PROTEÍNAS GLOBULARES
  • PLEGAMIENTO O ENSAMBLAMIENTO DE PROTEÍNAS 1. Autoensamblamiento La proteína se pliega sin ninguna otra ayuda 2. Ensamblamiento dirigido La proteína se pliega gracias a la acción de otras proteínas Una proteína recién sintetizada posee solamente su estructura primaria. Para que sea plenamente funcional ha de plegarse correctamente en una forma tridimensional única.
  • FACTORES QUE DETERMINAN EL PLEGADO DE LAS PROTEÍNAS GLOBULARES La secuencia de aminoácidos de una proteína determina su estructura tridimensional nativa o natural El plegado de una proteína está favorecido energéticamente en condiciones fisiológicas (  G<0) Una proteína tiende a plegarse de modo cooperativo, mediante interacciones que se forman o rompen de manera concertada
    • In vivo , el plegado ocurre a veces con ayuda de otras proteínas denominadas chaperoninas :
      • Ayudan a plegarse
      • Impiden que se plieguen o asocien prematuramente
  •  
  • Los defectos en el plegamiento de proteínas pueden ser fatales. Ej: La enfermedad de los priones (Enfermedad de las vacas locas en bovinos y Creutzfeldt-Jakob en humanos). En general, se trata de encefalopatías enpongiformes . Son causadas por la proteína prion.
  • FUNCIÓN Y EVOLUCIÓN DE LAS PROTEÍNAS: MIOGLOBINA Y GRUPO HEMO MIOGLOBINA : proteína que almacena oxígeno en el músculo rojo en prácticamente todas las especies
    • ESTRUCTURA:
    • Posee una cadena polipeptídica única
    • Contiene 8 segmentos con estructura secundaria de hélice   (nombrados de la A a la H), separados por segmentos no helicoidales.
    • Se pliega dando una molécula prácticamente esférica muy compacta con un hueco en el interior donde se sitúa el grupo prostético hemo , lugar de unión al oxígeno
    • El hemo se une de forma no covalente en la hendidura hidrofóbica o bolsillo hemo.
  • COORDINACIÓN DEL HIERRO EN LA OXIMIOGLOBINA Coordinación octaédrica del átomo de hierro Bolsillo del hemo “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002
  • DESNATURALIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS GLOBULARES Determinados cambios ambientales producen la desnaturalización ó desplegado de la proteína, con pérdida de sus propiedades específicas.
    • FACTORES QUE INFLUYEN :
      • Calentamiento por encima de su temperatura de desnaturalización térmica
      • pH fuertemente ácido ó básico
      • Presencia de alcohol ó urea
    RENATURALIZACIÓN: Restaurando las condiciones fisiológicas se revierte el proceso
  • DESNATURALIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS Consiste en la pérdida de todas las estructuras de orden superior (secundaria, terciaria y cuaternaria) quedando la proteína reducida a un polímero estadístico. Consecuencias inmediatas son: - Disminución drástica de la solubilidad de la proteína, acompañada frecuentemente de precipitación - Pérdida de todas sus funciones biológicas - Alteración de sus propiedades hidrodinámicas
  • DESNATURALIZACIÓN TÉRMICA DE LA RIBONUCLEASA Desnaturalización Renaturalización Molécula nativa Molécula desnaturalizada “ Bioquímica” Stryer, Berg y Tymoczko Ed. Reverté, S.A. 2003
  • ESTRUCTURA CUATERNARIA Unión de varias cadenas polipeptídicas (subunidades ó monómeros) Especialmente enlaces débiles La proteína completa se llama oligomérica ó polimérica Posibilita la existencia de fenómenos de cooperatividad y alosterismo
  • LA HEMOGLOBINA Se encuentra en células especializadas, los eritrocitos Une oxígeno en los pulmones y lo transporta, vía sangre arterial, a los tejidos donde lo libera Además, une CO 2 procedente del metabolismo en los tejidos, y lo transporta, vía sangre venosa, a los pulmones para ser eliminado “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002
  • ESTRUCTURA DE LA HEMOGLOBINA (Hb) “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002 Tetrámero (  ,  ) 2 cuyas subunidades son similares a la Mb
  • TRANSPORTE DE OXÍGENO POR LA HEMOGLOBINA La Hb capta oxígeno cuando es abundante (pulmones P O2 100 mm Hg) y lo cede cuando disminuye (capilares P O2 30 mm Hg) La curva de unión del oxígeno a la Hb es SIGMOIDEA: Este comportamiento se debe a fenómenos de COOPERATIVIDAD en la unión de oxígeno. Cada molécula de Hb tiene 4 lugares de unión de O 2 . La unión del primer O 2 produce un cambio conformacional en la molécula, lo que facilita la unión de los siguientes y viceversa “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002 P O2 en los tejidos P O2 en los pulmones
  • FENÓMENOS DE COOPERATIVIDAD En el tetrámero de Hb (  )2, las cadenas  /  establecen interacciones fuertes . Al pasar del estado desoxigenado al oxigenado se produce un cambio estructural que afecta, sobre todo, a la interacción entre subunidades ( estructura cuaternaria ). Un par  /  rota y se desliza respecto al otro En menor medida cambia la estructura terciaria de cada subunidad “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002
  • CAMBIOS ESTRUCTURALES QUE ACOMPAÑAN A LA UNIÓN DEL OXÍGENO El paso de la forma desoxigenada a la oxigenada explica la unión cooperativa del oxígeno : 1. Se rompen una serie de puentes salinos y enlaces de hidrógeno que afectan a los C-terminales 2. Se crean otros enlaces dando lugar a la conformación más laxa llamada forma relajada ( R ) Por tanto , la entrada del primer O 2 es más difícil porque han de romperse enlaces iónicos entre subunidades. El resto de las moléculas de O 2 encuentran los enlaces rotos y la situación espacial es más favorable Cuando sale el O 2 la Hb vuelve a su conformación desoxi o forma tensa ( T ) restableciéndose los puentes salinos)
  • ¿CÓMO SE COMUNICA LA ENERGÍA DE LA UNIÓN DE O 2 AL CAMBIO CONFORMACIONAL Existe un reordenamiento de la estructura terciaria y también de la cuaternaria “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002 “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002
  • EFECTOS ALOSTÉRICOS DE OTROS LIGANDOS SOBRE LA Hb La Hb es una proteína alostérica (=otro sitio), es decir, su afinidad por el O 2 se altera por determinados efectores que no actúan directamente sobre el grupo hemo sino que interaccionan en otro lugar de la proteína
    • EFECTORES ALOSTÉRICOS :
      • 1. CO 2
      • 2. H +
      • 3. 2,3-bisfosfoglicerato (2,3-BPG)
    Todos ellos disminuyen la afinidad de la Hb por el O 2 (desplazan las curvas de saturación hacia la derecha)
  • LA Hb RESPONDE A LOS CAMBIOS DE pH MEDIANTE EL EFECTO BOHR Hb 4O 2 + nH + Hb nH + + 4O 2 En los capilares : hacia la derecha (liberación de O 2 ) En los pulmones : hacia la izquierda (liberación de H + y, como consecuencia, de CO 2 ) Este mecanismo puede explicarse porque los sitios de unión de H + presentan más afinidad en la forma desoxiHb que en la oxiHb
    • Además de la liberación de CO 2 por los tejidos que respiran, la falta de O 2 (músculo en ejercicio) puede dar lugar a la formación anaerobia de ácido láctico que también reduce el pH
    El aumento de H + ( pH ) es una señal de la demanda de O 2 y reduce la afinidad de la Hb por el O 2
  • BISFOSFOGLICERATO (BPG) El CO 2 y la [H + ] actúan de forma rápida para facilitar el intercambio de O 2 y CO 2 El BPG es un efector que actúa a más largo plazo, permitiendo la adaptación a cambios graduales de la disponibilidad de O 2 .
    • El BPG reduce la afinidad de la Hb por el O 2 :
    • Se une a la Hb en una cavidad existente entre las cadenas  donde establece interacciones con los grupos (+) que rodean esta cavidad
    • En la forma oxiHb la cavidad es pequeña y no puede unirse el BPG
    • En la forma desoxiHb se une estabilizando esta conformación.
  • Unión del 2,3-BPG a la desoxihemoglobina “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002
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