BIOMOLECULASBIOMOLECULASPROTEINASPROTEINAS

MACROMOLECULASMACROMOLECULASMAS DE 10,000AMINOACIDOSMAS DE 10,000AMINOACIDOS

PROTEINASPROTEINASFUNCIONESFUNCIONES

1.1. Catálisis; (Enzimas).Catálisis; (Enzimas).

2.2. Estructura; colágeno, fibroina, elastina.Estructura; colágeno, fibroina, elastina.

3.3. Movimiento; actina y tubulina (citoesqueleto).Movimiento; actina y tubulina (citoesqueleto).

4.4. Defensa; queratina, fibrinogeno y trombina, Defensa; queratina, fibrinogeno y trombina, inmunoglobulina. inmunoglobulina.

PROTEINASPROTEINASFUNCIONESFUNCIONES

5.5. Regulación; insulina, glucagon, hormona del Regulación; insulina, glucagon, hormona del crecimiento, factor de crecimiento derivado crecimiento, factor de crecimiento derivado de de plaquetas (PDGF), factor de crecimiento plaquetas (PDGF), factor de crecimiento

epidérmico (EGF). epidérmico (EGF).6.6. Transporte; Na+ - K + - ATPasa, transportador de glucosa, Transporte; Na+ - K + - ATPasa, transportador de glucosa,

hemoglobina, lipoproteínas (LDL, HDL) hemoglobina, lipoproteínas (LDL, HDL) transferrina, ceruloplasmina. transferrina, ceruloplasmina.

7.7. Almacenamiento; ovoalbumina, caseína, zeina.Almacenamiento; ovoalbumina, caseína, zeina.8.8. Respuesta a agresiones; Citocromo P450Respuesta a agresiones; Citocromo P450

MelationeinaMelationeinaProteínas de choque térmico Proteínas de choque térmico (hsp)(hsp)Enzimas reparadoras del DNA.Enzimas reparadoras del DNA.

PROTEINASPROTEINASCLASIFICACIONCLASIFICACION

A.A. Forma.Forma.

B.B. Composición.Composición.

PROTEINASPROTEINASCLASIFICACION DE ACUERDO A SU FORMA.CLASIFICACION DE ACUERDO A SU FORMA.

1.1. Proteínas fibrosas:Proteínas fibrosas:• Moléculas largas con forma de varilla.Moléculas largas con forma de varilla.• Funciones estructurales y protectoras.Funciones estructurales y protectoras.• Insolubles en agua.Insolubles en agua.• A.-Queratina de la piel, pelo y uñas.A.-Queratina de la piel, pelo y uñas.• B.-.colágenoB.-.colágeno

2.2. Proteínas globularesProteínas globulares::• Moléculas esféricas, compactas.Moléculas esféricas, compactas.• Solubles en agua.Solubles en agua.• Enzimas (todas), Inmunoglobulinas, hemoglobina, albúmina. Enzimas (todas), Inmunoglobulinas, hemoglobina, albúmina.

PROTEINASPROTEINASCLASIFICACION DE ACUERDO CON SU CLASIFICACION DE ACUERDO CON SU

COMPOSICIONCOMPOSICION

1.1. SimplesSimples

2.2. ConjugadasConjugadas

PROTEINASPROTEINASCOMPOSICIONCOMPOSICION

1.1. Simples: solo contienen aminoácidos.Simples: solo contienen aminoácidos.

• Albúmina serica.Albúmina serica.

• Queratina.Queratina.

PROTEINASPROTEINASCOMPOSICIONCOMPOSICION

2.2. Conjugadas: Conjugadas: consta de una proteína simple consta de una proteína simple

combinada con un componentecombinada con un componente no proteico (grupo prostético).no proteico (grupo prostético).

• Apoproteina; Apoproteina; una proteína sin su grupouna proteína sin su grupo

prostético.prostético.

• Holoproteina; Holoproteina; una molécula proteica una molécula proteica

combinada con su grupo prostético.combinada con su grupo prostético.

PROTEINASPROTEINASCLASIFICACON DE ACUERDO A SU FUNCIONCLASIFICACON DE ACUERDO A SU FUNCION

PROTEINASPROTEINASNIVELES DE ESTRUCTURANIVELES DE ESTRUCTURA

Estructura 1`(secuencia de AA)

Estructura 2`Plegado de la

cadena polipéptica(local)

Estructura 4Asociación de varias cadenas polipeptídicas

Estructura 3`Nivel de plegado superior

(global)

PROTEINASPROTEINASESTRUCTURA PRIMARIAESTRUCTURA PRIMARIA

• Cada polipéptido tiene una secuencia Cada polipéptido tiene una secuencia de aminoácidos específicos de aminoácidos específicos (información genética).(información genética).

• La interacción entre los residuos:La interacción entre los residuos:a.a. Estructura tridimensional.Estructura tridimensional.b.b. Papel funcional.Papel funcional.c.c. Relación con otras proteínas.Relación con otras proteínas.

• Polipéptidos o proteínas homólogos; Polipéptidos o proteínas homólogos; tienen secuencia de aminoácidos y tienen secuencia de aminoácidos y funciones semejantes.funciones semejantes.

• Residuos de aminoácidos invariables; Residuos de aminoácidos invariables; son idénticos con las proteínas son idénticos con las proteínas homologas (esenciales para su homologas (esenciales para su función).función).

• Residuos de aminoácidos variables; Residuos de aminoácidos variables; realizan papeles inespecíficos en la realizan papeles inespecíficos en la función proteica. función proteica.

PROTEINASPROTEINASESTRUCTURA SECUNDARIAESTRUCTURA SECUNDARIA

• Varios patrones repetitivos; una Varios patrones repetitivos; una serie de residuos de aminoácidos serie de residuos de aminoácidos adoptan valores similares para adoptan valores similares para ángulos similares Fi y PSi.ángulos similares Fi y PSi.

• Tipos mas frecuentes (ángulos):Tipos mas frecuentes (ángulos):

A.A. Hélice alfa (dextrorotatoria ) Hélice alfa (dextrorotatoria ) mas abundantes en la naturalezamas abundantes en la naturaleza

B.B. Lamina plegada (lamina Beta).Lamina plegada (lamina Beta).

• Estabilizadas por enlace de Estabilizadas por enlace de hidrogeno entre los grupos hidrogeno entre los grupos carbonilo y N – H del esqueleto carbonilo y N – H del esqueleto polipeptido.polipeptido.

PROTEINASPROTEINASESTRUCTURAS SECUNDARIASESTRUCTURAS SECUNDARIAS

Al plegarse la cadena Al plegarse la cadena polipeptídica se forman polipeptídica se forman determinadas disposiciones determinadas disposiciones localizadas de los aminoácidos localizadas de los aminoácidos adyacentesadyacentes

La rotación libre ( dos de tres La rotación libre ( dos de tres enlaces):enlaces):

1.1. Enlace del carbono alfa con el Enlace del carbono alfa con el carbono carbonilo (ángulo psi)carbono carbonilo (ángulo psi)

2.2. Enlace del carbono alfa para el Enlace del carbono alfa para el nitrógeno ( ángulo fi )nitrógeno ( ángulo fi )

3.3. El carácter parcial de doble El carácter parcial de doble enlace de la unión peptídico enlace de la unión peptídico ( evita la rotación)( evita la rotación)

PROTEINASPROTEINASESTRUCTURA SECUNDARIAESTRUCTURA SECUNDARIA

ALFA- HELICEALFA- HELICE Estructura rígida en forma de Estructura rígida en forma de

varillavarilla Se forma cuando una cadena Se forma cuando una cadena

polipeptídica se retuerce en una polipeptídica se retuerce en una conformación helicoidal derechaconformación helicoidal derecha

Se forman enlaces hidrogeno Se forman enlaces hidrogeno entre el grupo N-H de cada entre el grupo N-H de cada aminoácido y el grupo carbonilo aminoácido y el grupo carbonilo del aminoácido que se encuentra del aminoácido que se encuentra 4 residuos mas adelante 4 residuos mas adelante ( estabilidad)( estabilidad)

Una vuelta completa de la hélice Una vuelta completa de la hélice contiene un promedio de 3.6 contiene un promedio de 3.6 residuos y su altura es de 0.54nmresiduos y su altura es de 0.54nm

PROTEINAPROTEINAESTRUCTURA SECUNDARIAESTRUCTURA SECUNDARIA

ALFA HELICEALFA HELICE

Los grupos R de cada Los grupos R de cada residuo en una hélice alfa residuo en una hélice alfa están orientados hacia están orientados hacia fuerafuera

Incompatibles con Incompatibles con estructura alfa:estructura alfa:

a)a) GlicinaGlicinab)b) ProlinaProlinac)c) GlutamatoGlutamatod)d) AspartatoAspartatoe)e) triptofanotriptofano

PROTEINASPROTEINASESTRUCTURAS SECUNDARIASESTRUCTURAS SECUNDARIAS

LAMINAS PLEGADAS BETALAMINAS PLEGADAS BETA Se forman cuando se alinean de Se forman cuando se alinean de

lado dos o mas segmentos de lado dos o mas segmentos de cadenas polipeptídicascadenas polipeptídicas

Cada segmento individual se Cada segmento individual se denomina una cadena betadenomina una cadena beta

Cada cadena beta esta extendidaCada cadena beta esta extendida

Están estabilizadas por enlaces de Están estabilizadas por enlaces de hidrogeno que se forman entre los hidrogeno que se forman entre los grupos N-H y carbonilo del grupos N-H y carbonilo del esqueleto polipeptídica de esqueleto polipeptídica de cadenas adyacentescadenas adyacentes

PROTEINASPROTEINASESTRUCTURAS SECUNDARIASESTRUCTURAS SECUNDARIAS

LAMINAS PLEGADAS BETALAMINAS PLEGADAS BETA Tipos:Tipos:

A.A. Paralelas ; Paralelas ; • Las cadenas polipeptídicas en Las cadenas polipeptídicas en

la misma dirección amino a la misma dirección amino a carboxilocarboxilo

B.B. Antiparalelas ;Antiparalelas ;• Las cadenas polipeptídicas van Las cadenas polipeptídicas van

en direcciones distintas, mas en direcciones distintas, mas establesestables

C.C. mixtasmixtas

PROTEINASPROTEINASESTRUCTURAS SUPERSECUNDARIASESTRUCTURAS SUPERSECUNDARIAS

Proteínas globularesProteínas globulares Combinación de Combinación de

estructuras secundarias estructuras secundarias hélice alfa y lamina hélice alfa y lamina plegada beta:plegada beta:

A.A. Unidades beta alfa betaUnidades beta alfa betaB.B. Meandro betaMeandro betaC.C. Unidades alfa alfaUnidades alfa alfaD.D. Barril betaBarril betaE.E. Llave griegaLlave griega

PROTEINAS PROTEINAS ESTRUCTURA TERCIARIAESTRUCTURA TERCIARIA

Conformaciones tridimensionales Conformaciones tridimensionales únicasúnicas

Proteínas globularesProteínas globulares Plegamiento en sus estructuras Plegamiento en sus estructuras

nativas (biológicamente activas)nativas (biológicamente activas)

Plegamiento proteico;Plegamiento proteico;

Como consecuencia de la Como consecuencia de la interacción entre las cadenas interacción entre las cadenas laterales en su estructura primarialaterales en su estructura primaria

Molécula desorganizada recién Molécula desorganizada recién sintetizada adquiere una sintetizada adquiere una estructura muy organizada estructura muy organizada

PROTEINASPROTEINASESTRUCTURAS TERCIARIASESTRUCTURAS TERCIARIAS

CARACTERISTICASCARACTERISTICASA.A. El plegamiento permite que los El plegamiento permite que los

residuos de aminoácidos residuos de aminoácidos restantes en la estructura restantes en la estructura primaria queden cerca.primaria queden cerca.

B.B. Hace a la proteína compacta Hace a la proteína compacta (empaquetamiento) (empaquetamiento) permitiendo la interacción de permitiendo la interacción de los grupos polares y apolares.los grupos polares y apolares.

C.C. Suelen dar lugar a la formación Suelen dar lugar a la formación de dominios que son segmentos de dominios que son segmentos estructuralmente estructuralmente independientes que poseen independientes que poseen funciones especificas (químicas funciones especificas (químicas o físicas).o físicas).

PROTEINAS PROTEINAS ESTRUCTURAS TERCIARIASESTRUCTURAS TERCIARIAS

ESTABILIZACIONESTABILIZACION Interacciones:Interacciones:

1.1. Interacciones hidrófobasInteracciones hidrófobas2.2. Interacciones electrostáticas Interacciones electrostáticas

(grupos opuestos de carga (grupos opuestos de carga iónica; puentes salinos son iónica; puentes salinos son enlaces no covalentes).enlaces no covalentes).

3.3. Enlaces de hidrogenoEnlaces de hidrogeno4.4. Enlaces covalentes (puentes Enlaces covalentes (puentes

disulfuro):disulfuro):protegen a la estructura protegen a la estructura proteica extra celular de los proteica extra celular de los cambios del PH o de cambios del PH o de concentraciones salinas.concentraciones salinas.

PROTEINASPROTEINASESTRUCTURA CUATERNARIAESTRUCTURA CUATERNARIA

• Es el nivel mas complejo de Es el nivel mas complejo de organización.organización.

• Rearreglo tridimensional de dos o Rearreglo tridimensional de dos o mas cadenas polipeptídicas unidas mas cadenas polipeptídicas unidas entre si.entre si.

• Las interacciones que mantienen Las interacciones que mantienen estas subunidades unidas entre si estas subunidades unidas entre si son las mismas que estabilizan la son las mismas que estabilizan la estructura terciaria. estructura terciaria.

• Define la composición Define la composición polipeptídica de una proteína y la polipeptídica de una proteína y la relación espacial entre relación espacial entre subunidades (polipéptido)subunidades (polipéptido)

ESTRUCTURA ESTRUCTURA CUATERNARIACUATERNARIA

PROTEINASPROTEINASESTRUCTURA CUATERNARIAESTRUCTURA CUATERNARIA

• Olígomeros: proteínas con varias subunidades en las que algunas o todas Olígomeros: proteínas con varias subunidades en las que algunas o todas son idénticas. son idénticas.

• Protomeros: forman los olígomeros y pueden estar formadas por una o Protomeros: forman los olígomeros y pueden estar formadas por una o varias subunidades. varias subunidades.

• Proteínas monumericas: de una sola cadena polipeptídica o subunidad Proteínas monumericas: de una sola cadena polipeptídica o subunidad protomerica. protomerica.

• Dimero: proteínas oligomericas formadas por dos subunidades Dimero: proteínas oligomericas formadas por dos subunidades protomericas. protomericas.

• Hemodimero: proteínas con dos copias de la misma unidad protomerica.Hemodimero: proteínas con dos copias de la misma unidad protomerica.

• Heterodimero: proteínas con dos copias diferentes de subunidad Heterodimero: proteínas con dos copias diferentes de subunidad protomerica. protomerica.

• Proteínas multimericas: constituidas por una gran cantidad de subunidades Proteínas multimericas: constituidas por una gran cantidad de subunidades protomericas. protomericas.

PROTEINASPROTEINASDINAMICA PROTEICADINAMICA PROTEICA

• Flexibilidad conformacional:Flexibilidad conformacional: Fluctuaciones continuas, rápidas de la orientación precisa de Fluctuaciones continuas, rápidas de la orientación precisa de

los átomos en las proteínas.los átomos en las proteínas.

• La función proteica suele implicar la apertura y el cerrado La función proteica suele implicar la apertura y el cerrado rápido de las cavidades en la superficie de la molécula.rápido de las cavidades en la superficie de la molécula.(conformación funcional; estabilidad termodinámica)(conformación funcional; estabilidad termodinámica)

a.a. Velocidad de actividad enzimática.Velocidad de actividad enzimática.b.b. Transferencia de información entre las biomoleculas.Transferencia de información entre las biomoleculas.

PROTEINASPROTEINASDESNATURALIZACIONDESNATURALIZACION

• El proceso mediante el cual una proteína pierde sus estructuras cuaternaria, El proceso mediante el cual una proteína pierde sus estructuras cuaternaria, terciaria e incluso secundaria.terciaria e incluso secundaria.

• Destrucción de la conformación nativa de la proteína.Destrucción de la conformación nativa de la proteína.

• No incluye ruptura de los enlaces peptídicos (la estructura primaria permanece No incluye ruptura de los enlaces peptídicos (la estructura primaria permanece intacta).intacta).

• Incluye perdida parcial o total de su actividad biológica (dependencia entre la Incluye perdida parcial o total de su actividad biológica (dependencia entre la estructura y su función dentro de una célula).estructura y su función dentro de una célula).

• Proceso irreversible.Proceso irreversible.

• La mayoría de las proteínas no se renaturalizan.(ribonuleasa: renaturalizacion La mayoría de las proteínas no se renaturalizan.(ribonuleasa: renaturalizacion proteica)proteica)

PROTEINASPROTEINASDESNATURALIZACIONDESNATURALIZACION

Condiciones desnaturalizantes: (no rompen enlaces covalentes).Condiciones desnaturalizantes: (no rompen enlaces covalentes).

1.1. Ácidos y bases fuertes: cambios bruscos de PH.Ácidos y bases fuertes: cambios bruscos de PH.2.2. Disolventes orgánicos: etanol y la acetona.Disolventes orgánicos: etanol y la acetona.3.3. Detergentes.Detergentes.4.4. Agentes reductores: urea (reactivo) y Beta-mercaptoenalol (reductor).Agentes reductores: urea (reactivo) y Beta-mercaptoenalol (reductor).5.5. Concentraciones salinas.Concentraciones salinas.6.6. Iones metálicos pesados: mercurio ( Hg2+) y el plomo (Pb2+)Iones metálicos pesados: mercurio ( Hg2+) y el plomo (Pb2+)7.7. Cambios de temperatura: aumentos de la temperatura.Cambios de temperatura: aumentos de la temperatura.8.8. Agresión mecánica: agitación y trituración.Agresión mecánica: agitación y trituración.

• Solo rompen las uniones relativamente débiles: puentes salinos, Solo rompen las uniones relativamente débiles: puentes salinos, interacciones hidrofobicas, enlaces hidrogeno, disminuye la interacción interacciones hidrofobicas, enlaces hidrogeno, disminuye la interacción entre grupos de carga opuesta, convierten puentes disulfuro en grupos entre grupos de carga opuesta, convierten puentes disulfuro en grupos sulfhídrilos. sulfhídrilos.