Tema 2:Estructura y Función de las Proteínas (1/5)

Dra. Vanessa Miguelvanessa.miguel@ucv.ve

@bioquitips

Noviembre 2011

Universidad Central de VenezuelaFacultad de MedicinaEscuela de Medicina Luis RazettiCátedra de Bioquímica

¿Por Qué estudiar las proteínas?

Proteínas y enfermedad

Exceso de una proteína

Ausencia o deficiencia de una proteína

Incorrecto plegamiento de la proteína

Enfermedad

Plegamiento incorrecto de proteínas en enfermedades neurodegenerativas

Proteínas..nos podemos preguntar… ¿Dónde se forman? ¿Cómo son? ¿Cuántas son? ¿Cómo se estudian? ¿Qué funciones realizan? ¿Cómo se relacionan con la salud y la enfermedad? ¿Cómo pueden evitarse las enfermedades por

deficiencia o por exceso en la alimentación?

Y muchas más…

Proteínas

Macromoléculas orgánicas. Constituidas por C, H, O, N y S. Peso, tamaño y forma variable. Abundantes en los tipos celulares (una célula

humana 10.000 proteínas distintas). Funciones diversas: metabolismo, contracción

muscular, respuesta inmunológica, crecimiento, transporte, catálisis enzimática, funciones de sostén (huesos), etc.

Polímeros lineales de L-aminoácidos.

Formas, tamaño y peso variables

Funciones

Fórmula General de los Aminoácidos

Ca COOH+H3N

H

R

Fórmula General de los Aminoácidos

C a (central)

Grupo amino

Grupo carboxilo

Átomo de Hidrógeno

Cadena lateral R

R

a CH

NH3+ COOH

¿Cuál de las siguientes moléculas es un α-aminoácido?

11. Treonina12. Tirosina13. Cisteína14. Arginina15. Lisina16. Histidina17. Acido Aspártico18. Acido Glutámico19. Asparagina20. Glutamina

1. Glicina2. Alanina3. Valina4. Leucina5. Isoleucina6. Prolina7. Fenilalanina8. Triptófano9. Metionina10. Serina

Cadena Lateral

o Grupo

R

Aminoácidos

• Se conocen otros 150 aminoácidos pero NO forman parte de las proteínas.

Ejemplos de algunos aminoácidos

Aminoácidos

Dos propiedades importantes que los distinguen son:

Polaridad. Si un aminoácido es polar o no - polar influye como interactúa con el agua.

Carga. Si tienen o no carga. Algunos aminoácidos pueden ionizarse para tener cargas positivas, otros se ionizan con cargas negativas.

Clasificación de los Aminoácidos

Enlace Peptídico

• Enlace covalente tipo amida• Carácter de doble enlace

parcial• Imposibilidad de rotación.

• Reacción de deshidratación.

• Configuración Trans.

• Entre el COOH de un aminoácido y el grupo amino NH3+ de

otro aminoácido.

Enlace peptídico

Polímeros Lineales de L-Aminoácidos

Macromoléculas orgánicas

Péptidos hasta 102 monómeros, proteínas > 102

Esteroisomería de los aminoácidos Cuando cuatro grupos diferentes están

unidos a un átomo de carbono, como el carbono α de los aminoácidos (excepto la glicina), resultan dos isómeros posibles, que son imágenes especulares no superponibles.

Isómeros ópticos: en general, una molécula con n centros quirales tiene 2n estereoisómeros

Esta característica es importante en los sistemas biológicos.

Dos moléculas son enantiómeros sino se sobreponen una con otra, sin importar cuanto se roten en el espacio

Esteroisomería de los aa

Todos los aminoácidos excepto la glicina poseen un carbono asimétrico.

Esto hace que presenten esteroisomería, cada aminoácido posee dos esteroisómeros según como sea la colocación del grupo NH3

+. Si el grupo NH3

+ se sitúa a la derecha tendrá configuración D, si se sitúa a la izquierda tendrá configuración L (con base a la conformación del gliceraldehido).

Los aminoácidos que forman las proteínas son todos de configuración L. 

Esteroisomería de los aa

Isómeros alanina

Actividad óptica

La presencia del carbono asimétrico, además les da a los aminoácidos actividad óptica, es decir en disolución son capaces de desviar el plano de polarización de la luz.

Si lo desvían hacia la derecha (+) se llaman dextrógiros, si lo desvían hacia la izquierda (-) levógiros.

Estructura de las Proteínas

Estructura de Proteínas

La estructura tridimensional de las proteínas viene determinada por su secuencia de aa

La función de una proteína depende de su estructura tridimensional, la cual es única

Las fuerzas más importantes que estabilizan la estructura tridimensional son interacciones no covalentes

• Estructura primaria.• Estructura secundaria.• Estructura terciaria.• Estructura cuaternaria.

Niveles de Organización

Estructura primaria

Secuencia de aminoácidos. Especificada en el DNA. Determina la forma que adopta la proteína

Estructura primariaEs la secuencia de sus aminoácidos. Por convención el orden de escritura es siempre desde el grupo amino-terminal hasta el carboxilo final

Estructura de Proteínas

Sólo una fracción (~105) de las posibles secuencias (>10400 ) de aa es una proteína “nativa”, codificada por un gen y fabricada en una célula

¿Qué tienen de peculiar esas secuencias? Se pliegan, como resultado de las interacciones

laterales entre los aa, formando estructuras específicas

Cadenas aleatorias de aa sintetizadas artificialmente usualmente no tienen un plegamiento bien definido

Proceso secuencial espontáneoImpulsado por interacciones no covalentes

Plegamiento de Proteínas

Plegamiento de las Proteínas

Plegamiento de las Proteínas

Plegamiento de las ProteínasConformación Nativa: Estructura tridimensional con actividad biológica

Plegamiento de las proteínas

Conformación La disposición espacial de los átomos de una

proteína Se refiere a un estado estructural que puede

interconvertirse con otros sin romper enlaces covalentes

Un cambio de conformación puede ser el resultado de la rotación de los enlaces sencillos

De entre las innumerables conformaciones posibles, siempre hay una que es la más estable

Interacciones implicadas en el plegamiento Enlaces de hidrógeno internos Interacciones electrostáticas (o puentes salinos)

entre grupos cargados de las cadenas laterales (Glu, Asp, Lys, Arg, etc)

Interacciones de Van der Waals. Las proteínas están tan densamente empaquetadas que permiten el máximo contacto entre los átomos de las cadenas laterales

Interacciones implicadas en el plegamiento Restricciones impuestas por el propio enlace

peptídico Interacciones hidrofóbicas. En un ambiente

polar (agua) los grupos hidrófobos se agrupan en el interior de la molécula de proteína.

Enlaces disulfuro. Contribuyen a estabilizar la estructura tridimensional de la proteína

Enlaces no covalentes que permiten y estabilizan la estructura de las proteínas

Estructura de las Proteínas

Estructura de Proteínas

• Estructura primaria.• Estructura secundaria.• Estructura terciaria.• Estructura cuaternaria.

Niveles de Organización (continuará..)