HENRY ROLF ZELA CAMPOS

UANCV-2013

PROTEÍNAS

FUNCIONES BIOLOGICAS (I)

• Rol catalizador de las reacciones químicas celulares

• Rol estructural

• Rol energético

• Rol en el transporte intracelular y extracelular de metabolitos

• Rol en la respuesta inmune

PROTEÍNAS

FUNCIONES BIOLOGICAS (II)

• Rol de mensajero químico

• Rol en funciones especializadas

• Rol en el crecimiento y proliferación celular

• Rol regulador del pH

NO HAY FUNCION CELULAR QUE NO SEA MEDIADA POR LAS PROTEINAS

PROTEÍNAS• COMPOSICIÓN ELEMENTAL

– Carbono 50 %– Oxígeno 23 %

–Nitrógeno 16 %– Hidrógeno 7 %– Azufre 3 %

(Válido para las proteínas simples)

PROTEÍNAS• COMPOSICIÓN ELEMENTAL

– Carbono 50 %– Oxígeno 23 %– Nitrógeno 16 %– Hidrógeno 7 %– Azufre 3 %

(Válido para las proteínas simples)

PROTEINAS• CARÁCTER MACROMOLECULAR--------------------------------------------------------------------TABLA.- Datos moleculares de algunas proteínas------------------------------------------------------------------------------------------------PROTEINA P.M. No de residuos No de cadenasInsulina-- 5733 51 2Citocromo c (humana) 13000 104 1RNAasa(bovino) 13700 124 1Lisozima (huevo) 13930 129 1Mioglobina(equina) 16890 153 1Quimotripsina(bovino) 21600 241 3Hemoglobina (humana) 64500 574 4Ig G (humana) 145000 1320 4Glutamato deshidrogen. 1000000 8300 40

PROTEINAS

• METODOS BASADOS EN EL CARÁCTER MACROMOLECULAR DE LAS PROTEINAS PARA SU ANALISIS

– Separación por diálisis– Ultracentrifugación– Cromatografía por ultrafiltración molecular

DIALISIS

ULTRACENTRIFUGA

CROMATOGRAFIA POR ULTRAFILTRACION MOLECULAR

Los aminoácidos: las unidades estructurales de las proteínas

• Un aminoácido es un compuesto orgánico que presenta Un aminoácido es un compuesto orgánico que presenta dos grupos funcionales unidos a un átomo de carbono dos grupos funcionales unidos a un átomo de carbono central, un grupo amino ( -NHcentral, un grupo amino ( -NH2 ), a un grupo ácido ), a un grupo ácido carboxilo ( - COOH ) y a un átomo de hidrógeno. carboxilo ( - COOH ) y a un átomo de hidrógeno.

• En cada aminoácido también existe otro átomo o grupo En cada aminoácido también existe otro átomo o grupo de átomos de carbono designados con la letra -R-de átomos de carbono designados con la letra -R-

• En muchos aminoácidos el grupo amino se comporta En muchos aminoácidos el grupo amino se comporta como una base débil y el grupo ácido como un ácido como una base débil y el grupo ácido como un ácido débil lo que determina la ionización o polarización del débil lo que determina la ionización o polarización del aminoácido ( típico de los aminoácidos hidrofílicos), a aminoácido ( típico de los aminoácidos hidrofílicos), a diferencia de los aminoácidos hidrofóbicos que nunca se diferencia de los aminoácidos hidrofóbicos que nunca se ionizan.ionizan.

• Existen en la naturaleza un total de 20 aminoácidos Existen en la naturaleza un total de 20 aminoácidos diferentes los que se utilizan para conformar las cadenas diferentes los que se utilizan para conformar las cadenas proteicas en los seres vivos.proteicas en los seres vivos.

• Estos 20 aminoácidos no cambian, no importando que Estos 20 aminoácidos no cambian, no importando que célula los sintetice ni que variedad de organismo.célula los sintetice ni que variedad de organismo.

• Los aminoácidos se unen a través de un enlace por Los aminoácidos se unen a través de un enlace por deshidratación denominado deshidratación denominado enlace peptídicoenlace peptídico..

• Al unirse los aminoácidos entre sí se va conformando Al unirse los aminoácidos entre sí se va conformando una cadena proteica, primero se le denomina polipéptido una cadena proteica, primero se le denomina polipéptido y posteriormente proteína.y posteriormente proteína.

• La secuencia de aminoácidos en la cadena peptídica La secuencia de aminoácidos en la cadena peptídica determina el carácter biológico de la molécula proteica.determina el carácter biológico de la molécula proteica.

• Una pequeña variación en la secuencia puede alterar o Una pequeña variación en la secuencia puede alterar o destruir la manera de funcionar de la proteínadestruir la manera de funcionar de la proteína

COO-

C

R

H3N+ H

Grupo carboxilo(disociado)Grupo amino

(protonado)

Cadenalateral

Carbono

Estructura de un aminoácidoEstructura de un aminoácido

Fórmula general

Carbono α, es un carbono quiral por lo tanto hay enantiomeros (isomeros ópticos).

Los enlaces amida entre aminoácidos se conocen como enlaces petídicos y el producto formado por la unión de dos aminoácidos se llama dipéptido.La cadena peptídica puede extenderse mediante la incorporación de otros aminoácidos (tripéptidos, tetrapéptidos, etc.). Los polipéptidos contienen muchas unidades de aminoácidos.

Las proteínas son polipéptidos que contienen más de 50 aminoácidos,

son polímeros formados por 100-300 aminoácidos.

Las proteínas ejercen muy diversos papeles en los seres vivos: la seda,

el pelo, los músculos, el tejido conectivo y casi todos los enzimas son

proteínas.

Clasificación de los aminoácidos

• EEsenciales : Ssenciales : Son aquellos que nuestro on aquellos que nuestro organismo no es capaz de sintetizar o formar y organismo no es capaz de sintetizar o formar y por lo tanto debe adquirirlo a través de la dieta por lo tanto debe adquirirlo a través de la dieta alimenticia, especialmente vegetalalimenticia, especialmente vegetal

• No esenciales: No esenciales: pueden ser sintetizados por el pueden ser sintetizados por el organismo a partir de glúcidos, lípidos u otras organismo a partir de glúcidos, lípidos u otras moléculas orgánicas, por tanto, su importancia moléculas orgánicas, por tanto, su importancia es menor a los anteriores .es menor a los anteriores .

Metinina, treonina, lisina, valina, triptófano, leucina, isoleucina, fenilalanina, Histidina y arginina durante la infancia

Aminoácidos esenciales Aminoácidos no esenciales

Histidina Alanina

Leucina Arginina

Isoleucina Asparagina

Lisina Acido Aspartico

Metionina Cisteína

Fenilalanina Glutamina

Treonina Acido glutámico

Triptofano Glicina

Valina Prolina

Serina

Tirosina

Aminoácidos esenciales en el ser humano

Clasificación de aminoácidos según Clasificación de aminoácidos según polaridadpolaridad

Aminoácidos apolares o hidrofóbicos:

- A, V, L, I, F, W, M, P

Aminoácidos polares sin carga eléctrica:

- G, Y, S, T, C, N, Q

Aminoácidos polares con carga eléctrica:

- Aniónicos (-): D, E- Catiónicos (+): K, R, H

Clasificación Aminoácidos con cadenas laterales no polares:Alanina, valina, leucina, isoleucina, prolina, fenilalanina, metionina y tripftofano.

Aminoácidos con cadenas polares polares con carga en el pH fisiológico.Glicina, serina, cisteína, treonina, tirosina, asparagina y glutamina

Aminoácidos con cadena lateral acida.Ácido aspártico y acido glutámico

Aminoácidos con cadenas laterales acidas.Histidina, lisisna y arginina.

No polares

Polares

Ácidos Básico

APOLARES, CADENA LATERAL ALIFATICA

GRUPO I

APOLARES. CON R AROMATICO GRUPO I

Clasificación de los aminoácidosNombre Abreviació

nEstructura

Aminoácidos con extremos de cadenas non polares

Glicina Gly(G)

Alanina Ala (A)

Valina Val(V)

Leucina Leu(L)

Isoleucina

Ile(I)

Metionina Met(M)

H2N

O

OH

NH2

O

OH

NH2

O

OH

NH2

O

OH

NH2

S

O

OH

Nombre Abreviación Estructura

Prolina Pro(P)

fenilalanina Phe (F)

Triptófano Trp(w)

Aminoácidos con extremos de cadenas polares pero no ionizados

Asparagina Asn(N)

Glutamina Gln (Q)

NH

O

OH

H2N

HN

O

OH

NH2O

H2N

O

OH

NH2

O

H2N

O

OH

Nombre Abreviación Estructura

Aminoácidos con extremos de cadena polares pero no ionizados

Serina Ser (S)

Treonina Thr(T)

Aminoácidos con extremos de cadenas ácidos

Ácido apártico

Asp(D)

Ácido glutámico Glu (E)

Tirosina Tyr(Y)

NH2

HO

O

OH

NH2

OH O

OH

NH2O

HO

O

OH

NH2

O

HO

O

OH

Nombre Abreviación

Estructura

Cisteína Cys(C)

Aminoácidos con extremos de cadena básicos

Lisina Lys(K)

Arginina Arg (R)

Histidina His (H

NH2

HO

O

OH

NH2

HS

O

OH

NH2

H2N

O

OH

NH2

NH

NH

H2N

O

OH

NH2HN

N

O

OH

Clasificación de los aminoácidos

AMINOACIDOS INUSUALES

AMINOACIDOS QUE NO FORMAN PARTE DE PROTEÍNAS ( Se les encuentra libres)

COMPUESTOS DERIVADOS DE AMINOÁCIDOS

Existen aminoácidos presentan actividad biológica importante pero que no forman parte de las proteínas, ejemplo:

D-Acido Glutamico (en polipéptidos presentes en pared celular de microorganismos).

L-homoserina (Presente en muchos tejidos, intermediarios metabólicos), etc.

Glutamato (Neurotransmisor γ-aminobutirato GABA)

Histidina: histamina, controla la constricción de vasos sanguineos, secreción de HCl por el estomago.

Tirosina; precursor de epinefrina, hormona tiroidea, tiroxina y triyodotropina.

Biosíntesis de los aminoácidos. Aminoácidos esenciales y no esenciales. Biosíntesis de aminoácidos no esenciales. Ejemplos de regulación. Aminoácidos como precursores biosintéticos: síntesis de porfirinas, neurotransmisores y aminas.

Tirosina

(Aminoácido esencial)

Glicina, serina, y cisteina

A partir de intermediarios de la glucolisis

Glutamato, glutamina, prolina y arginina

A partir del alfa-cetoglutarato

AMINOACIDOS COMO PRECURSORES

La tirosina, además de neurotransmisores participa en la biosíntesis de:

• Hormonas tiroideas T4,T3

• Melanina: Eumelanina, Feomelanina Neuromelanina

ABSORCION DE LUZ DE LOS AMINOACIDOS EN LA REGION ULTRAVIOLETA

AMINOACIDURIAS• Clasificación:

1. Por mayor formación del aminoácido (Sobreproducción)

2. Por menor reabsorción tubular renal del aminoácido

• Aminoacidurias Frecuentes:– Fenilcetonuria– Cistinuria– Sindrome de Fanconi– Enfermedad de Hartnup

Caso Clínico 1 ( a)

• E.M es un niño de 2 años de edad que padece de convulsiones desde un año antes. Para el tratamiento de su cuadro convulsivo, se usaron diferentes fármacos, los que fueron sustituidos desde hacía dos meses por valproato, por considerarlo más efectivo como anticonvulsivante. En las últimas semanas el estado de salud del niño fue desmejorando por lo que fue necesario proporcionarle sus alimentos a través de una sonda nasogástrica .

Caso Clínico 1 ( b)• Días después en vista que no mejoraba,

se ordenó diversos exámenes de laboratorio.

• Se encontró la presencia de glucosa en la orina( glucosuria), sin hiperglicemia y un aumento en la excreción urinaria de fosfato asociado a hipofosfatemia. Una muestra de orina fue utilizada para hacer un cromatografía en capa fina y luego de

Caso Clínico 1 ( c)

• revelar la lámina con ninhidrina se pudo identificar una serie de manchas que correspondían a diversos aminoácidos, en la misma lámina se sembró una muestra de orina normal y también se pudo detectar algunas manchas pero de mucha menor intensidad que las encontradas en la orina del paciente.

• Se practicó una biopsia renal y el examen microscópico reveló alteraciones a nivel tubular de tipo inflamatorio, pero sin alteración alguna en la estructura mitocondrial .

Caso Clínico 1 (d)

• Los médicos que atendieron al enfermo pensaron que la administración del último anticonvulsivante tenía alguna relación con el estado del paciente y con las alteraciones de los exámenes de laboratorio y decidieron suspenderlo. A los pocos días se normalizaron todos los análisis y el paciente mejoró notoriamente a tal punto que se suspendió la alimentación por la sonda.

Caso Clínico 2 (a)

• Un niño de 12 años de edad fue llevado al servicio de emergencia de un hospital público, por presentar un dolor muy intenso en el flanco derecho. El examen clínico no arrojó otras anormalidades. Los padres refirieron que eran primos hermanos.

• Se centrifugó una muestra de orina del paciente y el sedimento se observó al microscopio y se encontró además de hematíes, unos cristales hexagonales.

Caso Clínico 2 (b)

• La radiografía de abdomen permitió visualizar cálculos (piedras) a nivel de ambos riñones, siendo más llamativos en el derecho. Mediante cromatografía en capa fina se identificó cantidades importantes de cistina en la orina, la que posteriormente se cuantificó con HPLC. Se practicó las pruebas del cloruro férrico y de la 2,4 dinitrofenilhidrazina en la orina del paciente resultando negativa la primera y positiva la segunda.; en tanto que la reacción de Sakaguchi resultó positiva.

Caso Clínico 3 (a)

• Niña de 9 años de edad hija de padres consanguíneos fue internada en un hospital por presentar cuadros de dermatitis ( piel rojiza y escamosa) y diarrea, además de alteraciones neurológicas evidenciadas por la presencia de ataxia. La madre pensó que la niña tenía la misma enfermedad que su hermano mayor , la cual había sido diagnosticada como pelagra. No obstante la niña no tenía ninguna deficiencia dietética de vitaminas.

Caso Clínico 3(b)

• El examen de orina reveló una poliamino-aciduria y cuando el hermano mayor mejoró de su enfermedad también se pudo demostrar en la orina una excreción aumentada de varios aminoácidos, de manera especial los neutros.

• El examen de orina en los otros 4 hermanos reveló que dos de ellos tenían también poliaminoaciduria; en tanto que los otros dos eran normales.

NIVELES DE ESTRUCTURACION DE LAS PROTEINAS

1. PRIMARIO– Alfa hélice– Lámina plegada

2. SECUNDARIO

3. TERCIARIO

4. CUATERNARIO

+NH3-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-CO………….. NH-CH-CO-NH-CH-CO –

R(1) R(2) R(3) R(165) R(166)

Estructura Primaria de una proteína que tiene 166 aminoácidos

ESTRUCTURA PRIMARIA DE LA INSULINA DE PANCREAS DE BOVINO

FRED SANGER PREMIO NOBEL EN QUIMICA EN 1958 Y EN 1980

1958 1980

Variaciones en los aminoácidos de la insulina de

diferentes especies

ESPECIES

A8 A9 A10 B30

Hombre

Treonina

Serina Isoleucina

Treonina

Vaca Alanina

Serina Valina Alanina

Cerdo Treonina

Serina Isoleucina

Alanina

Gallina Histidina

Asparragi-na

Treonina

Alanina

ESTRUCTURA PRIMARIA DE LA RIBONUCLEASAFigura 5.1 Estructura Primaria de la Ribonucleasa

DESNATURALIZACION DE LA RIBONUCLEASA

TABLA 5.2.- LUGARES DE ACCIÓN DE LAS ENZIMAS Y COMPUESTOS QUIMICOS QUE HIDROLIZAN ENLACES PEPTÍDICOS

AGENTE LUGAR DE CORTE ESPECIFICIDAD

1.Sobre enlaces pepti-dicos externos.

Primer o último enlace peptídico.

-R de EdmanAminopeptidasa

Libera el aminoácido N terminal

Libera al aminoácido N terminal

Cualquier aminoácidoCualquier aminoácido

Carboxipeptidasa A

Libera el aminoácido C terminal

Todos los aminoácidos excepto Arg, Lis y Pro

Carboxipeptisada B Libera al aminoácido C terminal

Cuando es Arg y Lis

2. Sobre enlaces peptí- dicos internos

Del segundo al penultimo enlace peptídico

-Bromuro de cianógeno Lado carboxilo De la metionina

Tripsina Lado carboxilo De Lis, Arg y Cis si está aminooetilada. No actua si el que sigue es Pro.

Pepsina Lado amino De Fen, Tir, Tri, Leu, Asp y Glu. No actúa si el anterior es Pro.

Termolisina Lado amino De Fen, Tir, Tri y Leu

Quimotripsina Lado carbosilo De Fen, Tir, Tri y Leu

Lugares de acción de las enzimas que hidrolizan enlaces peptídicos

LAS DISTANCIAS INTERATOMICAS EN EL ESQUELETO PEPTIDICO

ESTRUCTURA

-HÉLICE

ESTRUCTURA

-HELICE

PUENTES DE HIDROGENO

LAMINA PLEGADA PARALELA

LAMINA PLEGADA ANTIPARALELA

ESTRUCTURA PRIMARIA , SECUNDARIA Y TERCIARIA DE UNA PROTEINA

ENLACES QUE MANTIENEN LA ESTRUCURA TERCIARIA DE LAS PROTEINAS

NIVELES DE ESTRUCTURACION DE LAS PROTEINAS

5.4 A

PRIMARIA

SECUNDARIA : LAMINA PLEGADA

SECUNDARIA : ALFA HELICE

TERCIARIA

CUATERNARIA

COLAGENO HEMOGLOBINA

DESNATURALIZACION REVERSIBLE DE LAS PROTEINAS

ELECTROFORESIS DE LAS PROTEINAS DEL SUERO SANGUINEO

ELECTROFORESIS DE LAS PROTEINAS SERICAS

Paciente de 72 años con mieloma múltiple.

ELECTROFORESIS DE LAS HEMOGLOBINAS

1Y 5: PATRONES

Case 6.

Niño saludable de 3 años de edad nacido en EEUU, de raza negra y fue estudiado en un programa de descarte.

Electroforesis el acetato de celulosa pH 8.4

1.- Madre

2.- Padre

3.- Paciente

4.-hermana del paciente de 7 años