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TEMA 2.3.- PROTEINAS. Contenido: ü Niveles estructurales de las proteínas. ü Estructura primaria: Relación estructura función y evolución molecular. ü Estructura secundaria. ü Estructura terciaria: La molécula de mioglobina. ü Estructura cuaternaria: Hemoglobina y Cooperatividad. ü Comportamiento de las proteínas en disolución. Purificación y caracterización de proteínas.
Funciones biológicas
Enzimas Actividad catalítica Transporte Hemoglobina
Lipoproteínas Transportadores de membrana
Nutrientes Caseína (leche)
Ovoalbúmina (huevo) Contráctiles Actina
Miosina Estructurales Colágeno
Elastina Queratina
Defensa Inmunoglobulinas Regulación Hormonas
Proteínas G
Tamaño de las proteínas
Numero medio de aminoácidos 2.000 Numero de cadenas > 1 Masa molecular 10.000 y 106
(PM/110 = nº aa)
1 secuencia única→1 proteína→1 estructura unica→1 función única
Funciones diferentes → Secuencia de aminoácidos diferente Funciones similares → Secuencia de aminoácidos similares Cambio en secuencia → Alteración en la función Cambios permitidos → No alteran la función
La secuencia de aminoácidos informa sobre:
ü Estructura tridimensional ü Función ü Localización ü Evolución
Proteínas homologas
• Guardan relación evolutiva
• Misma función en especies diferentes
• Residuos invariables
• Residuos variables (evolución de las especies)
Secuencias de aminoácidos de la mioglobina de cachalote y humana
Árbol evolutivo del Citocromo C
Niveles de estructuras en las proteínas
Herrera
Enlace peptídico. Naturaleza de doble enlace
Enlaces peptídicos separados por carbono alfa
Ángulos de referencia (0º)
Representación de Ramachandran
Hélice alfa a) Hélice alfa dextrógira b) Enlaces de hidrogeno intracatenarios
Hélice alfa. Vista superior
Hélice alfa compacta
Hélice dextrógira y levógira
Estabilidad hélice alfa troponina C
Arg 103
Asp 100
Esqueleto polipeptídico
Dipolos eléctricos en la hélice alfa
Hoja beta antiparalela
Hoja beta paralela
Giros beta
Giro beta
Alfa queratina
Sección transversal de un cabello
Microfibrilla de alfa queratina
Protofibrilla de alfa queratina
Cadena alfa del colágeno Giro levógiro Gly-X-Pro Gly-X-Hyp
Modelo de esferas de la cadena alfa
Giro dextrógiro de tres cadenas levógiras
Superhélice de colageno (vista superior)
Glicina
Estructura de las fibrillas de colágeno
Enlaces de hidrogeno y de entrecruzamiento del tropocolágeno
Biosíntesis y ensamblaje de una fibra de colágeno
Formación de la molécula de tropocolágeno
Elastina. Conformación al azar
Unidad elemental: Tropoelastina PM 72.000 Rica en Gly, Ala y Lys Hélice " rica en Gly Entrecruzamiento covalente: Desmosina
Estructura de la red de elastina
Entrecruzamiento de las cadenas polipeptídicas de elastina
Entrecruzamiento de tropoelastina
Fibroína de la seda
Estructura terciaria
Albumina sérica humana 64.500 Kda, 585 aa
Estructura terciaria de la mioglobina
Esqueleto polipeptídico y estructura secundaria
PM 16.700 153 aa; Hemo Almacenamiento O2
Estructura terciaria de la mioglobina
Estructura de la superficie
Estructura terciaria de la mioglobina
Imagen de contorno de la superficie
Estructura terciaria de la mioglobina
Representación de cintas
Aminoácidos hidrofóbicos
Grupo Hemo
Estructura tridimensional del citocromo C
Estructura tridimensional de la lisozima
Estructura tridimensional de la Ribonucleasa
Patrón de plegamiento estable en proteínas
Estructuras supersecundarias (Motivos o plegamientos)
Patrón de plegamiento estable en proteínas
Patrón de plegamiento estable en proteínas
Patrón de plegamiento estable en proteínas
Patrón de plegamiento estable en proteínas
Patrón de plegamiento estable en proteínas
Patrón de plegamiento estable en proteínas
Patrón de plegamiento estable en proteínas
Construcción de macrodominios
Clasificación de proteínas según el banco de datos de la Strucutral Classification of Proteins (SCOP)
Todo alfa
Todo beta
Alfa/Beta
Alfa + Beta
Desnaturalización de proteínas
Renaturalización
Ruta simulada de plegamiento
Villina (36 aa) Plegamiento simulado 1 ms
E. Coli Proteína activa100 aa 5 s 37ºC
1 aa 10 conformaciones 10 100 Conformaciones posibles
s 77 1 conformación 10 -13 Todas las conformaciones posibles 10 años
Termodinámica del plegamiento de una proteína
Chaperonas en plegamimento de proteínas
Chaperoninas en el plegamiento de proteínas
Complejo GroEL/GroES
Proteína disulfuro isomerasa (PDI) Péptido prolil cis-trans isomerasa (PPI)
Enzimas que catalizan reacciones de isomerización
ESTRUCTURA CUATERNARIA
Estructura cuaternaria de la desoxihemoglobina
Desoxihemoglobina 64,5 Kda; 4 subunidades (2 alfa 141 aa y 2 beta 146 aa)
Estructura cuaternaria de la desoxihemoglobina
Eritrocitos normales
Anemia falciforme
Hemoglobina normal y falciforme
Cambio de Glu por Val
Formación de fibras insolubles
Anillo de protoporfirina IX
Representaciones del grupo Hemo
Enlaces de coordinación del hierro
Vista lateral del grupo Hemo
Estructura de la mioglobina
Unión de oxigeno a la mioglobina
MbO2 Mb + O2 Mb + O Kd
Kd = Kd = [Mb][O2] [MbO2]
Unión reversible del O2 a la Mioglobina
[MbO2] = [Mb] pO2 Kd = =
[Mb] pO2 [MbO2]
Fracción de saturación Y
[MbO2] Y = 2[MbO2] [Mb] +
pO2 Y =
pO2 Kd +
pO2 Y = 1
pO2 = Kd Y = 0,5
pO2 Y =
pO2 Kd +
pO2 =
pO2 P50 +
pO2 =
P50 =
Y 1-Y
lg Y 1-Y
Y 1-Y
= lg pO2 – lg P50
Curva de unión sigmoidea del O2 a la hemoglobina
Unión reversible del O2 a la Hemoglobina
Hb(O2)4 Hb + 4 O2
Kd = Kd = [Hb][O2]4
[Hb(O2)4] Y =
[pO2]4
= Y = [pO2]4 [P50]4 +
pO2 =
P50
Y 1-Y
pO2=
P50 =
n lg Y
1-Y Y
1-Y = n lg pO2 – n lg P50
n = Coeficiente de Hill n = 1 No existe cooperatividad
n > 1 Cooperatividad positiva
Grafico de Hill para la unión del O2 a la mioglobina y hemoglobina
Curva de unión sigmoidea del O2 a la hemoglobina
Interacción del grupo hemo con los aminoácidos próximos
Interacciones dominantes entre las subunidades de la hemoglobina
Detalle de una molécula de desoxihemoglobina en estado T
Transición T a R
Cambios conformacionales en el entorno del grupo hemo por la unión de O2
Modelos para la interconversión de formas activas e inactivas de proteínas con unión cooperativa a ligando
