TEMA 6: Proteinas: funciones biologicas y estructura primaria

PROTEINAS FUNCIONES BIOLOGICAS Y

ESTRUCTURA PRIMARIA

EQUIPO 6:•MARGARITA DE JESUS RAMIREZ ALLERDI•GUADALUPE RAMON HERNANDEZ•VICTOR HUGO CRUZ GARCIA

Son macromoléculas complejas desde los puntos de vista físico y funcional, que desempeñan múltiples funciones de importancia crucial.

PROTEINAS

ROSALINDO VAZQUEZ, Biología 1 serie integral por competencia, Grupo Editorial Patria, S.A DE C.V. México DF, 2010

ESTRUCTURA PRIMARIA

Es la forma de organización más básica de las proteínas. Está determinada por el número de aminoácidos presentes y el orden en que están enlazados por medio de enlaces peptídicos. Las cadenas laterales de los aminoácidos se extienden a partir de una cadena principal. Por convención, el orden de escritura es siempre desde el grupo amino-terminal hasta el carboxi-terminal.



FUNCIONES BIOLOGICAS

FUNCIÓN ENZIMÁTICA :

La mayoría de las reacciones metabólicas se dan gracias a la presencia de un catalizador proteico específico para cada reacción. Estos reciben el nombre de enzimas. La gran mayoría de las proteínas son enzimas.


Estas catalizan reacciones que generan energía, sintetiza biomoléculas y las degradan, replican genes y los transfieren, procesan RNAm (acido ribonucleico mensajero), entre otras funciones.


FUNCIÓN ESTRUCTURAL:

Las células poseen un citoesqueleto de naturaleza proteica mantiene la forma y la integridad física celulares, filamentos de actina y miosina forman la maquinaria contráctil del musculo. La hemoglobina transporta oxigeno, mientras que los anticuerpos circulares descubren invasores extraños.


En los tejidos de sostén (conjuntivo, óseo, cartilaginoso) de los vertebrados, las fibras de colágeno forman parte importante de la matriz extracelular y son las encargadas de conferir resistencia mecánica tanto a la tracción como a la compresión.


Componentes del

citoesqueleto

Matriz extracelular


FUNCIÓN DE ALMACENAMIENTO

La ovoalbúmina de la clara de huevo, la lactoalbúmina de la leche, la gliadina del grano de trigo y la hordeína de la cebada, constituyen una reserva de aminoácidos para el futuro desarrollo del embrión.


FUNCIÓN DE TRANSPORTE:

En los seres vivos los fenómenos de transporte, sirven para llevar una molécula hidrofóbica a través de un medio acuoso (transporte de oxígeno o lípidos a través de la sangre) o para transportar moléculas polares a través de barreras hidrofóbicas (transporte a través de la membrana plasmática).


Los transportadores biológicos son siempre proteínas.

Ejemplo: la mioglobina que transporta oxigeno al músculo.


FUNCIÓN HORMONAL

Las hormonas son sustancias producidas por una célula y que una vez secretadas ejercen su acción sobre otras células dotadas de un receptor adecuado. Algunas hormonas son de naturaleza proteica, como la insulina y el glucagón (que regulan los niveles de glucosa en sangre) o las hormonas segregadas por la hipófisis como la hormona del crecimiento, o la calcitonina (que regula el metabolismo del calcio).



FUNCIÓN RECEPTORA

La superficie celular alberga un número de proteínas encargadas del reconocimiento de señales químicas llamados receptores.

Existen receptores hormonales, de neurotransmisores, de anticuerpos, de virus, de bacterias, etc.


Los receptores permiten a las células detectar hormonas y otros indicios ambientales, así como mostrar respuestas a los mismos.

En muchos casos, los ligandos que reconoce el receptor (hormonas y neurotransmisores) son, a su vez, de naturaleza proteica.


FUNCIÓN DE MOVIMIENTO:

Todas las funciones de motilidad de los seres vivos están relacionadas con las proteínas. Así, la contracción del músculo resulta de la interacción entre dos proteínas, la actina y la miosina.



El movimiento de la célula mediante cilios y flagelos está relacionado con las proteínas que forman los micro túbulos.

cilios

flagelos


FUNCIÓN DE DEFENSA

La propiedad fundamental de los mecanismos de defensa es la de discriminar lo propio de lo extraño. En bacterias, una serie de proteínas llamadas endonucleasas de restricción se encargan de identificar y destruir aquellas moléculas de DNA que no identifica como propias


LAS PROTEÍNAS Y LOS PÉPTIDOS DEBEN PURIFICARSE ANTES DE

ANÁLISIS

El aislamiento de una proteína especifica en cantidades suficientes para análisis, puede requerir el uso excesivo de múltiples técnicas de purificación.

Las separaciones cromatográficas dividen las moléculas entre dos fases: Una móvilUna estacionaria


CROMATOGRAFÍA EN COLUMNA

Las proteínas emplean en la fase estacionaria pequeñas cuentas esféricas de celulosa modificada, acrilamida o sílice, cuya superficie es cubierta con grupos funcionales químicos.

CROMATOGRAFÍA DE PARTICIÓNLa asociación entre cada proteína y la matriz es débil y transitoria. Las proteínas que interactúan de manera mas fuerte con la fase estacionaria se retienen mas tiempo.

CROMATOGRAFÍA DE EXCLUSIÓN DE TAMAÑO

Se separan las proteínas con base en su radio de stokes, el radio de la esfera que ocupan a medida que entran en solución. El radio stokes es una función de la masa y la forma cromatográfica de exclusión de tamaño se emplean cuentas porosas.

CROMATOGRAFIA DE AFINIDAD

Explota la selec. de la mayoría de las proteínas por sus ligandos. Las enzimas pueden purificarse mediante cromatográfia de afinidad usando sustratos, productos coenzimas o inhibidores inmovilizados. Solo se adhieren las proteínas que interactúan con el ligando inmovilizado.

CROMATOGRAFÍA DE ABSORCIÓN

La mezcla de proteína es aplicada a una columna bajo condiciones donde la proteína se asocia con la fase estacionaria de manera tan estrecha que su coeficiente de partición es, en escancia, la unidad. Las proteínas después se liberan de manera secuencial al romper las fuerzas que estabilizan el complejo de proteína-fase estacionaria.

CROMATOGRAFÍA DE INTERCAMBIO IÓNICO

Las proteínas que tienen una carga positiva neta a un PH dado que se adhiere a cuentas que tienen grupos funcionales con carga negativa, como carboxílagos o sulfatos. Las proteínas con una carga negativa neta se adhieren a cuentas que tienen grupos funcionales con carga positiva, por lo general aminas terciarias o cuaternarias.

CROMATOGRAFÍA DE INTERACCIÓN HIDROFOBICA

Separa las proteínas con base en su tendencia a asociarse con una matriz de fase estacionaria cubierta con grupos hidrofóbicos.

Las proteínas son superficies hidrofobicas expuestas, se adhieren a la matriz por medio de dones hidrofobicos que son incrementadas mediante una fase móvil de fuerza iónica alta.

EVALUACIÓN DE PUREZA DE PROTEÍNASEl método mas usado para determinar la pureza de una proteína es la SDS-PAGE, electroforesis en gel de poliacrilamida (PAGE) en presencia del detergente anionico duodecil sulfato de sodio (SDS).

La electroforesis separa biomoléculas cargadas con base en los índices a los cuales migran de un campo eléctrico aplicado; en cuanto a la SDS se desnaturaliza y se une a proteínas a una proporción de una molécula de SDS por cada dos enlaces peptídicos.

SANGER FUE EL PRIMERO EN DETERMINAR LA SECUENCIA DE UN POLI

PÉPTIDO

La insulina madura consta de la cadena A de 21 residuos y la cadena B de 30 residuos unidas mediante enlaces di sulfuro. Frederick Sanger redujo los enlaces di sulfuro separa las cadenas A y B, y dividió cada cadena hacia péptidos de menor tamaño usando tripsina, quimo tripsina y pepsina.

Los péptidos resultantes después fueron aislados y tratados con acido para hidrolizar enlaces peptídicos y generar péptidos con apenas 2 o 3 aminoácidos. Después fue determinado el contenido de aminoácidos de cada péptido e identificando el aminoácido amino terminal.

REACCIÓN DE EDMAN. PERMITE SECUENCIAR PÉPTIDOS Y PROTEÍNAS

Pehr Edman introdujo el fenilisotiocianato (reactivo Edman) para marcar de manera selectiva el residuo amino terminal de un péptido. El derivado feniltiohidantoina (PTH) se puede eliminar bajo condiciones leves para generar un nuevo residuo amino terminal.

Por ende, es posible usar rondas sucesivas de derivación con reactivo de Edman para secuenciar muchos residuos de una muestra única de péptido.

Casi todos los poli péptidos primero se deben dividir hacia péptidos de menor tamaño antes de secuenciación de Edman. En ocasiones, la división también es necesaria para sortear modificaciones pos traduccionales que “bloquean” el grupo A amino de una proteína o que no reaccione con el reactivo de Edman.

• Después de la división, los péptidos resultantes se purifican por medio de HPLC de la fase y se secuencian.

BIOLOGÍA MOLECULAR REVOLUCIONO LA DETERMINACIÓN

DE LA ESTRUCTURA PRIMARIA

El conocimiento de secuencias de DNA permite deducir las estructuras primarias de poli péptidos. Requiere esta secuencia de cientos de nucleótidos para clonar y secuenciar el DNA que codifica para una proteína particular.

La secuencia de Edman se usa para proporcionar una secuencia de aminoácidos parcial. Así es factible utilizar preparadores oligonucleótido modelados sobre esta secuencia parcial para identificar clonas o para amplificar el gen apropiado mediante la reacción en cadena de polimerasa. Y así revoluciono el análisis de estructura primaria.

Métodos de análisis de proteínas

Se usan para estudiar la expresión de la proteína.

El método hibrido aumenta la rapidez y la eficacia del análisis de la estructura primaria, así como el rango de proteínas que es posible secuenciar.

La electroforesis bidimensional y las micro matrices multigénicas

Evita la presencia de un grupo bloqueador amino terminal o la falta de un péptido de superposición clave.

LA ESPECTROMETRÍA DE MASADetecta modificaciones covalentes a causa de su sensibilidad, rapidez y versatilidad superiores, la espectrometría de masas(MS) ha remplazado a la técnica de Edman para determinar la secuencia de péptidos y proteínas.La espectrometría de masas, que distingue moléculas con base tan solo en su masa, logra detectar los cambios físicos comparativamente sutiles en proteínas que ocurren durante el ciclo de vida de una célula o de un organismos

Permite identificar proteínas a partir de pequeñas cantidades de datos de secuencia.Es la aplicación de secuenciación de oligonucleótido automatizada, y recuperación y análisis de datos computarizados para secuenciar el complemento genético de un organismo, ha robótica para acelerar la preparación de muestras y geles bidimensionales grandes para resolver proteínas celulares.

La genómica

Aquí se emplea el equivalente de dos espectrómetros de masas enlazados en serie, y ahora permite analizar mezclas de péptidos complejas, sin purificación previa.

Masa en tándem

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