ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS

¿QUÉ SON LAS PROTEÍNAS?

polímeros lineales construídos a partir de monómeros llamados aminoácidos, que bajo condiciones fisiológicas tienen una estructuratridimensional definida.

• Son biomóleculas formadas básicamente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno

(Creighton 2000)

CATALIZADORES BIOLÓGICOS

Aumente la rapidez o velocidad de una reacción química o sea, la velocidad de formación del producto.

ENZIMAS

• Los AMINOÁCIDOS son los precursores moleculares de las proteínas y tienen una estructura común.

(Voet, 2004)(Creighton 2000)

Carbono α: Centro Quiral

• Ópticamente activos: Porque pueden rotar la luz polarizada en un plano.

ACTIVIDAD OPTICA: poseen una asimetría tal que no pueden superponerse sobre su imagen en el espejo.

• L ó D• Las proteínas contienen aminoácidos de tipo L.

(Voet, 2004)

CUATRO NIVELES ESTRUCTURALES

ESTRUCTURA PRIMARIA:FORMACIÓN DE UN ENLACE PEPTÍDICO

Una cadena polipeptídica consiste en una cadena lineal de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos.

(Creighton 2000)

ESTRUCTURA SECUNDARIA

Se refiere al ordenamiento espacial de los aminoácidos que se encuentran cerca en la secuencia.

Los aminoácidos, a medida que van siendo enlazados durante la sintesis de proteínas y gracias a la capacidad de giro de sus enlaces, adquieren una disposición espacial estable, la estructura secundaria

(Creighton 2000)

• α- hélice:

Esta estructura se forma al enrollarse helicoidalmente sobre sí misma la estructura primaria. Se debe a la formación de enlaces de hidrógeno entre el -C=O de un aminoácido y el -NH- del cuarto aminoácido que le sigue.

(Creighton 2000; Voet, 2004)

Los aminoácidos forman una cadena en forma de zigzag, denominada disposición en lámina plegada.

• Forma-β

(Creighton 2000; Voet, 2004)

ESTRUCTURA TERCIARIA

Es su disposición espacial; es decir, el plegamiento de los elementos estructurales secundarios, junto con las disposiciones espaciales de sus cadenas, esto es, el arreglo tridimensional de todos los aminoácidos)

La estructura terciaria informa sobre la disposición de la estructura secundaria de un polipéptido al plegarse sobre sí misma originando una conformación globular.

Esta conformación globular se mantiene estable gracias a la existencia de enlaces entre los radicales R.

ESTRUCTURA CUATERNARIA

Las cadenas polipeptídicas se pueden ensamblar en estructuras de múltiples subunidades.

(se presenta en proteínas que contienen más de una cadena polipeptídica, conocidas como subunidades) (Creighton 2000)

La FUNCIÓN de una proteínas es directamente dependiente de su estructura tridimensional.

Por lo tanto, LA ESTRUCTURA DICTA LA FUNCIÓN

Determina la especificidad de interacción con otras moléculas,Determina su función,Determina su estabilidad y tiempo de vida media

DESNATURALIZACIÓN

• Consiste en la pérdida de la estructura terciaria, por romperse los puentes que forman dicha estructura.

• La mayoría de las proteínas biológicas pierden su función biológica cuando están desnaturalizadas, por ejemplo, las enzimas pierden su actividad catalítica, porque los sustratos no pueden unirse más al sitio activo, y porque los residuos del aminoácido implicados en la estabilización de los sustratos no están posicionados para hacerlo.

(Cueto et all., 2007)

Los agentes que provocan la desnaturalización de una proteína se llaman agentes desnaturalizantes.

1. la polaridad del disolvente, 2. la fuerza iónica, 3. el pH, 4. la temperatura.

(Cueto et all., 2007)

Desnaturalización de la estructura trimimensional con urea y reducción de puentes disulfuro con 2-mercaptoetanol.

•La polaridad del disolvente:

La polaridad del disolvente disminuye cuando se le añaden sustancias menos polares que el agua como el etanol o la acetona. Con ello disminuye el grado de hidratación de los grupos iónicos superficiales de la molécula proteica,provocando la agregación y precipitación.

•Aumento de la fuerza iónica del medio:

(por adición de sulfato amónico o urea, por ejemplo) provoca una disminución en el grado de hidratación de los grupos iónicos superficiales de la proteína, ya que estos solutos (1) compiten por el agua y (2) rompen los puentes de hidrógeno o las interacciones electrostáticas, de forma que las moléculas proteicas se agregan y precipitan.

(Cueto et all., 2007)

•Efecto del ph:

Los iones H+ y OH- del agua afectan a la carga eléctrica de los grupos ácidos y básicos de las cadenas laterales de los aminoácidos. Esta alteración de la carga superficial de las proteínas elimina las interacciones electrostáticas que estabilizan la estructura terciaria y a menudo provoca su precipitación.

•Efecto de la temperatura:

Cuando la temperatura es elevada aumenta la energía cinética de las moléculas con lo que se desorganiza la envoltura acuosa de las proteínas, y se desnaturalizan. Asimismo, un aumento de la temperatura destruye las interacciones débiles y desorganiza la estructura de la proteína, de forma que el interior hidrofóbico interacciona con el medio acuoso y se produce la agregación y precipitación de la proteína desnaturalizada. (Cueto et all., 2007)

James D. Watson y Francis Crick en 1957, plantea que en el mecanismo de la síntesis de proteínas a partir del DNA, la información genética fluye en una dirección solamente según el siguiente diagrama simplificado: DNA -> RNA -> Proteína

REPLICACIÓN DEL ADN

• SEMICONSERVATIVA: Cada una de las hebras originales de DNA sirve como molde para una hebra nueva = dos moléculas nuevas.

• BIDIRRECCIONAL: Ocurre en dos sentidos, cada uno con su orquilla de replicación.

• DIRECCIÓN: Las cadenas de ADN son sintetizadas en dirección 5´-3´. y una de las cadenas es semidiscontinua porque se sintetiza por trozos.

Reglas fundamentales de la replicación

• SÍNTESIS: DNA polimerasas

Requerimientos básicos:

1. Todas requieren de un molde

2. Es necesario un cebador, el cual es un segmento de cadena con un grupo 3´-hidroxilo al cual puedan añadirse nucleótidos.

EN RESUMEN….

Replicación del ADN PRIMOSOMA: Complejo proteico

de separación. Helicasa y SSB

REPLISOMA: Complejo proteico de elongación. Primasas y DNA ligasas.

Paso 1 Paso 2 Paso 3

O = helicasa || = ADN () = ADN, enrollado

O = polimerasa iii || = ADN ! ¡ = ARN

O = polimerasas i y ii + endonucleasa || = ADN ! ¡ = ARN

Replicación del ADN

http://www.biotech.bioetica.org/clase1-14.htm

TRANSCRIPCIÓN DEL ADN

Síntesis de ARN bajo la dirección del DNAARN pol

• PromotorPromotor:: Secuencia de ADN requerida por la ARNpol Secuencia de ADN requerida por la ARNpol para que esta pueda unirse al molde e iniciar el para que esta pueda unirse al molde e iniciar el proceso de transcripción de un gen.proceso de transcripción de un gen.

• Codón iniciadorCodón iniciador:: Codón del mRNA, generalmente con Codón del mRNA, generalmente con la secuencia AUG, que marca el inicio de la síntesis de la secuencia AUG, que marca el inicio de la síntesis de una proteína.una proteína.

• Codón de terminaciónCodón de terminación:: Codón del mRNA que no Codón del mRNA que no codifica para ningún amino ácido y por lo tanto indica codifica para ningún amino ácido y por lo tanto indica el final de la codificación para una proteína específica. el final de la codificación para una proteína específica. Detiene el proceso de traducción en ese punto. Puede Detiene el proceso de traducción en ese punto. Puede tener las siguientes secuencias: UAA, UAG, UGA.tener las siguientes secuencias: UAA, UAG, UGA.

Elementos clave

Etapas de la transcripción:

1. Reconocimiento de la hebra codificante: Unión de la RNApol al promotor.

2. Iniciación: Síntesis de los primeros enlaces nucleotídicos o sea, la enzima elonga la cadena y deja al promotor.

3. Elongación: La enzima se desplaza a lo largo del ADN molde y extiende la cadena creciente de ARN.

4. Terminación: Reconocimiento del codón de terminación. Dependiente o independiente de Rho.

(coding strand)(sense strand)

(non-coding strand)(anti-sense strand)

RNAp

RNAPol.

5’RNARNA

RNA Pol.

5’RNARNA

TerminadorTerminador

TERMINACIÓN INDEPENDIENTE DE Rho (intrinseca)

RNA Pol.

5’ RNARNA

Ricos en G-C Ricos en G-C (secuencia (secuencia

palindrómica dentro palindrómica dentro del RNA)del RNA)

Formación de Formación de horquilla (estructura horquilla (estructura secundaria)secundaria)

6 residuos U al 3’’

TERMINACION DEPENDIENTE DE Rho (extrínseca)

RNARNAPol.Pol.

5’5’RNARNA

rr

RNARNA Pol.Pol.

5’5’RNARNA

rr

La secuencia de terminación La secuencia de terminación retarda la RNA polimerasa.retarda la RNA polimerasa.

terminaciónterminación

rr

RNARNA Pol.Pol.

5’5’ RNARNA

El complejo de elongación se desintrega: separación del híbrido separación del híbrido RNA-DNARNA-DNA

Help, Help, rhorho

hit me!hit me!

RNARNA Pol.Pol.

5’5’RNARNA

rr

TRADUCCIÓN

• Cada aminoácido está representado por tres nucleótidos = tripletes (64 combinaciones). • A cada triplete se le llama codon.

• La correspondencia entre tripletes y aminoácidos es el código genético.

• Codón de iniciación AUG (METIONINA)• Codón de terminación UAA, UAG, UGA

Componentes de la traducción1. ARNm: Policistronicos (transcripcion y traducción

simultaneas), un solo promotor que origina varias proteinas o monocistronica (transcripción y traducción separadas) eucariotes.

2. ARNt: Lleva el aminoácido hacia el codón exacto. Único tRNA para cada aminoácido. Es el adaptador de la molécula para la traducción.

3. Ribosomas• Donde se localiza la síntesis de proteínas. • Son partículas formadas por RNAr y proteínas. • Son funcionales en el citosol, excepto los de

mitocondrias y cloroplastos.• Constan de dos subunidades, una (LS)

aproximadamente el doble que la otra (SS).

INICIACIÓN• Subunidad pequeña del ribosoma + mRNA + tRNA iniciador1.Enlaces de ribosoma2.Enlaces tRNA iniciador3.Subunidad grande del ribosoma se adiciona después

ELONGACIÓN

TERMINACIÓN1.Recae en el codón de terminación en el mRNA

– UAA, UAG, UGA2.Factor de liberación (proteina)

– El agua se enlaza en lugar de otro aminoácido

Trascripción y traducción

del ADN

http

://ww

w.bi

otec

h.bi

oetic

a.or

g/cla

se1-

14.h

tm