Date post: | 20-Sep-2018 |
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Estructura tridimensional
de las proteínas
CAPITULO 4
Biochemistry 6th Edition Campbell and Farrell
NATURALEZA DE LAS PROTEINAS
Proteínas
Son polímeros de amino ácidos unidos por un enlace peptídico.
El enlace peptídico ocurre entre el grupo carboxílico alfa de un amino ácido y el grupo amino alfa de un segundo amino ácido.
NATURALEZA DE LAS PROTEINAS
Proteínas
Algunas consisten de una sóla cadena polipeptídica.
Otras tienen dos o más cadenas asociadas.
Si dos cadenas son iguales la proteína es oligomérica; cada unidad idéntica es un protomero.
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Funciones de las proteínas
Agentes catalíticos
Proteínas reguladoras
Proteínas de protección
Proteínas de almacenamiento
Proteínas de transporte
Proteínas estructurales
Proteínas contráctiles
Proteínas con función genética
Proteínas que son toxinas
Clasificación de las Proteínas
Composición química
LAS PROTEINAS SE CLASIFICAN COMO SIMPLES O CONJUGADAS.
LAS PROTEINAS CONJUGADAS TIENEN UNA PORCION NO-PROTEICA LLAMADA GRUPO PROSTETICO.
LIPIDOS
AZUCARES
METALES
DERIVADOS DE VITAMINAS
Número de cadenas
Monoméricas
Oligoméricas
Subunidades
4.1 Estructura de las proteínas y su
función
Conformación nativa: arreglo tridimensional con actividad biológica.
Niveles de estructura
PRIMARIA: cadena lineal de amino ácidos.
SECUNDARIA: arreglo estable que da lugar a un patrón recurrente.
TERCIARIA: arreglo tridimensional.
CUATERNARIA: dos o más cadenas.
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4.2 Estructura primaria de las proteínas
La estructura primaria:
Determina la secuencia de amino ácidos y la composición.
Posee actividad biológica.
Determina la estructura tridimensional y las propiedades.
Necesaria para la función correcta.
4.3 Estructura secundaria de las proteínas
Se refiere al arreglo de puentes de hidrógeno en la cadena polipeptídica.
Las estructuras secundarias principales son el α- hélice y la lamina plegada β.
regiones de la estructura secundaria se combinan para formar estructuras supersecundarias, motifs y dominios.
-Hélice
Cadena se enrolla alrededor de un eje imaginario. Rota hacia la derecha.
Cadena laterales hacia afuera.
Se caracteriza por puentes de hidrógeno internos.
Cada vuelta del -hélice se mantiene a vueltas adyacentes por 3 ó 4 puentes de hidrógeno.
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-Hélice
Afectan la estabilidad del -hélice repulsión electrostática por la presencia de
cargas iguales.
tamaño grupos R produciendo repulsión estérica.
presencia de Pro el amino ácido cíclico (rigidez y tamaño): produce un doblamiento debido a la estructura cíclica y a que el grupo amino no puede formar puente de hidrogeno.
Lámina plegada
Esqueleto de la cadena se extiende en forma de zig-zag.
Forma capas; los puentes de hidrógeno se forman entre cadenas adyacentes.
Las cadenas pueden ser paralelas o antiparalelas.
Gly y Ala son amino ácidos que abundan en este tipo de estructura.
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Irregularidades en estructuras: Dobleces
( -turns o reverse turns)
En proteínas compactas existen vueltas o lazos de viraje.
La cadena cambia de dirección.
Estos conectan dos segmentos adyacentes antiparalelos de lámina plegada beta.
Están presentes glicina y prolina.
Estructuras supersecundarias y dominios
Son componentes estructurales presentes en algunas proteínas en adición al -hélice y la lámina plegada .
Muestran la línea divisoria entre la estructura secundaria y la estructura terciaria. Se combinan de diferentes formas para
producir “motifs” estructurales.
Parecen ser una combinación de arreglos: α-hélice y lamina plegada β.
Módulos o “Motifs”
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Dominios
Son arreglos tridimensionales en una proteínas que pueden ser reconocidos como parte se la estructura terciaria.
Es una región independiente y relativamente globular (compacta).
Pueden ser removidos de la proteína.
La triple hélice
COLAGENO Es la proteína más abundante (huesos y tejido
conectivo) . Provee fortaleza en tendones, cartílagos, matriz del
hueso y cornea del ojo. No se estira. Triple hélice: gira a la izquierda, tiene tres AA por
vuelta, son tres cadenas enrolladas. 35% Gly, 11% Ala y 30% Pro e HyPro. Tropocolágeno, fibras de colágeno y
entrecruzamiento (HyLys). Falta de hidroxiprolina produce colágeno menos
estable. Escorbuto
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Tipos de conformaciones: fibrosa y
globular
GLOBULARES
ESFERICAS O GLOBULARES
VARIOS TIPOS DE ESTRUCTURA SECUNDARIA
ENZIMAS Y PROTEINAS DE REGULACION
SOLUBLES EN AGUA
FIBROSAS
BANDAS O LAMINAS
UN TIPO DE ESTRUCTURA SECUNDARIA
SOPORTE, FORMA Y PROTECCION EXTERNA
INSOLUBLES EN AGUA
4.4 Estructura terciaria de las proteínas
Se refiere al arreglo tridimensional de todos los átomos en la molécula.
La cadena se dobla en forma irregular.
Fuerzas que estabilizan la estructura:
puentes de hidrógeno
interacciones hidrofóbicas
interacciones electrostáticas
puentes de azufre
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Determinación de la estructura terciaria
Cristalografía de rayos X
Difracción
Espectroscopia de resonancia magnética nuclear (NMR spectroscopy).
MIOGLOBINA
Proteína sencilla (153AA), se encuentra en tejido muscular.
Almacena oxígeno cuando las demandas son elevadas y facilita su distribución.
Posee ocho segmentos -hélice (A hasta H).
Oxígeno se enlaza reversiblemente.
Tiene un grupo heme: estructura anillo de protoporfirina con un átomo de
hierro enlazado en su estado ferroso
tiene seis enlaces coordinados (cuatro con N, N del grupo imidazol en His F8 y O2)
puede enlazar CO y NO
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Propiedades de las proteínas
Denaturalización Pérdida de la estructura nativa. Ocurre rompimiento puentes de azufre y de las
interacciones no covalentes. El proceso es reversible (renaturalización) o
irreversible. Factores:
Temperatura: puentes de hidrogeno pH: interacciones electrostáticas Urea e hidrocloruro de guanidino: rompen puentes de
hidrogeno Detergentes (SDS): interacciones hidrofobicas Agentes reductores (β-mercaptoetanol): puentes de
azufre
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4.5 Estructura cuaternaria de las
proteínas
Es el arreglo tridimensional de las proteínas que poseen más de una cadena polipeptídica.
Son oligoméricas.
Cada cadena se conoce como una subunidad.
Tienen efectos alostéricos: cambio en una subunidad afecta a otra subunidad.
Fuerzas que estabilizan la estructura:
puentes de hidrógeno
interacciones hidrofóbicas
interacciones electrostáticas
puentes de azufre
HEMOGLOBINA
Tetrámero con cuatro grupos heme.
Posee dos cadenas alfa (141AA) y dos cadenas beta (146AA).
Transporta oxígeno.
Estructura cuaternaria.
Dos conformaciones: estado R (enlaza O2) y estado T (deoxi).
CURVAS DE SATURACION
Existen dos tipos de curvas:
Mioglobina muestra una hipérbola; enlaza y libera oxígeno en el citoplasma de las células en respuesta a cambios en la concentración de oxígeno.
Hemoglobina muestra una curva sigmoidal; enlaza oxígeno en los pulmones y lo libera en los tejidos.
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Hb transporta H+ y CO2
Son productos de respiración que van del tejido al pulmón y al riñón.
CO2 + H2O <------> H+ + HCO3-
El enlace de O2 por Hb es afectado por la concentración de CO2 y por el pH.
Efecto de Bohr: es el efecto que produce el H+
afectando la afinidad de la hemoglobina por el oxigeno.
Enlace de H+ y CO2 a Hb promueve liberación de oxígeno en el tejido. Enlace de O2 en el pulmón promueve liberación de H+ y CO2 .
Disminución en el pH reduce la afinidad de oxigeno por hemoglobina y vice-versa.
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Tabla 4.1
Enlace de O2 a Hb es regulado por
2,3-BPG
BPG reduce la afinidad de Hb por oxígeno.
Ayuda en la adaptación a bajos niveles de oxígeno.
Importante en: altitudes
hipoxia
desarrollo fetal
El BPG disminuye la afinidad de hemoglobina por oxígeno.
La Hb fetal se enlaza con menos fuerza a BPG, lo que le permite tener mayor afinidad por el oxígeno.
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4.6 Predecir el doblamiento de
las proteínas
Información tecnológica.
Bioinformática
Computadoras
Información en internet
Doblamiento de las proteínas
Este proceso es necesario para el funcionamiento correcto de las proteínas.
Interacciones hidrofóbicas participan en este proceso.
En este proceso participan chaperonas.