Las Proteínas
Proteínas
• Largas cadenas de aminoácidos que se pliegan con una estructura definida
• Son responsables de la mayoría de las funciones bioquímicas:
–Catálisis – Transporte
–Estructura – Almacenamiento –Movimiento – Detoxificación –Defensa
–Regulación
Estructura de las Proteínas
• Surge del plegamiento de la cadena polipeptídica
• Depende de su secuencia y de las características del disolvente
• Se distinguen cuatro niveles estructurales:
– Estructura primaria
• Secuencia de aminoácidos – Estructura secundaria
• Plegamiento local – Estructura terciaria
• Plegamiento global – Estructura cuaternaria
• Organización multimérica de varias cadenas
• Amino Ácido
• Forma No iónica y ionizada
Aminoácidos
AMINOÁCIDOS PRESENTES
EN LAS PROTEÍNAS
“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern
Addison Wesley 2002
CADENAS LATERALES DE LOS AA
ALIFÁTICOS (Gli, Ala, Val, Leu, Ileu, Pro) AROMÁTICOS (Phe, Tyr, Trp)
GRUPOS OH, S (Ser, Treo, Cys, Met) BÁSICOS (His, Arg, Lys)
ÁCIDOS Y SUS AMIDAS (Asp, Glu, Apn, Gln)
AA MODIFICADOS 4-hidroxiprolina d-hidroxilisina
AA NO PROTEICOS Ac. g-aminobutírico D-Ala, D-Glu
• Unión Peptídica
• Estructura Primaria
Estructura Primaria
• Se define por la secuencia de aminoácidos – Específica de cada proteína
• Las proteínas homólogas tienen secuencias y funciones semejantes
Estructura Secundaria
• Patrones repetitivos de conformación local de la cadena polipeptídica
• Hay un número limitado de conformaciones posibles debido a impedimentos estéricos entre los grupos -NH, -CO y R
• La conformación depende de la secuencia de aminoácidos
Las conformaciones posibles se estabilizan por un número elevado de enlaces de hidrógeno
Helice α
Conformación helicoidal “a derechas”
– 3,6 residuos por vuelta – 13 átomos por bucle
– Casi todos los grupos peptídicos participan en enlaces de H
-- Entre residuos i e (i+4)
– Las cadenas laterales se dirigen hacia fuera
-- Mínima repulsión
Hoja β
• Alineamiento de segmentos polipeptídicos en Conformación extendida (cadenas ) – -CO y -NH peptídicos forman enlaces de H entre cadenas adyacentes
– Cadenas laterales dispuestas
perpendicularmente a ambos lados de la hoja – Frecuentes aminoácidos con cadena lateral
voluminosa
• Según la dirección de las cadenas – Paralela
– Antiparalela
Estructura terciaria
Estructura global que asume una proteína al plegarse
– Residuos lejanos en la secuencia quedan cerca en el espacio
– Estructura compacta que excluye las moléculas de agua de su interior
• En el interior se agrupan residuos hidrofóbicos (efecto hidrofóbico). Los polares se exponen al exterior
• La ausencia de agua facilita las interacciones iónicas y los enlaces de hidrógeno
– Las proteínas grandes suelen presentar dominios estructurales
Mantenimiento de la Estructura Terciaria Interacciones
débiles
(no covalentes)
•Iónicas (puentes salinos)
•Hidrofóbicas
•Enlaces de hidrógeno
•Fuerzas de van der Waals
ESTRUCTURA TERCIARIA
Se debe a la formación de enlaces débiles entre grupos de las cadenas laterales de los aminoácidos
Estructura Cuaternaria
Asociación no covalente de varias cadenas Polipeptídicas
– Subunidades=monómeros=
Protómeros
– Las subunidades se organizan de manera simétrica
• Mayor estabilidad
• Regulación alostérica
• Mismo tipo de enlaces que estructura terciaria
Estructuras primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria
Estructuras primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria
• Proteínas conjugadas
• Pesos Moleculares de las Proteínas
Tipos de Proteínas
• Según su forma – Fibrilares
– Globulares
• Según su composición – Simples
– Conjugadas
• Constan de una cadena polipeptídica y un grupo prostético
– apoproteína --> sólo la cadena polipeptídica – holoproteína --> polipéptido + grupo prostético
• Según sea el grupo prostético:
– glucoproteínas – lipoproteínas
– metaloproteínas – hemoproteínas – fosfoproteínas
PROTEÍNAS FIBROSAS
Tienen forma filamentosa o alargada Su función es estructural:
• Mantienen unidos diferentes elementos celulares o de tejidos animales.
• Son las principales proteínas de la piel, tejido conjuntivo, y de las fibras animales (pelo, seda)
Confieren fuerza y/o elasticidad
Son insolubles en agua (predominan aa hidrófobos)
EJEMPLOS DE PROTEÍNAS FIBROSAS
Hélice a (300 aa) 1 de 4 hidrófobo
Enlaces cruzados -S-S-
Dureza y flexibilidad variable
“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002
Monómeros
Dímeros
Protofilamentos
Protofibrillas
a-queratina 1.
(pelo y uñas)
• Principal constituyente del tejido conjuntivo
• Principal proteína estructural del reino animal (presente en
tendones, cartílagos, matriz orgánica de los huesos y córnea del ojo)
• Forma aprox. un 30% de la proteína total del cuerpo
• Poco valor alimenticio ESTRUCTURA:
•Tiene 3,3 residuos/vuelta (muy extendida):
Gly 33%
Ala 11%
Pro e Hyp 21%
Hidroxi-Lys en menor proporción (lugar de unión a polisacáridos)
• Fragmentos comunes: Gly-Pro-Hyp Gly-X-Pro Gly-X-Hyp
• Hélice simple y única
• Es levógira 2.
COLÁGENO
ESTRUCTURA DE LAS FIBRAS DE COLÁGENO
“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002
Repulsiones entre Pro e OH-Pro
Enlaces cruzados (Lys-OHLys)(Lys-Lys)
Dan dureza Puentes de H intercatenares
ESTABILIZADA POR:
Tropocolágeno
DEFECTOS GENÉTICOS RELACIONADOS CON EL COLÁGENO
• Osteogénesis imperfecta
(formación anormal de huesos en bebés)
Cys en lugar de Gly
• Síndrome de Ehlers-Danlos
(debilidad de las articulaciones) Ser en lugar de Gly
Gly-X-Pro
ESTRUCTURA:
• Hélice especial rica en residuos de Gly, Ala y Val
• Tropoelastina: segmentos de hélice rica en Gly separados por cortas regiones con residuos de Lys y Ala.
• A diferencia del tropocolágeno posee muchos residuos de Lys y pocos de Pro.
• Cuatro cadenas laterales de Lys forman la desmosina
• Constituyente de los ligamentos y vasos sanguíneos arteriales
ELASTINA3.
ELASTINA
Estado relajado
Estiramiento
Monómero de Elastina
Enlace de
entrecruzamiento
Espiral al Azar
Desmosina
ESTRUCTURAS CARACTERÍSTICAS DE LAS PROTEÍNAS GLOBULARES
In vivo, el
plegado ocurre a veces con ayuda de otras proteínas
denominadas chaperoninas:
Ayudan a plegarse
Impiden que se plieguen o
asocien
prematuramente
La proteína prión
C
N
“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002
Stanley Prusiner
Premio Nobel en 1997 por la relación de la PrP con:
• Enfermedad de las vacas locas (encefalopatía espongiforme bovina)
• Tembladera de las ovejas
• Neuropatologías humanas
PROTEÍNA PRIÓNICA
PRPc: 40% hélices a 3% láminas
PRPsc: 30% hélices a 43% láminas
CONVERSIÓN DE PRPc A PRPsc
http://www.us.es/dbiovege/biomoleculas/seminarios03-04/priones/priones.ppt
• Las Proteínas
DESNATURALIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS GLOBULARES Determinados cambios ambientales producen la desnaturalización ó desplegado de la proteína, con
pérdida de sus propiedades específicas.
FACTORES QUE INFLUYEN:
• Calentamiento por encima de su temperatura de desnaturalización térmica
• pH fuertemente ácido ó básico
• Presencia de alcohol ó urea
RENATURALIZACIÓN: Restaurando las condiciones fisiológicas se revierte el proceso
DESNATURALIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS
Consecuencias inmediatas son:
- Disminución drástica de la solubilidad de la proteína, acompañada frecuentemente de precipitación
- Pérdida de todas sus funciones biológicas
- Alteración de sus propiedades hidrodinámicas
DESNATURALIZACIÓN TÉRMICA DE LA RIBONUCLEASA
“Bioquímica” Stryer, Berg y Tymoczko Ed. Reverté, S.A. 2003
Desnaturalización
Renaturalización
Molécula nativa Molécula desnaturalizada
Desnaturalización