Aminoácidos, péptidos y proteínas

C

COOH

H2N

R

H

TODOS LOS AMINOÁCIDOS QUE FORMAN PARTE DE LAS PROTEÍNAS SON L-AMINOÁCIDOS

La configuración (S) de los aminoácidos.

Casi todos los aminoácidos naturales tienen configuración (S), con estereoquímica parecida a la del L-(-)-gliceraldehído, por lo que se denominan L-aminoácidos. Excepto la glicina, todos los α aminoácidos son quirales. El centro quiral es el átomo de carbono asimétrico α.

Clasificación

aa

NO POLARES

CON N BÁSICO

ALIFÁTICOS

AROMÁTICOS

POLARES SIN CARGA

CON GRUPOS ÁCIDOS

POLARES CON CARGA

4

NO POLARES ALIFÁTICOSNO POLARES ALIFÁTICOS

H2N CH C

H

OH

O

H2N CH C

CH3

OH

O

H2N CH C

CH

OH

O

CH3

CH3

H2N CH C

CH2

OH

O

CH CH3

CH3

GLICINA Gli

ALANINA Ala VALINA Val

LEUCINA Leu

H2N CH C

CH

OH

O

CH3

CH2

CH3

ISOLEUCINA Ile

HN

C OH

O

PROLINA Pro

5

NO POLARES AROMÁTICOSNO POLARES AROMÁTICOS

H2N CH C

CH2

OH

O

H2N CH C

CH2

OH

O

OH

H2N CH C OH

O

FENILALANINA Phe

TIROSINA Tyr

TRIPTOFANO Trp

CH2

HN

6

POLARES SIN CARGAPOLARES SIN CARGA

H2N CH C

CH2

OH

O

OH

H2N CH C

CH

OH

O

OH

CH3

H2N CH C

CH2

OH

O

SH

H2N CH C

CH2

OH

O

CH2

C

NH2

O

H2N CH C

CH2

OH

O

C

NH2

O

SERINA Ser

TREONINA Tre

CISTEÍNA Cys

GLUTAMINA Gln

ASPARRAGINA Asn

H2N CH C

CH2

OH

O

CH2

S

CH3

METIONINA Met

7

H2N CH C

CH2

OH

O

CH2

CH2

CH2

NH2

H2N CH C

CH2

OH

O

CH2

CH2

NH

C

NH2

NH

H2N CH C

CH2

OH

O

N

NH

LISINA Lis ARGININA

Arg

HISTIDINA Hys

H2N CH C

CH2

OH

O

C

OH

O

H2N CH C

CH2

OH

O

CH2

C

OH

O

ACIDO GLUTÁMICO Glu

ÁCIDO ASPÁRTICO Asp

BÁSICOS (O CARGADOS +)ÁCIDOS (O CARGADOS -)

Aminoácidos estándar.

Hay veinte α-aminoácidos, denominados aminoácidos estándar, que prácticamente se encuentran en todas las proteínas.

Separación electroforética.

Representación simplificada de la separación electroforética de la alanina, lisina y ácido aspártico a pH = 6. La lisina catiónica

es atraída hacia el cátodo, el ácido aspártico aniónico es atraído hacia el ánodo y la alanina se encuentra en su punto isoeléctrico, por lo que no se mueve

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AMINOÁCIDOS ESCENCIALESAMINOÁCIDOS ESCENCIALES

Son 10:Son 10:

val, leu, iso, trp, phe, tre, met, lys, val, leu, iso, trp, phe, tre, met, lys, arg, hys.arg, hys.

12

PROPIEDADES ÁCIDO-BASEPROPIEDADES ÁCIDO-BASE

-COOH -COO- + H+

ÁCIDO

pK1

-NH2 + H+ -NH3+

BASE

pK2

ZWITTERIÓN

pK1 pK2

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Propiedades químicasPropiedades químicas

Formación de enlaces PEPTÍDICOS:Formación de enlaces PEPTÍDICOS:

14

PUENTES DI SULFUROPUENTES DI SULFURO

Formación de enlaces disulfuro (PUENTES Formación de enlaces disulfuro (PUENTES DISULFURO)DISULFURO)

CISTINACISTINA

H2N CH

C

H2C

OH

O

SH2

H2N CH

C

CH2

OH

O

SH2

+H2N CH

C

CH2

OH

O

S

H2N CH

C

H2C

OH

O

S

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OTRAS PROPIEDADES QUÍMICASOTRAS PROPIEDADES QUÍMICAS

Reacción con ácido nítricoReacción con ácido nítrico: : identificación de aa aromáticos.identificación de aa aromáticos.

Reacción con ninhidrinaReacción con ninhidrina: : compuestos coloreadoscompuestos coloreados

Reacción con Rvo. de SangerReacción con Rvo. de Sanger ( 1-( 1-flúor-2,4-dinitro benceno): forma 2,4 flúor-2,4-dinitro benceno): forma 2,4 dinitro fenilderivados de color dinitro fenilderivados de color amarillo a rojo.amarillo a rojo.

Reacción de un aminoácido con ninhidrina.

La ninhidrina es un reactivo común para visualizar las manchas o bandas de los aminoácidos que se han separado por cromatografía o electroforesis.

La ninhidrina produce el mismo colorante púrpura, independientemente de la estructura del aminoácido original. La cadena lateral del aminoácido se pierde en forma de aldehído. La ninhidrina se puede utilizar en la detección de huellas dactilares dado que existen trazas de aminoácidos en las secreciones de la piel

El método de SangerEl método de Sanger para la determinación N-terminal es una alternativa menos frecuente a la degradación de Edman.

La degradación de Edman se suele preferir al método de Sanger

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PéptidosPéptidos

Polímeros de Polímeros de aminoácidos de PM aminoácidos de PM menor a 6000 menor a 6000 daltons ( <50 daltons ( <50 aa)aa)

Dipéptido: 2 aaDipéptido: 2 aa Tripéptido: 3 aaTripéptido: 3 aa Tetrapéptido: 4 aaTetrapéptido: 4 aa Pentapéptido: 5 aaPentapéptido: 5 aa

Extremo N-terminal: comienzo de la cadena

Extremo C-terminal: fin de la cadena

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NOMENCLATURANOMENCLATURA

Se nombran desde el extremo N-Se nombran desde el extremo N-terminal al C-terminal, usando la terminal al C-terminal, usando la terminación terminación ilil, excepto para el , excepto para el último aa.último aa.

Ej: ser-asp-tyr-lis-ala-cys- Ej: ser-asp-tyr-lis-ala-cys-

seril-aspartil-tirosil-lisil-alanil- seril-aspartil-tirosil-lisil-alanil-

cysteína.cysteína.

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ProteínasProteínas

DEFINICIÓNDEFINICIÓN

Biopolímeros de aminoácidos de mas Biopolímeros de aminoácidos de mas de 6000 daltons, indispensables de 6000 daltons, indispensables para la procesos vitales de los seres para la procesos vitales de los seres vivos.vivos.

Están formadas por C, H, O, N y SEstán formadas por C, H, O, N y S

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Por su naturaleza Por su naturaleza químicaquímica

SIMPLESSIMPLESCONJUGADASCONJUGADAS

CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEINASPROTEINAS

Por la forma que Por la forma que adoptaadopta

FIBROSAFIBROSAGLOBULARGLOBULAR

Por su función Por su función BiológicaBiológica

ENZIMASENZIMASPROTEÍNAS DE PROTEÍNAS DE TRANSPORTETRANSPORTECONTRÁCTILES Y CONTRÁCTILES Y MÓTILES MÓTILES DE DEFENSADE DEFENSAREGULADORASREGULADORASNUTRIENTESNUTRIENTESHORMONASHORMONAS

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PROPIEDADES DE LAS PROTEINASPROPIEDADES DE LAS PROTEINAS

PROPIEDADES ÁCIDOS-BASE: punto PROPIEDADES ÁCIDOS-BASE: punto isoeléctrico.isoeléctrico.

SOLUBILIDAD:SOLUBILIDAD: Forman dispersiones en aguaForman dispersiones en agua Efecto del pH: hace variar la carga.Efecto del pH: hace variar la carga. Efecto de las sales:Efecto de las sales:

Baja [ ]: aumenta la solubilidadBaja [ ]: aumenta la solubilidad Alta [ ]: disminuye la solubilidadAlta [ ]: disminuye la solubilidad

Efecto de solventes poco polares: Efecto de solventes poco polares: disminuye la solubilidad.disminuye la solubilidad.

Estructura de una proteínaLos aminoácidos están unidos mediante "enlaces amida" denominados enlaces peptídicos.

Las propiedades físicas y químicas de las proteínas se determinan a partir de los aminoácidos que las forman.

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ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL DE ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL DE LAS PROTEÍNASLAS PROTEÍNAS

Las proteínas tienen 4 niveles de Las proteínas tienen 4 niveles de organización:organización:

ESTRUCTURA PRIMARIAESTRUCTURA PRIMARIA ESTRUCTURA SECUNDARIAESTRUCTURA SECUNDARIA ESTRUCTURA TERCIARIAESTRUCTURA TERCIARIA ESTRUCTURA CUATERNARIAESTRUCTURA CUATERNARIA

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ESTRUCTURA PRIMARIAESTRUCTURA PRIMARIA

•Hace referencia a:•La identidad de aminoácidos.•La secuencia de aminoácidos.•La cantidad de aminoácidos.

•La variación en un solo aa hace que cambie su función biológica.•Los aa se unen por UNIONES PEPTÍDICAS.

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ESTRUCTURA SECUNDARIAESTRUCTURA SECUNDARIA

Interacciones entre aa que se Interacciones entre aa que se encuentran próximos en la cadena.encuentran próximos en la cadena.

La cadena no es lineal, adopta La cadena no es lineal, adopta formas en el espacio.formas en el espacio.

Los aa interaccionan por puentes H.Los aa interaccionan por puentes H. Tipos de estructuras secundarias:Tipos de estructuras secundarias:

HÉLICE ALFAHÉLICE ALFA HOJA PLEGADA BETAHOJA PLEGADA BETA AL AZAR.AL AZAR.

Cada grupo carbonilo peptídico se une mediante un enlace de hidrógeno a un hidrógeno del grupo N-H de la siguiente vuelta de la hélice.

Las cadenas laterales se simbolizan por esferas verdes en el modelo molecular de la figura

Reordenamiento de lámina plegada.

Cada grupo carbonilo peptídico está unido mediante enlace de hidrógeno al hidrógeno del grupo N-H de una cadena peptídica adyacente.

Este ordenamiento puede hacer que se alineen muchas moléculas de péptidos unas al lado de las otras, dando lugar a una lámina bidimensional.

Estructura terciaria de las proteínas globulares.

En la estructura terciaria de una proteína globular típica se mezclan segmentos de hélice α con segmentos de enrollamiento al azar en los puntos donde se dobla la hélice.

Estructuras de una proteínaLa estructura primaria es la estructura enlazada covalentemente, incluyendo la secuencia de aminoácidos y los puentes disulfuro. La estructura secundaria incluye las áreas de hélices α, láminas plegadas o enrollamientos al azar. En la estructura terciaria se incluye la conformación total de la molécula. En la estructura cuaternaria se incluye la asociación de dos o más cadenas peptídicas de la proteína activa.

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Desnaturalización de proteínasDesnaturalización de proteínas

““Proceso generalmente irreversible Proceso generalmente irreversible mediante el cuál la proteína pierde su mediante el cuál la proteína pierde su estructura 2º, 3º y 4º, careciendo de estructura 2º, 3º y 4º, careciendo de importancia biológica”importancia biológica”

Agentes:Agentes: Físicos:Físicos: QuímicosQuímicos CalorCalor

solventes orgánicos solventes orgánicos RadiacionesRadiaciones soluc. de urea conc. soluc. de urea conc.

Grandes presionesGrandes presiones salessales

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MIOGLOBINAMIOGLOBINA Es una proteína Es una proteína

conjugada conjugada (hemoproteína) (hemoproteína) formada por:formada por:

Fracción proteicaFracción proteica: : globinaglobina

Fracción no proteica Fracción no proteica (grupo prostético)(grupo prostético)

Porción orgánicaPorción orgánica: grupo : grupo HEMHEM

Porción inorgánicaPorción inorgánica: : átomo de Feátomo de Fe+2+2..

Función: transporte de Función: transporte de OO22 en el músculo en el músculo

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HEMOGLOBINAHEMOGLOBINA

Es una proteína conjugada al igual que la Es una proteína conjugada al igual que la mioglobina.mioglobina.

Está formada por 4 subunidades (estructura 4º)Está formada por 4 subunidades (estructura 4º) 2 cadenas 2 cadenas yy2 cadenas 2 cadenas adultoadulto 2 cadenas 2 cadenas y 2 cadenas y 2 cadenas (feto) (feto)

Presenta fenómeno de Presenta fenómeno de cooperativismo positivo.cooperativismo positivo. Formas:Formas:

OxihemoglobinaOxihemoglobina CarboxihemoglobinaCarboxihemoglobina Metahemoglobina: FeMetahemoglobina: Fe+3+3

Determinación de la composición de los aminoácidos.

En el analizador de aminoácidos, el hidrolizado pasa a través de una columna de intercambio iónico. La solución que emerge de la columna se trata con ninhidrina y su absorbancia se registra en función del tiempo. Cada aminoácido se identifica por el tiempo de retención necesario para pasar a través de la columna.

Análisis de los residuos C-terminales

El aminoácido C-terminal se puede identificar utilizando el enzima carbixipeptidasa, que rompe el enlace peptídico del residuo C-terminal.

Ocasionalmente, se hidroliza el péptido completo en sus aminoácidos individuales.

Unión del aminoácido del extremo C-terminal.

De hecho, el polímero sirve como la parte alcohólica de un grupo protector éster para el extremo carboxílico del aminoácido del extremo C-terminal.

Una vez que el aminoácido del extremo C-terminal se ha fijado al polímero, la cadena se forma a partir del grupo amino de este aminoácido.