Clase 1 - Proteínas

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    01-Jul-2015
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ProtenasDel griego proteios que significa lo primero. Definicin: Son polmeros de condensacin configuracin L de aminocidos con Son molculas complejas de alta masa molar (Insulina: 6000-Queratina 20x106 kDa) que contienen C, H, O, N y a veces S y P. Tienen gran importancia biolgica pues: Las estructuras celulares estn constituidas por ellas. Las reacciones qumicas que ocurren al interior de las clulas son catalizadas por enzimas que son de naturaleza proteica. Cumplen funciones especficas muy diversas en el organismo humano como por ejemplo: Hemoglobina (transporte de oxigeno) Fibringeno (coagulacin sangunea) Anticuerpos (responsables de la inmunidad) Hormonas (regulan equilibrio funcional) Cada protena tiene una secuencia nica de aminocidos

Clasificacin de las Protenas1. PROTEINAS NATIVAS Protenas Simples (formadas slo por aminocidos). Como ejemplos: - Albmina - Globulinas Protenas Conjugadas(*) (tienen grupo prosttico): Como ejemplos: - Fosfoprotenas - Hemoprotenas - Ncleoproteinas 2. PROTENAS DERIVADAS (modificadas por el hombre) - Alcaliprotenas - cidoprotenas(*) Las protenas conjugadas adems de su porcin aminoacdica tienen un grupo de diferente naturaleza que se llama grupo prosttico. Ej.: casena: fosfoprotena, grupo prosttico: fosfato. cromosomas: nucleoproteina, grupo prosttico: cido nucleico.

Estructura de -aminocidosLas unidades que forman las protenas se llaman -aminocidos y su estructura es la siguiente:cadena lateral

R H C

C O OH

NH 2 Si R H el C es asimtrico y el aminocido tiene actividad ptica. Ejs:

CH 3 H C NH 2alanina

H 3C COOH H

CH 3 CH C NH 2valina

COOH

Estructura de -aminocidos Todos los aminocidos naturales tienen configuracin L: Ejs:

1

1

CHO C H H 2N CH 2OH

COOH2

1

COOH C H CH(CH3)2

HO

2

C3

H

H 2N

2 3

3

CH 2OH

L-gliceraldehdo patrn de comparacin

L-serina

L-valina

Clasificacin de Aminocidos (aa)I. cidos. monoamino monocarboxlicos (neutros) a. cidos alifticos: Glicina, alanina, valina(*), nor-leucina, leucina, isoleucina, serina, treonina. b. cidos con ncleos aromticos: fenilanina, tirosina, triptofano. c. cidos que contienen azufre: Cisteina, cistina, metionina. II. cidos monoaminodicarboxlicos (cidos) cido asprtico, cido glutmico. III. cidos diaminomonocarboxlicos (bsicos) Lisina, arginina, histidina (en nios). IV. Aminocidos con ncleos heterocclicos. Prolina, hidroxiprolina. Hay 20 aminocidos naturales conocidos.(*) Los nombres en celeste son los llamados aminocidos esenciales (son 8 y para nios histidina) los cuales deben proporcionarse en la dieta. Son tambin de la serie L..

Abreviaturas de AminocidosGlicina Alanina Valina Leucina Isoleucina Fenilalanina Asparragina Glutamina Triptofano Prolina Serina Gly Ala Val Leu Ile Phe Asn Gln Trp Pro Ser Treonina Tirosina Hidroxipolina Cistena Cistina Metionina cido asprtico cido glutmico Lisina Arginina Histidina: Thr Tyr Hyp Cys Cys-Cys Met Asp Glu Lys Arg His

Ion dipolar o ZwitterinTodos los aminocidos al estado de cristal o en solucin acuosa se encuentran como in dipolar""ion dipolar" dipolar"

H H 2N C R COOH H 3N

H+

C R

COO

-

carga elctrica cero (0) el

OH

H

+

H H 2N C R COO

-

H H 3N+

C R

COOH

predominante en medio bsico

predominante en medio cido

Punto isoelctrico o punto isoinico (pI)Es aquel pH en que el aminocido tiene una carga elctrica neta igual a cero, por lo tanto la concentracin de la forma aninica es igual a la concentracin de la forma catinica. Se dice que a ese pH el aminocido tiene su mnima solubilidad, es caracterstico de cada aminocido y no se mueve en un campo elctrico. CALCULO DEL PUNTO ISOELCTRICO (Ejemplo: Glicina)

"zwitterion"

O C OH H 2C NH 3+

OpKa1 Ka1

OpKa2 Ka 2

H 2C

C O+

H 2C

C O

NH 3

NH 2-1

carga elctrica: +1

0

El punto isoelctrico se calcula con los pKa vecinos al zwitterin carga elctrica = cero)

pH = pI =

1 (pKa1 + pKa2 ) 2

Punto isoelctrico o punto isoinico (pI) El punto isoelctrico depende si el aminocido es bsico, neutro o cido: aminocido bsico: pI = 7,5 a 11,2; aminocido neutro: pI = 5 a 6,3; aminocido cido: pI = 2,8 a 3,2. Calculo del pI de la lisina.HO H 3N CH CH 2 H 2C CH 2 NH 3carga elctrica: +2 el+ +

C O+

COOOH H+ pKa 2+

COOH 2N CH CH 2 H 2C CH 2 NH 30+

COOOH H+ pKa 3 10,53

OH H+ pKa 1 2,18

H 3N CH CH 2 H 2C CH 2 NH 3+1

H 2N CH CH 2 H 2C CH 2 NH 2-1

8,95

pI = pI = pI =

pKa2 + ( 8,95 + 10,53 ) 9,74

pKa3

;

pI

=

(pKa2 + pKa3)

Reacciones qumicas referidas al grupo NH2a)Los aminocidos forman sales con los cidos.

R H 3N+

+

-

R Cl H 3N+

C H

COO-

+ H-Cl

C H

COOH

clorhidratos de aminocidos

Reacciones qumicas referidas al grupo NH2b)Mtodo de Van Slyke (Reaccin cuantitativa).

R H 3N+

R COO- + HNO 2 HO C H COOH

C H

+ N2

(g)

+ H 2O

cido hidroxicido Se puede calcular la cantidad de N2 liberado en condiciones normales, que es proporcional a la cantidad de aminocido.

Reacciones qumicas referidas al grupo NH2c)Reaccin de Sorensen.CH 2OH R H 3N+

R COO- + OH- + 2 H-CHOformalina

C H

N CH CH 2OH

COO-

+ H 2O

Reacciones qumicas referidas al grupo NH2d)F1 2 3 4

Reaccin de Sanger: determina N terminal (en pptidos). R HN CH COOH NO 2 R NO 2

+

H 2N CH COOHaminocido

+ HFNO 2aminocido N-terminal "marcado"

NO 22,4-dinitrofluorobenceno 2,4-DNFB o DNFB

Reacciones qumicas referidas al grupo COOHa) Formacin de sales con Cu +2 ; Ag+ ; Pb+2

R H 3N+

C H

COO-

OH-

R H 2N C H COO-

Cu

2+

R ( H 2N C H COO-)2Cu

sal insoluble

Reacciones qumicas referidas al grupo COOHb) Formacin de esteres

R H3N+

C H

COO-

+

CH 3O H

-

+

H

+

R H3N+

O C O CH3

C H

ester

Reacciones de Coloracin1. Reaccin de Milln 2. Reconocimiento de Azufre 3. Reaccin Xantoproteica 4. Reaccin de Biuret Esta reaccin es dada por sustancias que contienen ms de dos uniones peptdicas. La reaccin se debe a la coordinacin de los iones cpricos con los pares de electrones no compartidos del nitrgeno peptdico y el oxgeno del agua para formar un complejo coloreado de coordinacin. La reaccin de Biuret permite valoracin cuantitativa de protena en materiales biolgicos. El reactivo de Biuret es una solucin diluida de sulfato de cobre e hidrxido de sodio concentrado.

LECHES-CHINAS. Mtodo Kjeldhal (N2 ) MELAMINA (C3H6N6)

NH2 N H2 N N N NH2

PptidosLos oligmeros (conjunto relativamente pequeo de unidades) formados por la unin de aminocidos y prdida de H2O se llaman peptidos. Cuando se unen dos aminocidos se forma un dipptido que tiene 1 enlace peptdico (*) formndose tambin 1 mol de H2O (*). No hay rotacin libre alrededor de enlace peptdico. Cuando se unen tres aminocidos se forma un tripptido que tiene dos enlaces peptdicos, y se forman tambin 2 moles de H2O. Las unidades de aminocido que forman los pptidos se llaman residuos. Y se puede decir que los polipptidos estn caracterizados por la secuencia de sus residuos de aminocido. Los polipptidos son relativamente rgidos pero sin embargo suficientemente mviles para adoptar una variedad de conformaciones. Por lo tanto ellos pueden plegarse en muchas formas diferentes.

Pptidos Al dibujar una cadena de un polipptido, el aminocido N- terminal o terminal amino se coloca a la izquierda y el aminocido C- terminal o terminal carboxi se coloca a la derecha. La cadena que incorpora los enlaces peptdico se llama la cadena principal y los sustituyentes R, R, R, etc. son las cadenas laterales

H3N CH C NH CH CO NH CH COO n R O R R terminal amino

+

-

terminal carboxi

Formacin de un DipptidoEjemplo alanilglicina (formado por la unin de alanina y glicina)

CH3 H2N CH C O enlace peptdico2 aminocidos unidos = 1 enlace peptdico Los enlaces peptdicos se reconocen con el reactivo de Biuret (CuSO4 + NaOH) se obtiene un color violeta. Cuando se unen ms de dos aminocidos se forman los oligopptidos (3 a 10 aa). Si se unen de 10 a 50 aminocidos se llaman polipptidos y si se unen ms de 50 aminocidos se llaman protenas.

NH

CH2 COOH

Estructura de Protenas(Las protenas estn organizadas en distintos niveles)Nivel de estructura Primaria Secundaria Relacionada a: Aminocido presente y secuencia de aminocidos Fuerzas de estabilizacin Enlaces covalentes (Ej.: enlaces peptdicos)

Arreglo de cadena polipeptdica en el espacio Enlaces de H formando espiral llamada -hlice o lminas u hojas- (hojas plegadas) Doblez del peptdo en el espacio o solucin por medio de interacciones de cadenas laterales (Ej.: protenas globulares, protenas fibrilares) -Puentes salinos. -Fuerzas de Vander Wals. -Enlaces de H -Uniones disulfuros, etc.(-S-S-) -Puentes salinos -Fuerzas Vander Wals. -Enlaces de H -Uniones disulfuro, etc. (-S-S-)

Terciaria

Cuaternaria Varias subunidades de una protena se combinan para formar agregados grandes un Ej.: es la Hemoglobina formada por 4 unidades. Esta estructura tambin se define como un ordenamiento de las cadenas de subunidades en relacin mutua

Resumen de estructura de protenasAlgunos autores resumen estos 4 niveles de organizacin: Estructura primaria: secuencia Estructura secundaria: