ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL DE LAS PROTEINAS · PDF file · 2017-05-30Nelson, DL and...

of 34/34
BIOQUÍMICA-1º de Medicina Dpto. Biología Molecular Jesús Navas TEMA 5. Estructura secundaria, terciaria y cuaternaria de las proteínas . Fuerzas débiles que estabilizan la estructura tridimensional. Geometría del enlace peptídico. Estructura secundaria: hélices alfa, hojas beta y giros beta. Proteínas fibrosas: alfa-queratina, colágeno. Proteínas globulares. Estructura terciaria. Desnaturalización y plegamiento. Chaperonas moleculares. Estructura cuaternaria. Ventajas estructurales y funcionales de la asociación cuaternaria. Hemoglobina: estructura y función. Efecto Bohr y anemia falciforme TEMA 5 2 ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL DE LAS PROTEINAS Cada proteína posee una única estructura 3D. La estructura 3D de una proteína depende de la secuencia de aacs. La función de una proteína depende de su estructura 3D. La estructura 3D se estabiliza mediante enlaces disulfuro y fuerzas no covalentes. Dentro de la gran variedad de las proteínas se reconocen algunos patrones estructurales comunes.
  • date post

    25-Mar-2018
  • Category

    Documents

  • view

    216
  • download

    2

Embed Size (px)

Transcript of ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL DE LAS PROTEINAS · PDF file · 2017-05-30Nelson, DL and...

  • BIOQUMICA-1 de Medicina Dpto. Biologa Molecular

    Jess Navas

    TEMA 5. Estructura secundaria, terciaria y cuaternaria de las protenas.Fuerzas dbiles que estabilizan la estructura tridimensional. Geometra del enlace peptdico. Estructura secundaria: hlices alfa, hojas beta y giros beta. Protenas fibrosas: alfa-queratina, colgeno. Protenas globulares. Estructura terciaria. Desnaturalizacin y plegamiento. Chaperonas moleculares. Estructura cuaternaria.Ventajas estructurales y funcionales de la asociacin cuaternaria. Hemoglobina: estructura y funcin. Efecto Bohr y anemia falciforme

    TEMA 5 2

    ESTRUCTURA TRIDIMENSIONALDE LAS PROTEINAS

    Cada protena posee una nica estructura 3D. La estructura 3D de una protena depende de la

    secuencia de aacs. La funcin de una protena depende de su

    estructura 3D. La estructura 3D se estabiliza mediante enlaces

    disulfuro y fuerzas no covalentes. Dentro de la gran variedad de las protenas se

    reconocen algunos patrones estructurales comunes.

  • TEMA 5 3

    FUERZAS QUE ESTABILIZAN LA ESTRUCTURA TERCIARIA

    -

    +H O

    Ser

    Glu

    COO-

    Asp

    COO

    Lys

    NH3

    Phe

    OH

    Tyr

    13

    4

    1. Puentes di-sulfuro2. Atraccin electrosttica3. Puentes de hidrgeno4. Interaccin hidrofbica

    Val

    Ile

    CH3

    CH3CH3 CH3

    Cys

    Cys

    S

    S2

    TEMA 5 4

    Protenas nativas son las que se encuentran en su conformacinfuncional plegada (la ms estable).

    Las interacciones que estabilizan la conformacin nativa de una protena son los puentes disulfuro y las interacciones no covalentes.

    La conformacin ms estable es la que permite la formacin del mximo nmero de puentes de hidrgeno dentro de la protena.

    En general los residuos hidrofbicos quedan orientados hacia el interior de la protena, lejos del contacto con el entorno acuoso.Los residuos hidroflicos quedan orientados hacia el exterior.

  • TEMA 5 5

    EL ENLACE PEPTDICO ES PLANO Y RGIDO

    Los seis tomos del grupo peptdico en el mismo plano debido al carcter de doble enlace parcial del enlace peptdico

    ("Biochemistry" 2nd ed. Garrett, R.H. and Grisham, C.M. Saunders College Publishing. 1999.)

    TEMA 5 6

    Un doble enlace puro C-O permitira la rotacin alrededor del C-N

    Un doble enlace C=N impedira la rotacin pero en ese caso habra una carga neta negativa en el O-

    La verdadera densidad electrnica es intermedia. La barrera para la rotacin C-N es

    de unos 88 kJ/mol, que es suficiente para mantener el grupo amido en un plano

    ("Biochemistry" 2nd ed. Garrett, R.H. and GrishaC.M. Saunders College Publishing. 1999.)

    La resonancia de electrones confiere al enlace peptdico carcter de doble enlace parcial

  • TEMA 5 7("Biochemistry" 5th ed. Berg, Tymoczko and Stryer. Freeman and Co. 2002)

    (casi siempre, excepto con Pro)

    Prolina

    TEMA 5 8( Lehninger Principles of Biochemistry 3th.ed. Nelson, DL and Cox, M.M. Worth Publishers, 2000.)

    Hay libre rotacin alrededor de los enlaces Ca-CO y Ca-N

  • TEMA 5 9

    Un pptido tiene muchas conformaciones segn los ngulos Phi y Psi(Adopta la ms favorable desde el punto de vista energtico = menores impedimento estrico y repulsin electrosttica

    Cadena lateral

    Planos del enlace amida

    Aminocidos("Biochemistry" 2nd ed. Garrett, R.H. and GrishaC.M. Saunders College Publishing. 1999.)

    TEMA 5 10

    Hlice alfa: un puente de H entre el CO de un aminocido y el NH del cuarto aminocido (i+4) por detrs

    ( Lehninger Principles of Biochemistry 3th.ed. Nelson, DL and Cox, M.M. Worth Publishers, 2000.)

  • TEMA 5 11

    Hlice alfa:

    Un puente de H entre el CO de un aminocido y el NH del cuarto por detrs

    3,6 AA por vuelta de hlice

    1,5 Amstrong (0,15 nm) de distancia entre vuelta y vuelta

    Dextrgira

    ("Biochemistry" 2nd ed. Garrett, R.H. and Grisham, C.M. Saunders College Publishing. 1999.)

    TEMA 5 12

    Hlice alfa

    ("Biochemistry" 2nd ed. Garrett, R.H. and GrishamC.M. Saunders College Publishing. 1999.)

  • TEMA 5 13

    Hlice anfiptica: un lado apolar y otro

    hidrfobo (flavodoxina)

    Hlice apolar

    (citrato sintasa)

    Hlice polar(calmodulina)

    ("Biochemistry" 2nd ed. Garrett, R.H. and Grisham, C.M. Saunders College Publishing. 1999.)

    Las cadenas laterales sobresalen de manera perpendicular al eje de la hlice

    ( Lehninger Principles of Biochemistry 3th.ed. Nelson, DL and Cox, M.M. Worth Publishers, 2000.)

    TEMA 5 14

    FACTORES QUE AFECTAN A LA ESTABILIDAD DE LA HELICE ALFA

    Repulsin o atraccin electrosttica entre residuos.

    Impedimento estrico (entre residuos adyacentes y entre residuos separados por 3 4 aminocidos).

    La prolina y la glicina tienen un efecto desestabilizador de la alfa hlice.

  • TEMA 5 15

    Mioglobina Bacteriodopsina

    Dos protenas formadas mayoritariamente por hlices alfa

    ("Biochemistry" 2nd ed. Garrett, R.H. and Grisham, C.M. Saunders College Publishing. 1999.)

    TEMA 5 16

    CONFORMACION EN LAMINA BETA

    Esqueleto de la cadena polipeptdica extendido en zig-zag.

    Las cadenas polipeptdicas en zig-zag se disponen de manera adyacente formando una lmina estabilizada por puentes de H.

    Lminas beta paralelas (cadenas orientadas en la misma direccin) y antiparalelas (orientadas en direcciones opuestas).

  • TEMA 5 17

    Hoja beta paralela

    Hoja beta antiparalela

    123

    ("Biochemistry" 2nd ed. Garrett, R.H. and Grisham, C.M. Saunders College Publishing. 1999.)

    TEMA 5 18

    CONFORMACION EN LAMINA BETA

    Esqueleto de la cadena polipeptdica extendido en zig-zag.

    Las cadenas polipeptdicas en zig-zag se disponen de manera adyacente formando una lmina estabilizada por pp de H.

    Lminas beta paralelas (cadenas orientadas en la misma direccin) y antiparalelas (orientadas en direcciones opuestas).

  • TEMA 5 19

    Hoja beta antiparalela

    N C

    C

    C

    N N

    N

    ( Lehninger Principles of Biochemistry 3th.ed. Nelson, DL and Cox, M.M. Worth Publishers, 2000.)

    TEMA 5 20

    Hoja beta paralela

    N

    N

    N N

    ( Lehninger Principles of Biochemistry 3th.ed. Nelson, DL and Cox, M.M. Worth Publishers, 2000.)

  • TEMA 5 21

    Hlice alfaCadena beta: una hoja beta requiere al

    menos dos cadenas

    Hlice alfa:Representacin del esqueletoN- C - CO

    Cadena betaRepresentacin del esqueletoN- C - CO y de los C. Los planos amida quedan perpendiculares a la pgina

    TEMA 5 22

    GIROS BETA

    Son elementos de conexin entre hlices alfa y/o lminas beta.

    Determinan un cambio de direccin de las cadenas polipeptdicas.

    Se forma un puente de hidrgeno entre un residuo (n) y el situado tres aminocidos despus (n + 3)

    La prolina y la glicina abundan en los giros beta

  • TEMA 5 23

    Giro beta

    Paralela

    Antiparalela

    1

    2 3

    4

    ("Biochemistry" 2nd ed. Garrett, R.H. and Grisham, C.M. Saunders College Publishing. 1999.)

    TEMA 5 24

    La probabilidad de formar helice alfa o lmina beta es en cierta medida predecible a partir de la secuencia de aminocidos, segn

    los angulos y

    ("Biochemistry" 2nd ed. Garrett, R.H. and Grisham, C.M. Saunders College Publishing. 1999.)

  • TEMA 5 25

    Frecuencias relativas de la aparicin de aminocidos en estructuras secundarias

    Hlice alfa Lmina beta Giro beta

    ("Biochemistry" 2nd ed. Garrett, R.H. and Grisham, C.M. Saunders College Publishing. 1999.)

    Glu, Met, Ala, Leu, Lys Phe, Trp, Tyr, Ile, Val, Thr, Cys

    TEMA 5 26

    Puede haber largos fragmentos de protena sin estructura secundaria definida

    Quimotripsina("Biochemistry" 2nd ed. Garrett, R.H. and Grisham, C.M. Saunders College Publishing. 1999.)

  • TEMA 5 27

    ESTRUCTURA TERCIARIA

    Estructura espacial de la protena. Depende de la secuencia de aacs y puede

    predecirse. Se determina por difraccin de RX. Motivo: patrn de plegamiento caracterstico que

    aparece en varias protenas. Dominio: regin de la cadena polipeptdica que

    puede plegarse de manera estable e independiente

    TEMA 5 28

    La secuencia de aminocidos permite predecir con cierta aproximacin la estructura tridimensional de dominios no muy grandes de protenas

    ("Biochemistry" 2nd ed. Garrett, R.H. and Grisham, C.M. Saunders College Publishing. 1999.)

  • TEMA 5 29(Stryer, 2002)

    Ortlogos y parlogos tienen estructuras terciarias semejantes

    TEMA 5 30

  • TEMA 5 31

    TEMA 5 32

    Protenas fibrosas y globulares

    Fibrosas: constan de un solo tipo de estructura secundaria. Funcin estructural. Insolubles en agua. Alfa-queratinas, colgeno y elastina.

    Globulares: constan de varios tipos de estructura secundaria. Solubles en agua. Enzimas y protenas reguladoras.

  • TEMA 5 33

    COLAGENO

    Se encuentra en el tejido conjuntivo de tendones, cartlagos, matriz orgnica de huesos y crnea del ojo.

    Hlice levgira ms compacta que la alfa hlice. Superhlice dextrgira formada por enrollamiento de 3 hlices (tropocolgeno)

    Gli, Ala, 4-0H-Pro, 5-0H-Lys muy abundantes. El tripptido Gly-X-Pro aparece repetido numerosas

    veces a lo largo de la cadena del colgeno

    TEMA 5 34

    Triple hlice del colgeno

    Colgeno tipo I: [1(I)]2 2(I): tendones, huesos y pielColgeno tipo II: [1(II)]3 : cartlagoColgeno tipo III: [1(III)]3 vasos, piel recin nacido,

    pared intestinal

    ("Biochemistry" 2nd ed. Garrett, R.H. and Grisham, C.M. Saunders College Publishin