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  • Protenas

    Marijose Artolozaga Sustacha, MSc

  • Protenas:Son polmeros de aminocidos unidos

    por ENLACES PEPTDICOS:Grupo -carboxilo de a 1Grupo -amino de a 2Se libera agua

    CO NH

  • Extremo carbonilo (C)

    Extremo amino (N)

    Carbono

  • - Dipptido: 2 a unidos por enlace peptdico- Tripptido: 3 aminocidos- Oligopptido: entre 4 y 100 a- Polipptido: entre 100 y 10.000 a- Protena > 10.000 aminocidos

    Las cadenas polipeptdicas son flexiblesy forman una espiral aleatoria que toma diferentes formas dependiendo de enlaces o fuerzas entre tomos y grupos

  • 1. Enlaces covalentes enlace peptdico puente disulfuro (cistina)

    Fuerzas que estabilizan la estructura de las protenas:

    2. Fuerzas no covalentes enlaces inicos (electrostticos) enlaces o puentes de hidrgeno interacciones hidrofbicas fuerzas de van der Waals

  • 1. Enlaces covalentesTienen hasta 80 veces ms fuerza de enlace que los enlaces no covalentes

  • Puente disulfuroEstabiliza la estructura tridimensional de las protenas

    Es un enlace covalente

  • Interacciones electrostticasFuerzas de repulsin cargas del mismo signo atraccin cargas opuestas

    = enlaces inicos o salinos

    2. Fuerzas no covalentes

  • Los enlaces inicosSon ms fuertes en el interior de las protenas que entre ellas

    Los grupos cargados son abundantes en la superficie de las protenas, donde estn estabilizadas por el agua y no interactan entre s

    Asp , Glu , Lis+, Arg+, His+

  • Puentes de HidrgenoH unido covalentemente a un tomo electronegativo (donador) se comparte con otro tomo electronegativo (aceptor)

    Entre N-H y O=C de los enlaces peptdicos

    Entre tomos de grupos laterales

    Con el agua

  • Interacciones HidrofbicasSon las fuerzas no covalentes ms importantes que hacen que un polipptido se pliegue en su estructura funcional

    Los grupos no polares no se atraen pero, cuando se juntan, el rea de superficie en contacto con el agua se reduce, desplazando agua al grueso del disolventeAumenta la entropaTermodinmicamente favorable

  • Fuerzas de van der Waals-LondonSon las fuerzas no covalentes ms dbiles

    Pero muy importantes para la formacin de la estructura de las protenas

    Depende mucho de la distancia entre los tomos

  • 4 niveles de estructura:Estructura primaria:

    Secuencia de aminocidos

    Estructura secundaria:Conformacin en lminas o hlices

    Estructura terciaria:Conformacin espacial tridimensional

    Estructura cuaternaria:Unin de subunidades

  • Estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria de la hemoglobina

  • Tipos de protenas segn su forma

    Fibrosas Colgeno Queratina Fibrona - seda

    Globulares (=Globulinas) Hemoglobina Mioglobina Inmunoglobulinas Muchas enzimas

    E1 - E2

    E1 - E2 - E3 -(E4)

  • Estructura primaria:La secuencia de los a

    unidos por enlace peptdico (covalente)

    As se sintetizan las protenas

    Es lo que se codifica en el ADN

    Suele incluir los puentes disulfuro

    Algunas hormonas proteicas slo tienen Estructura Primaria: Insulina, vasopresina (hormona antidiurtica), secretina y otras hormonas digestivas

  • La E1 de una protena determinaSu estructuraSu mecanismo de accinSu funcinSu relacin con otras protenas de funcin fisiolgica similar

    Ejemplos

  • Ej. E1 de la Insulina

    La E1 de las insulinas de distintas especies animales es casi idntica, excepto en 4-5 posiciones de a:

    >> La E1 de una prot es esencial para su funcin

  • Ej. E1 de la Hemoglobina en la Anemia falciformeLa E1 de la hemoglobina normal y la de la que produce clulas falciformes se diferencia slo en un a: ( La E1 de una protena es esencial para su funcin

  • Estructura secundaria:

    Es el plegamiento tridimensional local Se debe a los enlaces de H entre los NH y C=O

    de enlaces peptdicos distantesLas ms estables son 2:

    Hlice Hoja plegada

    Las protenas fibrosas slo tienen E1 y E2 (especiales)

    Generalmente funciones estructurales

  • Pte de H entre a de la misma molcula (cada 3 a)

    Hlice

    Ej. Protenas fibrosas: Miosina, queratina, colgeno

  • Hlice

  • Ej. Queratina del pelo, uas, etc

  • ej. Colgenode tendones y ligamentos

    Hlice - tipo cable:

  • Contiene mucha cantidad de: GlicinaProlina o HidroxiprolinaHidroxilisina

    ej. Colgeno de tendones y ligamentos

    Modificaciones:-Hidroxilaciones < vitamina C-Grupos carbonilo perpendiculares crean ptes de H muy fuertes entre cadenas

  • Ptes de H entre a de dos cadenas o regiones similares distantesAlineadas en direccin paralela o antiparalela

    Hoja plegada

    Ej. Protena fibrosa: Fibrona de la Seda

  • Ej. Protena fibrosa: Fibrona de la Seda

  • Estructura terciaria: Describe la posicin de cada uno de sus tomos en el espacio, tridimensional

    Para las protenas globulares

    tomos muy separados entre s en la estructura primaria aparecen juntos en el espacio

    Grupos laterales apolares aparecen juntos en el interior de la molcula lejos del agua

    Grupos ionizados se encuentran en el exterior

  • Las protenas globulares combinan hlices , hojas y giros y bucles para formar su E3

  • Regiones compactas semiindependientesen que se pliegan frecuentemente las cadenas polipeptdicas largas

    Entre 100 - 150 a consecutivos

    Ncleo apolar interno y exterior polar

    Interconectados por segmentos de cadena sin estructura secundaria regular

    Pueden tener una tarea o funcin

    Dominios

  • Los dominios pueden presentarse globulares y separados por una hendidura

    Frecuentemente en esta hendidura se encuentra el sitio funcional de la molcula (enzimas)

    con grupos laterales pertenecientes a varios dominios alejados en la secuencia

    Dominios

  • Los dominios pueden moverse unos con respecto a otros

    Ej.

    Hexoquinasa cataliza la fosforilacin de Glucosa por ATP:

    Sitio de unin de glucosa: entre dos dominios

    Cuando se une, los dominios se cierran y

    la atrapan para su fosforilacin

  • Hexoquinasa+

    Glucosa libre

    Hexoquinasa con Glucosa unida al centro activo

  • Cada dominio puede tener diferente tarea dentro de las funciones de la misma protena

    Por ejemplo:

    En las enzimas alostricas:

    Los sitios alostricos y los sitios catalticos pueden estar en distintos dominios de la misma protena

  • Estructura cuaternaria: Algunas protenas poseen subunidades

    Las subunidades tienen estructura tridimensional (E3)

    Estas interactan entre s formando una estructura funcional cuaternaria (E4)

    Ej. Interacciones entre las 4 subunidades de la Hemoglobina

    La hemoglobina transporta el O2 de los pulmones a las clulas y el CO2 de vuelta, con ayuda del grupo Hemo

    La mioglobina almacena el O2 en los msculos con ayuda del grupo Hemo; se usa en ejercicio extenuante

  • MioglobinaSlo E3

    Cadena de la Hemoglobina HbA1Parte de su E3

    Las estructuras globales son muy parecidas, excepto en los extremos N y C terminales

  • Estructura cuaternaria de la Hemoglobina: 4 subunidades:

    2 y 2

    4 grupos Hemo

  • Ej. Cooperatividad positiva de la Hemoglobina

    La fijacin de un O2 a la primera subunidad de desoxi-hemoglobina facilita a fijacin de O2 a las otras subunidades

    Y la disociacin de un O2 de la Hb totalmente oxigenada facilitar la disociacin de O2 de las otras subunidades

    Interacciones entre subunidades, en protenas con E4:

  • Interacciones entre subunidades, en protenas con E4:

    Ej. Algunas enzimas alostricas tienen: Subunidades alostricas Subunidades catalticas

    La fijacin de un activador alostrico facilita la unin del sustrato en la subunidad cataltica

    La fijacin de un inhibidor alostrico dificulta la unin del sustrato en la subunidad cataltica

  • Conformacin nativaEs la conformacin tridimensional (secundaria, terciaria y cuaternaria) que adopta espontneamente cada protena a partir de su estructura primaria.

    -en las condiciones de disolucin correctas-en presencia de sus grupos prostticos (*)

    Las protenas chaperonas aumentan la velocidad del plegamiento proteico hacia su forma nativa

    Es la conformacin funcional

  • Desnaturalizacin Prdida de la E2, E3 y/o E4 nativas

    No necesariamente se rompe la E1

    Implica prdida de la funcin de la protena

    Causas fisiolgicas:

    cambio de pH cambio de fuerza inica cambio de temperatura la unin de grupos prostticos, cofactores y

    sustratos influye en estabilidad

  • Mtodos experimentales de desnaturalizacin de protenas:

    Adicin de: Base fuerte cido Disolvente orgnico Urea Detergentes

    Calentamiento (>60C)

    Congelacin / descongelacin

  • Mtodos para el estudio de protenasPara el estudio de una protena de inters, primero es importante extraerla y purificarla: ejemplo:

    Romper las clulas que la contienen Eliminar otras molculas: lpidos, cidos nucleicos Precipitar y eliminar otras protenas Cromatografas para purificarla

    Ya pura, se puede a veces cristalizar, para poder ver su estructura tridimensional por difraccin de rayos X

  • Mtodos para el estudio de protenasLa caracterizacin de una protena incluye datos como:

    Peso Molecular Estructura cuaternaria (subunidades) Estructura tridimensional Secuencia y composicin de a Cofactores que se le unen Funcin o actividad

    pH y temperatura ptimos Especificidad de sustrato (enzimas)

    etc

  • Mt