PROTEÏNES

Són polímers d’aminoàcids

D’elevat pes molecular

Fonamentals per a l’organització cel·lular tant per la seua abundància com per la diversitat de funcions que desenvolupen

Aminoàcids (aa)

• Les proteïnes estan formades per subunitats anomenades aminoàcids hi ha + de 200 aa, però solament 20 formen les proteïnes = aa protèics o α-aa

Grup amino Grup àcid

Cadena lateral depenent de quina siga tindrem cadascun dels 20 aa determ les propietats químiques i biològiques de l’aa

Cα C més proper al grup àcid

• 3 són apolares aromátics

R: de natura aromàtica (hi ha un cicle). Són capaços de’absorbir la

llum

Phe, Tyr, Trp

• Els org heteròtrofs NO poden sintetitzar tots els aa proteics:

– aa no essencials aquells que podem sintetitzar

– aa essencials no els podem sintetitzar i per tant els hem d’ingerir en la dieta

Als humans hi ha 9 aa essencials

• Els org autòtrofs poden sintetitzar-los tots

1. Propietats

1. Caràcter amfòter en dissolució aquosa es pot comportar com a àcid o base segons el pH de la dissolució, gràcies al grup –COOH i el –NH2:

- Si pH àcid el grup amino –NH2 guanya un H+ (es comporta com una base) quedant -NH3

+

- Si pH bàsic el grup carboxil -COOH cedeix un H+ (es comporta com un àcid) quedant -COO-

- Si pH neutre s’ionitzen ambdós

zwitter

Així tenim un

compost doblement

ionitzat. Es diu que

l’aa està en forma

zwitteriònica.

Li confereix efecte amortidor de pH (tamponador)

Així si a un pH un aa té càrrega=0,6

• El pH al que un aa té càrrega = 0 és el punt isoelèctric

(pI) dependrà:

• del grup amino i carboxil

• de les R (poden tindre grups NH2 o COOH o encara que no en

tinguen poden influir en la facilitat per a ionitzar-se)

zwitter

60% amb càrrega +40% amb càrrega 0

Estes 3 formes es

troben en equilibri

desplaçant-se cap a un

costat o altre depenent

del pH

Electroforesi per isoelectroenfoc

pI del aa >pH en el que está → càrrega +

pI del aa < pH en el que está → càrrega -

Un aa tiene un pI de 6’5, si está en un

medio con pH 8, ¿hacia que electrodo

se desplazará?

pI = 6,5 a pH = 6,5càrrega= 0 = iónzwitterion con grupo NH3

+ y COO-

A pH=8, quedará carregat negativament es desplaçará cap a la part + (ànode)

2. Estereoisomeria

Com que el Cα és asimètric (excepte en la glicina) apareixen 2 configuracions L i D depenent del lloc que ocupa el NH2

Tots els aa proteics són L

Existeixen D-aa :

- PC bact

- alguns Ab

• Racemització rotació de forma que es canvia la forma L per la D i a l’inversa

• També tenen activitat òptica:– Dextrogirs si desvien el pla de llum a dreta (+)

– Levogirs si desvien la llum a l’esquerra (-)

Aquest fenomen és utilitzat per a la datació en geologia i arqueologia.

La racemització és un procés que acaba quan els aminoàcids de les proteïnes tenen aproximadament un equilibri del 50% entre les formes levògires i dextrògires.

2. Enllaç peptídic

• Entre el grup COOH d’un aa i el grup NH2 de l’aa següent

PÈPTID (conjunt d’uns pocs aa)

• Característiques de l’enllaç peptídic

– És un enllaç covalent de tipus amida C-N

– Caràcter parcial de doble enllaç no rotació C, N i O i

H units al mateix pla

– Longitud intermèdia entre

C-N i C=N

– L’O i el H units a l’enllaç es

situen en costats oposats

configuració TRANS

Proteïnes

• Són polímers lineals α-L-aa units per enllaços peptídics

• 4 nivells estructurals:

Estructura primària

És la seqüència d’aa en una cadena polipeptídica

• 20 aa protèics = 20n seq proteiques diferents

• Semblances significatives entre seq prot indicador d’evolució des d’un avantpassat comú proteïnes homòlogues

• Forma de zig-zag planaritat dels enllaços

• Determinarà la resta de les estructures de la proteïna

Estructura secundària

• És la disposició espaial que adopta

la cadena d’aa per a ser estable:

• α-hèlix:

– Dextrogira

– R cap a l’exterior

– Grups C=O i N-H cap a dalt

o cap a baix, paral·lels a l’eix

de la hèlix ponts d’H entre:

O (C=O)i H (N-H) cada 4 aa

– L’estabilitat depén dels aa

(Pro NO forma ponts d’H)

5.4 Å /volta i 3,6 aa/volta

• Full-β:

• Full pegat en zig-zag (com a l’estruct 1ª)

– S’estabilitza per ponts d’H entre O i H que queden oposats

– R cap amunt o cap avall

• No totes les parts d’una proteïna poden ser classificades com a hèlix o full hi ha plegaments i girs q permeten connectar estructures 2ª

+ compacta + freq

- compacta - freq

• En alguns casos combinacions d’estruct secund amb

geometria específica:

Estructura terciària

Plegament determinat per les interaccions fq entre diferents cadenes laterals buscant l’estabilitat al medi en què es troba

• Interaccions entre R d’aa allunyats

• Residus hidrofòbics a l’int i els polars a l’ext en contacte en el medi aquós

• 2 formes bàsiques:

– Fibrosa baix grau de plegament, allargades, insolubles en aigua, funcions estructurals (Ex: col·lagen)

– Globularmolt empaquetades, esfèriques, solubles en aigua, funcions dinàmiques (Ex: mioglobina)

• Tipus d’interaccions que estabilitzen l’estruct 3ª:

– Ponts d’H entre R polars q tinguen algun grup q puga actuar com dador o acceptor de H+ o grups C=O i N-H que no intervinguen en l’estruct 2ª

– Interaccions electrostàtiques entre R amb càrregues oposades (aa àcids i bàsics) o extrem amb càrrega parcial

– Forces de Van der Waals + interaccions hidrofòbiques entre R apolars molt dèbils

– Ponts disulfur entre grups –SH de la Cys interaccions covalents molt fortes

• En cadenes polipeptídiques llargues (+200 aa)solen plegar-se forment agrupacions anomenades DOMINIS:

– Actuen com a unitats estructurals estables de forma independent

– Solen ser unitats funcionals els diferents dominis d’una proteïna tenen funcions diferents

– S’uneixen per parts flexibles (actuen com una frontissa)

Hi ha proteïnes formades per + d’una cadena polipeptídica la disposició espacial d’aquestes s’anomena estructura quaternària

– Les cadenes es mantenen unides per les mateixes interaccions que en l’estruct 3ª

– Permet + estabilitat

LA ESTRUCTURA QUATERNARIA (o la terciària si solament

tenen una cadena polipeptídica ) ÉS LA QUE DETERMINA

L’ACTIVITAT BIOLÒGICA DE LA PROTEÏNA SI EIXA ESTRUCTURA

ES PERD LA PROTEÏNA PERD LA SEUA FUNCIÓ

Jmol /Molviewer visualitzadors (insulina = 2HIU, Hb= 4HHB, tripsina = 1H4W)

Estructura quaternària

https://www.rcsb.org/pdb/explore/jmol.do?structureId=2HIU&opt=3&bionumber=1

• Estruct quaternària de l’hemoglobina amb 4 cadenes polipeptídiques (2 cadenes α i 2 β)

http://www.bionova.org.es/animbio/anim/proteoconfor.swf

• Fixeu-se quan d’important és la estructura primària per a la conformació d’estruct 2ª,3ª i per tant de 4ª

Propietats de les proteïnes

• Es deriven de l’estructura (i de les cadenes R dels aa que queden exposats al medi):

– 1. Especificitat

– 2. Comportament àcid-base

– 3. Solubilitat

– 4. Desnaturalització

1. Especificitat

- Especificitat de funció

- Seqüència específica d’aa que determ la estruct 1ª estr 2ª estr 3ª estr 4ª FUNCIÓ

- Especialment imp en:

- EZ específiques de substrat

- Inmunoglobulines específiques d’antígen

- Especificitat d’espècie

- Estudis filogenètics

2. Comportament àcid –base

- Igual com els aa, les proteïnes presentaran una càrrega elèctrica depenent del pH del medi i els aa que la formen

Punt isoelèctric pH al que la càrrega és zero

3. Solubilitat depén de:• + aa polars i + cap a l’exterior + solubilitat

Estableixen ponts d’H amb molec d’aigua queda

envoltada de molec d’aigua capa de solvatació

- Prot fibroses + insolubles

- Prot globulars + solubles R polars a l’ext

• Salinitatquan + diluïdes siga la solució + solubilitat

ions competeixen per envoltar-se d’aigua

Si afegim una sal a una dissolució de prot en aigua, l’aigua

passarà a envoltar els ions la proteïna perd la capa de

solvatació i precipita

• pH del medi càrregues• Tª

Capa de solvatació

4. Desnaturalització

- És la pèrdua de l’estructura NATIVA (aquella a la que té funció) d’una proteïna solen conservar l’estr 1ª

- Agents desnaturalitzadors:

- Físics: Tª, pH, agitació violenta

- Químics: subst com urea i ion guanidino competeixen amb els grups COOH i NH2 de la prot per formar ponts d’H

I PER TANT LA PÈRDUA DE LA FUNCIÓ¡¡¡

• Pot ser:

– Reversible al despareixer el agent, recupera l’estructura nativa

– Irreversible No pot recuperar l’estruct nativa

Funcions de les proteïnes

• Estructural fixar forma, donar rigidesa o flexibilitat

– Col·lagen (txt conjuntiu dens, tendons), queratina (pel i ungles), fibroïna (seda), histones (ADN), glucoproteïnes (membrana), actina i miosina (músculs),

• Reservamagatzem d’aa

– Albúmina (ou), caseïna (llet), gliadina (blat)

• Reguladores del pH

• Defensiva les immunoglobulines, trombina i fibrinogen (coagulació),

• Funcions actives interaccionen amb una altra subst (lligand) de forma específica

EZ catalitzadores en reaccions químiques

Reguladores hormones (insulina, glucagó, GH..) o receptors hormonals

Transportadores s’uneixen a un lligand i el transporten: Hbi Mb (unió a O2)

https://www.youtube.com/watch?v=2120av9wdFU

Contràctils al unir-se al lligand es produeix un canvi de conformació estirament o acurtament: miosina

Inmunes o inmunoglobulines (Ac)

s’uneixen irreversiblement a un

lligand (Ag) que és una subst tòxica

i la bloquegen

Classificació proteïnes

https://www.youtube.com/watch?v=qBRFIMcxZNM