La adquisición de cualquier conocimiento es siempre útil al intelecto, que sabrá descartar lo malo y conservar lo bueno

Leonardo Da Vinci

Prof. Dilzo Paredes

2009

UNIVERSIDAD DE LOS ANDESFACULTAD DE MEDICINAESCUELA DE MEDICINA

DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA

Generalidades de proteínas.

DEFINICIÓN DE PROTEÍNA

con un extremo amino, NH3+ y

un extremo carboxilo COO-

del griego proteos, primero, fundamental

Son macromoléculas tridimensionales de elevado PM

Formada por cadenas lineales de Aa unidos mediante enlaces peptídicos.

Importancia de las proteínas en la nutrición

Son las primeras moléculas en la planificación dietética

Constituyen el aporte de nitrógeno al organismo

Son determinantes en la regulación y conservación corporal

Regeneración de tejidos y crecimiento

Una vez metabolizadas, nos proporcionan una gran cantidad de aa libres para fabricar nuestras propias proteínas Deben aportar una mezcla equilibrada de aa

C

H

O

N

P, Fe, Zn, Cu, Mg

Polimeros de aa unidos por EP

No hay depósito corporal de proteínas, sino pool de aa

El orden y disposición de los aa en una proteína depende del código genético (ADN).

Constituyen ~ 50% del peso seco de los tejidos

No existe proceso biológico alguno que no dependa de la participación de las proteínas.

En una misma proteína

el nº y la secuencia de aa no cambia, es determinada genéticamente

Cada proteína tiene un orden definido de residuos de aa.

Enlace peptídico Unión covalente

Muy resistente a la hidrólisis: estabilidad polipeptídica

Formación de enlace amida Grupos α-amino y α-carboxilo

Se forman por condensación de aa en los ribosomas

Enlace peptídico

Enzima4 ATP

25 Kcal/mol

Péptido

5 Kcal/mol

Enlace peptídico

Sus dimensiones explican su estructura resonante

Estructura coplanar

Las únicas libertades de giro se sitúan en los enlaces del Cα

C N

Estructura rígida del enlace:

Función biológica

<

>

Enlace peptídico

Los e- están deslocalizados a lo largo de C—O y C--NSu estructura es plana: la pareja de e- del N está en resonancia con los e- л del enlace C—O, confiriendo carácter de doble enlace a C--N

Los enlaces –C=O y –N—H son casi paralelos y no se produce giro.

El EP puede considerarse un híbrido de resonancia de dos formas

Enlace peptídico

La síntesis ribosómica de las cadenas peptídicas es estereoespecífica

Se favorece la configuración trans del enlace

No hay rotación

--CONH y los dos Cα adyacentes son coplanarios

Clasificación de las proteínas

Según su origen

Animal

Vegetal

Clasificación de las proteínas

Según el nº de aa

• 2 a 10 aa: dipéptido, ………decapéptido

• 10 a 20 aa: oligopéptidos

• 20 a 50 aa: polipéptidos

• > 50 aa: proteínas

Clasificación de las proteínas

Si tienen o no todos los aa esenciales

• Proteínas completas En cantidad suficiente y proporción adecuada

• Proteínas incompletas Carecen de algunas aa esenciales

Proteínas del maíz tienen mínimas cantidadesde triptófano y lisina

Clasificación de las proteínasSegún su forma

FIBROSAS GLOBULARES

fibrosas o filamentosas: relación axial mayor de 10 nm

Alargadas, insolubles• queratina• colágeno

relación axial hasta 10 nm. Citocromo.

Esféricas, solubles• enzimas• anticuerpos • hormonas • proteínas de transporte

Clasificación de las proteínasSegún su solubilidad

Solubles en agua (globulares):

• Albúminas (animal)• Globulinas (animal)• Protaminas (liquido seminal)• Histonas (asociadas el ADN)

Insolubles en agua: (fibrosas)

• Glutelinas (vegetal)• Prolaminas• Escleroproteínas

Clasificación de las proteínasSegún su composición química

SIMPLES CONJUGADAS

•Albúmina•Globulina•Histonas

•Glicoproteínas•Nucleoproteínas•Lipoproteínas•Metaloproteínas•Hemoproteínas•Flavoproteínas•Metaloglicoproteínas, etc

Clasificación de las proteínasSegún su función biológica

• Enzimáticas• Transportadoras• De reserva• Contráctiles• Estructurales• Cromosómicas• De defensa• Toxinas• Hormonales• Receptoras• Factores tróficos• Factores de transcripción

Clasificación de las proteínas

Según su estructura

Estructura Primaria

Es la secuencia lineal de los residuos de Aa

Estructura Secundaria

Es el nivel superior de organización estructural

Las estructuras primarias se pueden organizar y formar estructuras secundarias

N = 3,6 a 4

P = 0,54 nm

dextrógira Estabilización

1) Puentes de hidrógeno 2) Fuerza de Van der Waals

Alfa hélice

alfa queratinas (en pelos, escamas, cuernos, lanas, uñas).

Son proteínas casi extendidas

Estabilización:

3) Puentes de H entre los grupos amida y carbonilo del EP entre cadenas adyacentes. 2) Ligero plegamiento debido a los ángulos de los enlaces que forman la cadena polipeptídica.

Lámina plegada beta

β-queratinas

Fibroina de la seda

Tipos:• Paralela• Antiparalela

Alfa hélice Lámina plegada beta

Residuos adyacentes en la misma cadena

Residuos en diferentes regiones

Espiral compacto Cadena polipeptídica extendida

Puentes de hidrógeno están en la misma cadena

Se estabiliza por puentes de hidrógenos entre cadenas distintas o muy alejadas

Diferencia entre alfa hélice y hoja beta

Estructuras supersecundarias

Doble espiral de alfa hélice

Fibrosas: alfa-queratinas

Unidad βεβ

centro de unión del NAD, AMP 3

Estructura terciaria

Es la conformación tridimensional de las proteínas

Se estabiliza por 2)Interacciones iónicas

(o enlaces salinos) 2) Puentes de H 3) Fuerza de Van der Waals4) Interacciones o efecto hidrofóbico5) Puentes o enlaces disulfuros (-s-s-) único enlace covalente

mioglobina

Estructura terciaria Modelos de plegado

Las proteínas globulares (> 200 aa) tienen plegamiento casi infinito, favorecido termodinámicamente en condiciones fisiológicas.

Principios comunes:La mayoría de proteínas están formadas por más de un dominio, conectados por la cadena polipeptídica

Estructura terciariaModelos de plegado

Dominio: Es una región compacta plegada localmente, con funciones diferentes. Principales patrones de plegado:• alrededor de un empaquetamiento de α-hélices• sobre un entramada de láminas plegadas β

Son combinaciones de diversas unidades supersecundarias Comunes en proteínas globulares

Estructura terciariaModelos de plegado

Enzimas de conversión cis a trans de prolina reagrupamiento de S-SChaperoninas

Estructura cuaternaria.Es el ensamblaje de dos o mas cadenaspolipeptídicas separadas

Máxima complejidad estructural de las proteínas globulares

Se unen por interacciones no covalentes o entrecruzamientos no covalentes

Propiedades físico-químico de las proteínas

Anfoterismo

pH isoelectrico

Precipitación isoeléctrica cuando el pH = al pH isoeléctrico

Precipitación por efecto salino (salting-out) altas concentraciones

Compite con las proteínas por la atmósfera hidratante

y las hace precipitar

Solubilización por efecto salino (salting-in) bajas concentraciones

Solubiliza las proteínas

Solubilidad depende de los grupos ionizables y del ambienteToda proteína tiene un atmósfera hidratante

Desnaturalización proteica

Cuando se cambian las condiciones ambientales (T°C, pH muy ácido o alcalino, solventes, alcoholes) hay pérdida de la conformación nativa o tridimensional proteica

Se mantiene la estructura primaria.

Se pierde la estructura 2º 3º 4º ya que ocurren cambios en sus propiedades físicas, químicas y biológicas.

Características de las proteínas desnaturadas.

- disminuye la solubilidad, se precipita

- altera la estructura y disposición de la cadena polipeptídica - aumenta la reactividad química

- aumenta la susceptibilidad a la hidrólisis enzimática

- disminución o pérdida total de la actividad biológica.

Tipos de desnaturalización

Reversible

Irreversible

Agentes que causas desnaturalización

* Agentes físicos, el calor

* Agentes químicos

- detergentes y agentes orgánicos

- soluciones concentradas de urea o guanidina

- soluciones salinas concentradas o lo extremo de pH

- agentes reductores de grupos –SH:

Plegamientos incorrectos de las proteínas

Se cree que son proteínas. Partículas acelulares, patógenas y transmisibles

Se encuentran en las superficies de las células animales y habitualmente no causas ningún daño Al activarse produce modificaciones en los priones que están a su alrededor

Colágeno

• Fibrosa + abundante• Insoluble• Estructural• Base del tejido conjuntivo• Constituyente orgánico principal de la matriz de los tejidos calcificados• Existen 2 cadenas principales de colágeno: α1 y α2

• Su calidad se diferencia en el número de hidroxilaciones

• Además de los entrecruzamientos de las cadenas lo que aumenta la dureza de la fibra de colágeno y la resistencia a la tracción, que se ve influido por la vitamina C.

“La ciencia no es más que muchas repuestas fáciles a preguntas difíciles”