AMINOACIDOS, PÉPTIDOS Y PROTEÍNAS

ESTRUCTURA Y FUNCIONES

BIOQ. VALERIA OLMEDO MSC

AMINOÁCIDOS (AA): TIPOS

Mckee, 3ra ed. Pag. 111

AA APOLARES NEUTROS

• El término neutro se utiliza debido a que estos grupos R no llevan cargaspositivas o negativas. Dado que interaccionan poco con el agua, losaminoácidos apolares (es decir, hidrófobos) participan de forma importante enel mantenimiento de la estructura tridimensional de las proteínas. En estegrupo se encuentran dos tipos de cadenas R hidrocarbonadas: aromáticas yalifáticas.

• En la metionina los electrones no enlazantes del átomo de azufre pueden formar enlaces con electrófilos con los iones metálicos.

• Aunque el grupo sulfhidrilo (- SH) de la cisteína es apolar, puede formar enlaces de hidrógeno débiles con el oxígeno y el nitrógeno.

• Los grupos sulfhírilo de dos moléculas de cisteína pueden oxidarseespontáneamente para formar un compuesto disulfuro denominado cistina.

• Existe un AA número 21 llamado Selenocisteína que se encuentra en unaspocas proteínas

AMINOÁCIDOS: CLASES

Mckee, 3ra ed. Pag. 111

AA POLARES NEUTROS

• Poseen grupos funcionales capaces de formar enlaces de hidrógeno, por lo que se

describen como «hidrófilos».

• La serina, la treonina y la tirosina contienen un grupo hidroxilo polar, que los

capacita para participar en enlaces de hidrógeno, importante en la estructura

proteica.

• Los grupos hidroxilo tienen otras funciones en las proteínas. Por ejemplo, serina y

treonina son puntos a los que se unen los hidratos de carbono. La asparagina y la

glutamina son derivados amida de los aminoácidos ácidos: ácido aspártico y ácido

glutámico, respectivamente. Dado que el grupo funcional amida es muy polar, la

capacidad de formar enlaces de hidrógeno de la asparagina y la glutamina posee

un efecto significativo en la estabilidad proteica.

AA ácidosLas cadenas laterales del ácido aspártico y del ácido glutámico están cargadas

negativamente a pH fisiológico, por lo que suele llamárseles aspartato y glutamato.

AA básicosPueden formar enlaces iónicos con los aminoácidos ácidos. La lisina, que tiene un grupo

amino en la cadena lateral, acepta un protón del agua para formar el ácido conjugado (-

NH~). Cuando se oxida la cadena lateral de la lisina en las proteínas como el colágeno,

se forman enlaces cruzados fuertes intramoleculares e intermoleculares. El grupo

guanidino de la arginina tiene un intervalo de pKa en las proteínas entre 11.5 y 12.5,

por lo cual se encuentra permanentemente protonado a pH fisiológico y no actúa en las

reacciones acido-básicas

La histidina es una base débil, ya que sólo está ionizada parcialmentea pH 7. Como

consecuencia de esto, los residuos de histidina actúan como amortiguadores.

Desempeñan también un papel importante en la actividad catalítica de numerosas

enzimas.

AA CON ACTIVIDAD BIOLÓGICA

Neurotrasmisores

Hormonas

Son precursores de diversas moléculas complejas como las bases nitrogenadas, el grupo hemo o la clorofila

Intermediario metabólico en la síntesis de urea

La D-serina y el D-aspartato están libres en el tejido

cerebral, la D-alanina y el D-glutamato en las paredes

celulares de bacterias grampositivas, y D-aminoacidos en

ciertos peptidos y antibioticos producidos por bacterias,

hongos, reptiles y otras especies no mamiferas.

AA: PROPIEDADESINFLUENCIA DEL PH

• Equilibrios protónicos del ácido aspártico

• Los valores de pKa de todos los grupos funcionales de un AA dictan su carga neta a un pH dado.

• A su pH isoeléctrico (pI), un AA no porta carga neta y así no se mueve en un campo eléctrico de corriente directa.

• El conocimiento del punto isoeléctrico sirve para determinar las condiciones en las separaciones por electroforesis

AA: PROPIEDADES

La forma iónica predominante de los AA en solución depende del pH

Poseen carbonos quirales, estereoisómeros.

AA: REACCIONES

• Formación del enlace peptídico

Todos los AA que forman las proteínas son L

PROTEÍNASALGUNAS FUNCIONES

Lehninger, 5ta ed. Pag 71

PROTEÍNAS: FUNCIONES

• Estructural.- Fibras, membranas, estructuras subcelulares

• Metabólico.- Enzimas

• Transporte.- Canales iónicos, Transportadores

• Reconocimiento celular.- Proteínas de adhesión, Integrinas

• Expresión génica.- Factores de transcripción, coactivadores,

correpresores

• Transducción de señales.- Proteínas quinasas, proteínas G

• Defensa e Inmunidad.- Inmunoglobulinas, sistema complemento

Diversidad de formas y tamaños de proteínas

MÉTODOS DE SEPARACIÓN PROTEÍNAS (1)

Precipitación isoeléctrica: se aprovechan las diferencias de la solubilidad relativa de proteínas individuales en función del pH.Precipitación con alcohol o acetona: polaridadSeparación por adición de sulfato de amonio: concentración de salSeparaciones cromatográficas:

Separación por tamaño

Separación por diferencia de carga superficial de la proteína

Separación por afinidad anticuerpo para proteínas específicas

AMINOÁCIDOS ESENCIALES Y SU INGESTA RECOMENDADA

La calidad nutricional de un alimento esta dada tanto por su contenido de proteína como por la composición aminoacídica de su proteína.USDA nutrient data base: http://ndb.Nal.Usda.Gov/

FUENTES DE AA ESENCIALES

Estructuras primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria de las proteínas

Estabilización de las estructuras

Estructura α-hélice

Puentes de Hidrógeno

Estructura de hoja

Hoja (antiparalela)

Modelo de cinta: Estructura ,

Estabilización de la estructura de proteínas de estructura terciaria y cuaternaria (globulares)

Interacciones hidrofóbicas Puentes de hidrógeno Interacciones iónicas o puente salino (AA básico con AA

ácido) Puentes disulfuro (entre cisteínas) Fuerza catión (AA básicos con neutros aromáticos)

Todas estas fuerzas son atracciones que pueden romperse al cambiar las condiciones nativas de la proteína (desnaturalización)

Estabilización de estructura de proteínas: Puente de hidrógeno intramolecular

Estabilización de estructura de proteínas: Interacciones iónicas

Estabilización de estructura de proteínas: Puente disulfuro

Estabilización de estructura de proteínas: Puentes disulfurointracadenas o intercadenas

Interacciones moleculares que contribuyen a la estabilidad de una proteína:

Interacciones hidrofóbicas>puentes de H2 >interacciones Ionicas >Puentes disulfuro

El plegamiento de la proteína genera la estructura termodinámicamente más estable

a.-El plegamiento comienza con la formación espontánea de un núcleo

estructural que consiste de unas pocas regiones particularmente estables de

estructura secundaria.

b.-A medida que otras regiones adoptan una estructura secundaria, estas se

estabilizan a través de interacciones de largo alcance con el núcleo estructural

precedente.

c.-El plegamiento continúa hasta que la mayor parte del polipéptido alcanza

una estructura secundaria regular que va estabilizándose.

d.-La estructura final representa la conformación termodinámicamente más

estable

Plegamiento de proteínas: modelo jerárquico

Plegamiento correcto de proteínas tanto invivo como invitro,

está en constante competencia con:

Plegamiento incorrecto en diversos grados.

Agregación. Formación de complejos poco solubles

Denaturación química o térmica

En contraste a lo que sucede invitro las células minimizan

eventos indeseables utilizando una maquinaria molecular que

facilita el proceso de plegamiento previniendo la agregación y

otras interacciones desfavorables

Factores que influencian el correcto plegamiento in vivo de una proteína para alcanzar una estructura terciaria estable y funcional.

Enzima Proteína Disulfuro Isomerasa (PDI)

Chaperonas Moleculares (Hsp con diferentes PMs)

Chaperoninas Complejo Proteico (Sistema GroEL/GroEs)

Potencial redox del medio ambiente celular (Glutatión Ox/red)

Enzima Peptidil prolil cis/trans Isomerasa (Prolina trans/cis)

PROTEÍNAS: CLASIFICACIÓN

Según su composición: Pueden ser simples o conjugadas

Según su morfología y solubilidad: Pueden ser fibrosas o globulares

Clasificación según su composición: Simples

a. Albúminas.- solubles en agua y en sales. Pertenecen a las P.globulares. Se encuentran en tejidos animales y vegetales,toman su nombre de acuerdo al tejido del cual provienen, ejovoalbúmina, legumelina, seroalbúmina etc.

b. Globulinas.- insolubles en agua, son globulares. Ej:ovoglobulina, lactoglobulina.

c. Histonas.- Fuertemente básicas y se asocian al ADN.d. Protaminas.- Son también proteínas de carácter básico, de

molécula relativamente pequeña, están asociadas a ácidosnucleicos de esperma de peces.

e. Glutelinas y gliadinas.- Se encuentran en granos de cereales sonnutricionalmente incompletas.

f. Escleroproteínas.- Albuminoides, proteínas fibrosas de sostén yestructura. Son queratinas, colágeno y elastina.

Los grupos prostéticos estabilizan dominios funcionales de las proteínas

Clasificación de proteínas: conjugadas

Clasificación según su morfología y solubilidad

Proteínas fibrilares: Estructura de la región fibrilar del colágeno

Tipos de proteínasProteinas globulares: Inmunoglobulinas

Fibra muscular: Ultraestructura

DESNATURALIZACIÓN

Se llama desnaturalización de las proteínas a la pérdida de las estructuras de orden superior (secundaria, terciaria y cuaternaria), quedando la cadena polipeptídica reducida a un polímero estadístico sin ninguna estructura tridimensional fija.

TÉCNICAS DE SEPARACIÓN Y RECONOCIMIENTO DE PROTEÍNAS (2)

Electroforesis en el caso de proteínas, técnica de separación de proteínas basada en el punto isoeléctrico (pH al cual la proteína tiene una carga neta de 0)

Electroforesis es la técnica para la separación de moléculas según la movilidad de éstas en un campo eléctrico.

Electroforesis

En la práctica se cubre a toda la mezcla de proteínas con un detergente (SDS) para desnaturalizar la proteína y cubrirlas con carga negativa y se puede separar por tamaño.

Tinte: Comassieblue

Se puede identificar mediante un estándar de proteínas de peso molecular conocido

La Hemoglobina

Enlaces de referencia:https://www.youtube.com/watch?v=P9EFuToWY2whttps://www.youtube.com/watch?v=NDHlWZhFE-khttps://www.youtube.com/watch?v=smcTh2LVVQY