CARRERA DE ESPECIALIZACION EN BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL

FCEyN-INTI

Materia de Articulación CEBI_A4Química Biológica

Docente a cargo:Marta Blanca Mazzetti

CEBI_A4_2 :Proteínas

Proteínas: • Biopolímeros• 50% peso seco de la > de organismos.• Versatilidad de funciones.• Expresan la información genética.• Secuenciación• Const. de aa.

Clasificación:

•Enzimas•Transporte•Defensa•Reserva o Nutritivas•Contráctiles y Mótiles•Estructurales•Reguladoras

Enzimática Son las más numerosas y especializadas. Actúan como biocatalizadores de las reacciones químicas.

ENZIMA-SUSTRATO

PROTEASADE ADENOVIRUS

SITIO ACTIVO DE LA

CARBOXILASA

Clasificación:

•Enzimas•Transporte

Defensa •Inmunoglobulinas

ANTICUERPOS

FUNCIONES DE PROTEÍNAS Y EJEMPLOS

Reserva

•Ovoalbúmina, de la clara de huevo •Gliadina, del grano de trigo •Lactoalbúmina, de la leche•Transferrina

ALBÚMINATRANSFERRINA

•Contráctiles y Mótiles

Receptor de LHEstructural

Como las glucoproteínas que forman parte de las membranas. •Las histonas que forman parte de los cromosomas •El colágeno, del tejido conjuntivo fibroso. •La elastina, del tejido conjuntivo elástico. •La queratina de la epidermis.

COLÁGENO

GLUCOPROTEÍNAS MEMBRANALES

Hormonal •Insulina y glucagón•Hormona del crecimiento •Calcitonina•Hormonas troficas (LH, FSH, TSH)

FSHTRANSDUCCIÓN

DE SEÑALES

ANFÓTERO: presentar una base y un ácido al mismo tiempo(pH fisiológico).

ZWITTERION: Molécula con igualnúmero de cargaspositivas que nagativas.

α C

CC

RHNH3

+OOAMINOÁCIDOS

HIDROFÍLICOS

HIDROFÓBICOS

• Fosfoserína

• 4-hidroxiprolina

• δ-hidroxilisina

•N-metil-lisina

• Ac. γ carboxiglutamina Protrombina

Colágeno

Miosina

Aminoácidos modificados

• Fosfoserína

• 4-hidroxiprolina

• δ-hidroxilisina

•N-metil-lisina

• Ac. γ carboxiglutamina Protrombina

Colágeno

Miosina

Aminoácidos modificados

ENANTIÓMEROS

C

C

R1

HNH3+

OO

C

C

R1

H NH3+

O O

Carbón α

IMÁGENES ESPECULARES

L- aa D- aa

Curva de Valoración de la Glicina

www.um.es/.../Quimica/Practica01/Practica01.htm

H3+N-CHR-COOH

2.34 H3+N-CHR-COOH H3

+N-CHR-COO-

H3+N-CHR-COO-

5.97

H2N-CHR-COO-

9.6 H3

+N-CHR-COO- H2N-CHR-COO-

TITULACIÓN DEL

ÁCIDOGLUTÁMICO Glu

Equivalentes de NaOH

pKCOOH=2.19pKR =4.25pKNH2 =9.67

ESPECIALESÁCIDOSBASICOS

pK’s DE AMINOÁCIDOS

ENLACE PEPTÍDICO

EnlaceAMIDA

CC

ON

H

C

α

α

CC

ON

H

C

α

α

+

-

DipéptidoTripéptidoTetrapéptido…

Oligopéptido

Polipéptido

Ionización de:Gpo. –N terminalGpo. – C TerminalGpo. R de los aa

H

H2N- C- COOH

R

H

H2N- C- COOH +

R

H H

N- C- COOH

R

H O

H2N- C- C

R Enlace peptídico

H2O

+

ESTRUCTURA DE PROTEÍNAS• La variedad de secuencias de aminoácidos

(proteínas) es infinita

• Una proteína de 100 aa puede tener 10020

secuencias diferentes.

• En promedio, una proteína de 300-400 aatiene un peso molecular de 30-45 Kda(30,000 45,000 Da)

ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS

¿QUÉ SON LAS PROTEÍNAS?

polímeros lineales construídos a partir de monómeros llamados aminoácidos, que bajo condiciones fisiológicas tienen una estructuratridimensional definida.

• Son biomóleculas formadas básicamente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno

(Creighton 2000)

CATALIZADORES BIOLÓGICOS

Aumente la rapidez o velocidad de una reacción química o sea, la velocidad de formación del producto.

ENZIMAS

• Los AMINOÁCIDOS son los precursores moleculares de las proteínas y tienen una estructura común.

(Voet, 2004)

(Creighton 2000)

Carbono α: Centro quiral

• Ópticamente activos: Porque pueden rotar la luz polarizada en un plano.

ACTIVIDAD OPTICA: poseen una asimetría tal que no pueden superponerse sobre su imagen en el espejo.

• L ó D• Las proteínas contienen aminoácidos de tipo L.

(Voet, 2004)

CUATRO NIVELES ESTRUCTURALES

http://upload./commons/thumb/2/25/Estructura_proteínas.png/350px-Etructura_proteinas_proteínas .png

ESTRUCTURA PRIMARIA:FORMACIÓN DE UN ENLACE PEPTÍDICO

Una cadena polipeptídica consiste en una cadena lineal de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos.

(Creighton 2000)

ESTRUCTURA SECUNDARIA

Se refiere al ordenamiento espacial de los aminoácidos que se encuentran cerca en la secuencia.

Los aminoácidos, a medida que van siendo enlazados durante la sintesis de proteínas y gracias a la capacidad de giro de sus enlaces, adquieren una disposición espacial estable, la estructura secundaria

(Creighton 2000)

• α- hélice:

Esta estructura se forma al enrollarse helicoidalmente sobre sí misma la estructura primaria. Se debe a la formación de enlaces de hidrógenoentre el -C=O de un aminoácido y el -NH- del cuarto aminoácido que le sigue.

(Creighton 2000; Voet, 2004)

Los aminoácidos forman una cadena en forma de zigzag, denominada disposición en lámina plegada.

• Forma-β

(Creighton 2000; Voet, 2004)

Clases deProteínas:

Fibrosas

Fibrosas: materiales estructurales de células y tejidos.Forma filamentosa o alargadaLa > su función: estructural.El % en: Piel

Tej. ConjuntivoFibras animales: pelo, seda

QueratinaFibroina

ColágenoElastina

A.A. α-Queratina Fibroina Colágeno Elastina (lana) (Seda) (Tendón de Bovino) (Aorta Porcina)

Queratinasα −Queratina

β −Queratina

Estructura de lámina β

Plumas de Aves Escamas de Reptiles

Fibroína

Colágeno

Fig.: Osteoblastos sobre un ribete de osteoide. El osteoide se observa como un material finamente fibrilar de color gris y por debajo del mismo se situa el hueso mineralizado en color negro (Microscopía electrónica x 3400).

ColágenoTropocolágeno

ElastinaLigamentos

Vasos Sanguíneos

Edo. Relajado

Estiramiento

Monómero de elastinaEntrecruzamiento

ESTRUCTURA TERCIARIA

Es su disposición espacial; es decir, el plegamiento de los elementos estructurales secundarios, junto con las disposiciones espaciales de sus cadenas, esto es, el arreglo tridimensional de todos los aminoácidos)

Globulares:.

La cadena se encuentra plegada localmente formando una estructura secundaria (helice α, lámina β, etc.), a su vez estas regiones se pliegan unas sobre otras, para formar la estructura terciaria.

La estructura terciaria informa sobre la disposición de la estructura secundaria de un polipéptido al plegarse sobre sí misma originando una conformación globular.

Esta conformación globular se mantiene estable gracias a la existencia de enlaces entre los radicales R.

ESTRUCTURA TERCIARIAADENILATO CINASA

Modelo de Relleno Modelo de cintas

ESTRUCTURA CUATERNARIA

Las cadenas polipeptídicas se pueden ensamblar en estructuras de múltiples subunidades.

(se presenta en proteínas que contienen más de una cadena polipeptídica, conocidas como subunidades)

(Creighton 2000)

ESTRUCTURAS SECUNDARIAS

N-

-C

-C

-N

Estructura Cuaternaria

Uniones de 2 o más subunidades, monómeros o protómeros).

Proteínas OligoméricasProteína P.M.

No. de Residuos

No. de Cade-nas

Insulina (bovina) 5 733 51 2

Ribonucleasa (páncreas de bovino) 12640 124 1

Mioglobina (corazón de caballo) 16890 153 1

Hemoglobina (humano) 64500 574 4

Hexoquinasa (levadura) 96000 800 4

γ-Globulina (caballo) 149900 1250 4

Glutamato deshidrogenasa (hígado de buey) 1000000 8300 40

Lisozima (clara de huevo) 13930 129 1

Quimotripsina (páncreas de bovino) 22600 241 3

Seroalbúmina (humano) 68500 550 1

1.HOLOPROTEÍNASFormadas solamente por aminoácidos

2.HETEROPROTEÍNASo Proteínas ConjugadasFormadas por una fracción protéica y por un grupo no protéico, que se denomina "grupo prostético

CLASIFICACIÓN DE PROTEÍNAS

Proteína Gpo.Prostético / Característico

Ejemplo

Glucoproteínas Carbohidratos γ−Globulina de la sangre

β−Lipoproteína de la sangre

Caseína de la leche

Hemoglobina

Succinato Deshidrogenasa

Ferritina

Alcohol Deshidrogenasa

Lipoproteínas Lípidos

Hemoproteína Hemo

Metaloproteína Fe,

Zn

Fosfoproteínas Grupo fosfato

Flavoproteína Núcleo de Flavina

Proteínas Conjugadas

La FUNCIÓN de una proteínas es directamente dependiente de su estructura tridimensional.

Por lo tanto, LA ESTRUCTURA DICTA LA FUNCIÓN

Determina la especificidad de interacción con otras moléculas,Determina su función,Determina su estabilidad y tiempo de vida media

DESNATURALIZACIÓN

• Consiste en la pérdida de la estructura terciaria, por romperse los puentes que forman dicha estructura.

• La mayoría de las proteínas biológicas pierden su función biológica cuando están desnaturalizadas, por ejemplo, las enzimas pierden su actividad catalítica, porque los sustratos no pueden unirse más al sitio activo, y porque los residuos del aminoácido implicados en la estabilización de los sustratos no están posicionados para hacerlo.

(Cueto et all., 2007)

Los agentes que provocan la desnaturalización de una proteína se llaman agentes desnaturalizantes.

1. la polaridad del disolvente,2. la fuerza iónica,3. el pH,4. la temperatura.

(Cueto et all., 2007)

Desnaturalización de la estructura trimimensional con urea y reducción de puentes disulfurocon 2-mercaptoetanol.

•La polaridad del disolvente:

La polaridad del disolvente disminuye cuando se le añaden sustancias menos polares que el agua como el etanol o la acetona. Con ello disminuye el grado de hidratación de los grupos iónicos superficiales de la molécula proteica,provocando la agregación y precipitación.

•Aumento de la fuerza iónica del medio:

(por adición de sulfato amónico o urea, por ejemplo) provoca una disminución en el grado de hidratación de los grupos iónicos superficiales de la proteína, ya que estos solutos (1) compiten por el agua y (2) rompen los puentes de hidrógeno o las interacciones electrostáticas, de forma que las moléculas proteicas se agregan y precipitan.

(Cueto et all., 2007)