BIOQUIMICA DE LAS PROTEINAS

Son polímeros formados por monómeros

llamados aminoácidos.

Hay 20 aminoácidos en la naturaleza, que se

combinan para formar miles de

proteínas (muchos grupos funcionales:

alcoholes, tioles, carboxiamidas, etc.)

Son las macromoléculas más versátiles de los

seres vivos.

Proteínas

Cada proteína tiene:

• Una estructura funcional lógica y propia.

• Ciertas características comunes a las demás

proteínas.

Rompiendo los enlacespeptídicos que ligan losaminoácidos ingeridos,éstos pueden serabsorbidos por el

intestinohasta la sangre yreconvertidos en tejido.

Aminoácidos

Existen en la naturaleza aproximadamente unos300 aminoácidos diferentes, pero solo 20 de ellosson de importancia al encontrarse en la formaciónde las moléculas de proteína de todas las formasde vida: vegetal, animal o microbiana. Estos sonsintetizados a partir de precursores más sencilloso absorbidos como nutrientes.

Aminoácidos

De los 20 aminoácidos que componen las proteínas, ocho se consideran esenciales es decir: como el cuerpo no puede sintetizarlos, deben ser tomados ya listos a través de los alimentos. Si estos aminoácidos esenciales no están presentes al mismo tiempo y en proporciones específicas, los otros aa, no pueden utilizarse para construir las proteínas.

Aminoácidos

ESTEREOQUÍMICA DE LOS AMINOÁCIDOS

ISÓMEROS “Bioquímica” Stryer, Berg y Tymoczko Ed. Reverté, S.A. 2003

Los aa son estructuras tetraédricas

La estructura tridimensional es de crucial importancia para la función

b) En perspectiva

Representación:

a) Tridimensional

“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern Addison Wesley 2002

CLASIFICACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS

11

12

aa

NO POLARES

CON N BÁSICO

ALIFÁTICOS

AROMÁTICOS

POLARES SIN CARGA

CON GRUPOS ÁCIDOS

POLARES CON CARGA

CADENAS LATERALES DE LOS AA

ALIFÁTICOS (Gli, Ala, Val, Leu, Ileu, Pro)

AROMÁTICOS (Phe, Tyr, Trp)

GRUPOS OH, S (Ser, Treo, Cys, Met)

BÁSICOS (His, Arg, Lys)

ÁCIDOS Y SUS AMIDAS (Asp, Glu, Apn, Gln)

AA MODIFICADOS4-hidroxiprolinad-hidroxilisina

AA NO PROTEICOSAc. g-aminobutíricoD-Ala, D-Glu

El más pequeñoFlexibilidad estr.

Hidrofobicidad(interior de prot.)

Dificulta el plegamiento

AMINOÁCIDOS ALIFÁTICOS

“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern Addison Wesley 2002

AMINOÁCIDOS AROMÁTICOS

HidrófoboLigeramente hidrófobosInteracciones hidrofóbicas

Puentes de HidrógenoActividad EnzimáticaAbsorben la luz en el UV (280 nm)

“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern Addison Wesley 2002

AMINOÁCIDOS CON OH O S

Cadenas débilmente polares (algo hidrófilos)Pueden formar puentes de H con el aguaDos cys pueden formar un puente o enlace disulfuro

“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern Addison Wesley 2002

AMINOÁCIDOS BÁSICOS

El menos básicoCat. Enzimát. (H+)

Carga + a pH fisiológico

Muy polares, en la superficie de proteínas

AMINOÁCIDOS ÁCIDOS Y SUS AMIDAS

Carga - a pH fisiológico Polares, cadena lateral sin carga

Hidrófilos, en la superficie de proteínas

“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern Addison Wesley 2002

AA NO PROTEICOSD-Ala, D-Glu

H3N-CH2-CH2-CH2-COO-

+

Ac. g-aminobutírico

( )2

L-Homoserina

L-Ornitina“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

AA MODIFICADOS

OH

4-OH prolina

OH

d-hidroxilisina

Valina (Val) Leucina (Leu) Treonina (Thr) Lisina (Lys) Triptófano(Trp) Histidina (His) Fenilalanina (Phe) Isoleucina (Ile) Arginina (Arg) (Requerida en niños y tal vez

ancianos) Metionina (Met)

Aminoacidos esenciales

Alanina (Ala) Prolina (Pro) Glicina (Gly) Serina (Ser) Cisteína (Cys) Asparagina (Asn) Glutamina (Gln) Tirosina (Tyr) Ácido aspártico (Asp) Ácido glutámico (Glu)

Aminoacidos sintetizados por el cuerpo

PROPIEDADES DE LOS AMINOÁCIDOS

22

Características Ácido-Base de los Aminoácidos

Los grupos α-COOH y α-NH2 de los aminoácidos son capaces de ionizarse (al igual que los grupos-R ácidos y básicos de los aminoácidos). Como resultado de su capacidad de ionización las siguientes reacciones de equilibrio iónico pueden ser escritas:

pK1

R-COOH <——> R-COO– + H+ Ácido

pK2

R-NH3+ <——> R-NH2 + H+

Básico

Las reacciones de equilibrio, según lo escrito arriba, demuestran que los aminoácidos contienen por lo menos dos grupos ácidos débiles. Sin embargo, el grupo carboxilo es un ácido más fuerte que el grupo amino.

A pH fisiológico (alrededor 7.4) el grupo carboxilo no estará protonado y el grupo amino protonado. Un aminoácido con un grupo-R no ionizable sería eléctricamente neutro a este pH. Esta especie se llama un zwitterion.

Como los ácidos orgánicos típicos, la fuerza ácida de los grupos carboxilos, amino y grupos-R ionizables en los aminoácidos se pueden definir por la constante de disociación, Ka o más comúnmente el logaritmo negativo de Ka, la pKa.

La carga neta (la suma algebraica de todos los grupos con carga presentes) de cualquier aminoácido, péptido o proteína, dependerá del pH del ambiente acuoso circundante.

Cuando el pH de una solución de aminoácido o proteínas cambia la carga neta de los aminoácidos también cambiará. Este fenómeno se puede observar durante la titulación de cualquier aminoácido o proteína. Cuando la carga neta de un aminoácido o de una proteína es cero el pH será equivalente al punto isoeléctrico:pi.

A pH ácido: prevalece la especie con carga + A pH básico: prevalece la especie con carga – Hay un valor de pH para el cuál la carga de la

especie es cero. (zwitterión)

pI = pK1 + pK2 para un aa neutro

2

Punto isoeléctrico: valor de pH al cuál la carga neta del aminoácido es cero.

27

Punto isoeléctrico

PÉPTIDOS

Polímeros de aminoácidos de PM menor a 6000 daltons ( <50 aa)

Dipéptido: 2 aa Tripéptido: 3 aa Tetrapéptido: 4 aa Pentapéptido: 5 aa

Extremo N-terminal: comienzo de la cadenaExtremo C-terminal: fin de la cadena

Se nombran desde el extremo N-terminal al C-terminal, usando la terminación il, excepto para el último aa.

Ej: ser-asp-tyr-lis-ala-cys seril-aspartil-tirosil-lisil-alanil-cysteína

NOMENCLATURA

EJEMPLOS:◦ OCITOCINA: hormona que estimula la

contracción del útero.◦ GLUCAGÓN: hormona que tiene acciones

contrarias a la Insulina.◦ ANTIBIÓTICOS◦ GLUTATIÓN: glu-cys-gli, participa en reacciones

Redox de la célula.

PEPTIDOS

PROTEINAS

DEFINICIÓN

Biopolímeros de aminoácidos de mas de 6000daltons, indispensables para la procesos

vitalesde los seres vivos.

Están formadas por C, H, O, N y S.

Por su naturaleza química

SIMPLESCONJUGADAS

CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEINAS

Por la forma que adopta

FIBROSAGLOBULAR

Por su función Biológica

ENZIMASPROTEÍNAS DE TRANSPORTECONTRÁCTILES Y MÓTILES DE DEFENSAREGULADORASNUTRIENTESHORMONAS

PROPIEDADES ÁCIDOS-BASE: punto isoeléctrico.

SOLUBILIDAD:◦ Forman dispersiones en agua◦ Efecto del pH: hace variar la carga.◦ Efecto de las sales:

Baja [ ]: aumenta la solubilidad Alta [ ]: disminuye la solubilidad

◦ Efecto de solventes poco polares: disminuye la solubilidad.

PROPIEDADES DE LAS PROTEINAS

ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL DE LAS

PROTEÍNAS

Las proteínas tienen 4 niveles de organización:

ESTRUCTURA PRIMARIA ESTRUCTURA SECUNDARIA ESTRUCTURA TERCIARIA ESTRUCTURA CUATERNARIA

ESTRUCTURA PRIMARIA

•Hace referencia a:• La identidad de aminoácidos.• La secuencia de aminoácidos.• La cantidad de aminoácidos.

•La variación en un solo aa hace que cambie su función biológica.•Los aa se unen por UNIONES PEPTÍDICAS.

Interacciónes entre aa que se encuentran próximos en la cadena.

La cadena no es lineal, adopta formas en el espacio.

Los aa interaccionan por puentes H.

Tipos de estructuras secundarias: HÉLICE ALFA HOJA PLEGADA BETA AL AZAR.

ESTRUCTURA SECUNDARIA

HELICE ALFA

Los grupos R de los aa se orientan hacia el exterior.

Se forman puentes de H entre el C=O de un aa y el NH- de otro que se encuentra a 4 lugares.

Hay 3.6 aa por vuelta.

Ej: queratina.

HOJA PLEGADA BETA

Los grupos R se orientan hacia arriba y abajo alternativamente.

Se establecen puentes H entre C=O y NH- de aa que se encuentran en segmentos diferentes de la cadena.

Ej. Fibroína (seda)

ESTRUCTURA TERCIARIA

Una cadena con estructura secundaria adquiere una determinada dispoción en el espacio por interacciones entre aa que se encuentran en sitios alejados de la cadena.

Proteínas globulares: se pliegan como un ovillo.

Proteínas fibrosas: tiene aspecto alargado.

Ej: mioglobina

ESTRUCTURA TERCIARIA

ESTRUCTURA CUATERNARIA

Surge de la asociación de varias cadenas con estructuras terciarias.

Intervienen las mismas interacciones que en la estructura terciaria.