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8/6/2019 05 Protein As
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I) Biomolculas 6) Protenas
I-6
PROTENAS
CONCEPTO Y CARACTERSTICAS
Concepto: Se pueden definir como polmeros formados por la unin, mediante enlacespeptdicos, de unidades de menor masa molecular llamadas aminocidos.
Son molculas muy complejas. Su masa molecular es muy elevada, normalmente est
comprendida entre 6000 da y 106 da, son macromolculas. Algunas protenas estnconstituidas por la unin de varios polmeros proteicos que en ocasiones pueden tambin
contener otras molculas orgnicas (lpidos, glcidos, etc). En este ltimo caso reciben elnombre genrico de prtidos.
Las protenas son las molculas orgnicas ms abundantes en las clulas, ms del 50% del
peso seco de la clula son protenas. Estn constituidas, fundamentalmente, por C, H, O y
N y casi todas tienen tambin azufre. Algunas tienen, adems, otros elementos qumicos y
en particular: P, Fe, Zn o Cu. El elemento ms caracterst ico de las protenas es el
nitrgeno. Son los compuestos nitrogenados por excelencia de los seres vivos.
Las protenas son molculas especficas que marcan la individualidad de cada ser vivo.
Son adems de una gran importancia porque a travs de ellas se va a expresar la
informacin gentica, de hecho el dogma central de la gentica molecular nos dice:
DNARNAProtena
FUNCIONES GENERALES
Las protenas estn entre las sustancias que realizan las funciones ms importantes en los
seres vivos. De entre todas pueden destacarse las siguientes:
- De reserva. En general las protenas no tienen funcin de reserva, pero pueden utilizarse
con este fin en algunos casos especiales como por ejemplo en el desarrollo embrionario:
ovoalbmina del huevo, casena de la leche y gliadina del trigo.
- Estructural. Las protenas constituyen muchas estructuras de los seres vivos. Las
membranas celulares contienen protenas. En el organismo, en general, ciertas estructuras-cart lago, hueso- estn formadas, entre otras sustancias, por protenas.
J. L. Snchez Guilln Pgina I-6-1
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I) Biomolculas 6) Protenas
- Enzimtica. Todas las reacciones que se producen en los organismos son catalizadas por
molculas orgnicas. Las enzimas son las molculas que realizan esta funcin en los seres
vivos. Todas las reacciones qumicas que se producen en los seres vivos necesitan su
enzima y todas las enzimas son protenas.
- Homeosttica. Ciertas protenas mantienen el equilibrio osmtico del medio celular y
extracelular.
- Transporte, de gases, como es el caso de la hemoglobina, o de lpidos, como laseroalbmina. Ambas protenas se encuentran en la sangre. Las permeasas, molculas que
realizan los intercambios entre la clula y el exterior, son tambin protenas.
- Movimiento. Actan como elementos esenciales en el movimiento. As, la actina y la
miosina, protenas de las clulas musculares, son las responsables de la contraccin de la
fibra muscular.
- Hormonal. Las hormonas son sustancias qumicas que regulan procesos vitales. Algunas
protenas actan como hormonas, por ejemplo: la insulina, que regula la concentracin de
la glucosa en la sangre.
- Inmunolgica. Los anticuerpos, sustancias
que intervienen en los procesos de defensa
frente a de los agentes patgenos, son
protenas.
LOS AMINOCIDOS
Son las unidades estructurales que constituyen
las protenas. Todos los aminocidos que seencuentran en las protenas, salvo la prolina,
responden a la frmula general que se observa
en la figura.
A partir de ahora nos referiremos
exclusivamente a los aminocidos presentes en
las protenas de los seres vivos. Estos, como
indica su nombre, tienen dos grupos
funcionales caractersticos: el grupo carboxilo
o grupo cido (-COOH), y el grupo amino
(-NH2). La cadena carbonada de los
aminocidos se numera comenzando por el
grupo cido, siendo el carbono que tiene estafuncin el carbono nmero 1, el grupo amino seencuentra siempre en el carbono 2 o carbono .
J. L. Snchez Guilln Pgina I-6-2
Fig. 1 Frmula general de un amino-cido.
Fig. 2 L-prolina; aminocido polar no
ionizable. Es el nico aminocido que no responde
a la frmula general.
COOH
HN C H
COOH
HN C H
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I) Biomolculas 6) Protenas
Por lo tanto, los aminocidos tienen en comn
los carbonos 1 (grupo carboxilo) y 2 (el del
grupo amino) diferencindose en el resto (R) de
la molcula. En la frmula general de la Fig. 1, R
representa el resto de la molcula. R puede ser
desde un simple H- , como en el aminocidoglicocola, a una cadena carbonada ms o
menos compleja en la que puede haber otros
grupos aminos o carboxilo y tambin otras
funciones (alcohol, tiol, etc.). Las protenas
delos seres vivos slo tienen unos 20
aminocidos diferentes, por lo que habr
nicamente 20 restos distintos. Es de destacar
el hecho de que en todos los seres vivos slo se
encuentren los mismos 20 aminocidos. En
ciertos casos muy raros, por ejemplo en losvenenos de algunas serpientes, podemos
encontrar otros aminocidos diferentes de
estos 20 e incluso aminocidos que no siguen
la frmula general.
La mayora de los aminocidos pueden
sintetizarse unos a partir de otros, pero existenotros, aminocidos esenciales, que no pueden
ser sintetizados y deben obtenerse en la dietahabitual. Los aminocidos esenciales son
diferentes para cada especie, en la especie
humana, por ejemplo, los aminocidos
esenciales son diez: Thr, Lys, Arg, His, Val,
Leu, Ileu, Met, Phe y Trp.
CLASIFICACIN DE LOS AMINOCIDOS
En funcin de sus caractersticas qumicas,
los aminocidos se clasifican en:
Grupo I: Aminocidos apolares. Aminocidos cuyo resto R no es polar. Esto es, no posee
cargas elctricas en R al tener en l largas cadenas hidrocarbonadas. Estos aminocidos, si
estn en gran abundancia en una protena, la hacen insoluble en agua.
Grupo II: Aminocidos polares no ionizables. Poseen restos con cortas cadenas
hidrocarbonadas en las que hay funciones polares (alcohol, tiol o amida). Contrariamente algrupo anterior si una protena los tiene en abundancia ser soluble en agua.
J. L. Snchez Guilln Pgina I-6-3
Fig. 3 L-leucina; aminocido no polar.
COOH
H2N C CH2 CH
H
CH3
CH3
COOH
H2N C CH2 CH
H
CH3
CH3
Fig. 4 L-tirosina; aminocido polar no
ionizable.
COOH
H2N C CH2
H
OH
COOH
H2N C CH2
H
OH
Fig. 5 L-Glutmico; aminocido polar
ionizable cido.
COOH
H2N C CH2 CH2 COOH
H
COOH
H2N C CH2 CH2 COOH
H
Fig. 6 L-Arginina; aminocido polar
ionizable bsico.
COOH
H2N C CH2 CH2 COOH
H
COOH
H2N C CH2 CH2 COOH
H
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I) Biomolculas 6) Protenas
Grupo III: Aminocidos polares cidos. Pertenecen a
este grupo aquellos aminocidos que tienen ms de un
grupo carboxilo. En las protenas, si el pH es bsico o
neutro, estos grupos se encuentran cargados negativa-
mente.
Grupo IV: Aminocidos polares bsicos. Son aquellos
aminocidos que tienen otro u otros grupos aminos. En
las protenas, estos grupos amino, si el pH es cido o
neutro, estn cargados positivamente.
ASIMETRA DE LOS AMINOCIDOS
Excepto en la glicocola, en el resto de los aminocidos
el carbono (el carbono que lleva la funcin amino) esasimtrico. La molcula ser pticamente activa y
existirn dos configuraciones: D y L. Normalmente en
los seres vivos slo encontramos uno de los ismeros
pticos. Por convenio se considera que los aminocidos
presentes en los seres vivos pertenecen todos ellos a la
serie L. No obstante, en los microorganismos (paredes
bacterianas, antibiticos generados por bacterias)
existen aminocidos no proteicos pertenecientes a la
serie D.
J. L. Snchez Guilln Pgina I-6-4
Fig. 8 Ionizacin del grupo amino
suplementario de un aminocido polar
ionizable cido.
Fig. 9 Ionizacin del grupo aminosuplementario de un aminocido polar
ionizable bsico.
H2O
OH-
COOH
H2N C CH2 CH2 CH2 CH2 NH2
H
COOH
H2N C CH2 CH2 CH2 CH2 NH2
H
COOH
H2N C CH2 CH2 CH2 CH2 NH3
H
COOH
H2N C CH2 CH2 CH2 CH2 NH3
H
COOH
H2N C CH2 COOH
H
COOH
H2N C CH2 COOH
H
COOH
H2N C CH2 COO
H
COOH
H2N C CH2 COO
H
H2O
H3O
+
Fig. 10 Asimetra de los aminocidos. Todos los aminocidos, excepto la glicocola, son asimtricos. De las dos
formas, la D y la L, en los seres vivos slo existe, normalmente, la L.
C
C N
O
OH
H
R
H2
C
C
O
OH
H
R
NH2
L aminocidoD aminocido
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I) Biomolculas 6) Protenas
J. L. Snchez Guilln Pgina I-6-5
COOH
H2N-C-CH3
H
COOH
H2N-C-CH3
H
COOH
H2N C CH2 CH
H
CH3
CH3
COOH
H2N C CH2 CH
H
CH3
CH3
COOH
H2N C CH
H
CH3
CH3
COOH
H2N C CH
H
CH3
CH3
COOH
H2N C CH CH2
H
CH3
CH3
COOH
H2N C CH CH2
H
CH3
CH3
COOH
H2N C CH2
H
COOH
H2N C CH2
H
COOH
H2N C CH2 CH2
H
S CH3
COOH
H2N C CH2 CH2
H
S CH3
Alanina-Ala Leucina-Leu Valina-Val
Isoleucina-Ile
Fenilalanina-Phe
Metionina-Met
Aminocidos del Grupo I (apolares)
COOH
HN C H
COOH
HN C H
Prolina-Pro
COOH
H2N C CH2
HNH
COOH
H2N C CH2
HNH
Triptfano-Trp
COOH
H2N C CH2 COOH
H
COOH
H2N C CH2 COOH
H
COOH
H2N C CH2 CH2 COOH
H
COOH
H2N C CH2 CH2 COOH
H
COOH
H2N C CH2
H NH
N
COOH
H2N C CH2
H NH
N
COOH
H2N C CH2 CH2 CH2 NH C NH2
H NH
COOH
H2N C CH2 CH2 CH2 NH C NH2
H NH
COOH
H2N C CH2 CH2 CH2 CH2 NH2
H
COOH
H2N C CH2 CH2 CH2 CH2 NH2
H
Aminocidos del Grupo III
(polares ionizables cidos)
Aminocidos del Grupo IV
(polares ionizables bsicos)
Asprtico-Asp
Glutmico-Glu
Histidina-His
Arginina-Arg
Lisina-Lys
Glicocola-Gly
Aminocidos del Grupo II (polares no ionizables)
COOH
H2N C H
H
COOH
H2N C H
H
COOH
H2N C CH2 OH
H
COOH
H2N C CH2 OH
H
COOH
H2N C CH CH3
H OH
COOH
H2N C CH CH3
H OH
COOH
H2N C CH2
H
OH
COOH
H2N C CH2
H
OH
COOH
H2N C CH2 SH
H
COOH
H2N C CH2 CH2-C
H
O
NH2
Serina-Ser Treonina-Trp
Tirosina-Tyr
Asparragina-Asn
Cistena-Cys
COOH
H2N C CH2 C
H
O
NH2
COOH
H2N C CH2 C
H
O
NH2Glutamina-Gln
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I) Biomolculas 6) Protenas
EL ENLACE PEPTDICO
Cuando reacciona el grupo cido de un aminocido con el grupo amino de otro ambosaminocidos quedan unidos mediante un enlace peptdico. Se trata de una reaccin de
condensacin en la que se produce una amida y una molcula de agua. La sustancia queresulta de la unin es un dipptido.
CARACTERSTICAS DEL ENLACE PEPTDI CO
10) El enlace peptdico es un enlace covalente que se establece entre un tomo de carbono
y un tomo de nitrgeno. Es un enlace muy resistente, lo que hace posible el gran tamao y
estabilidad de las molculas proteicas.
J. L. Snchez Guilln Pgina I-6-6
Fig. 12 Reaccin de formacin del enlace peptdico.
H N C C O H
H R1
H O
H N C C O H
H R2
H O
+
H N C C
H R1
H O
N C C O H
H R2
H O
H2O
Aminocido 1 Aminocido 2
dipptido
Fig. 13 El enlace C-N se comporta como un doble enlace y no permite el giro.
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I) Biomolculas 6) Protenas
20) Los estudios de Rayos X de las protenas han llevado a la conclusin de que el enlace
C-N del enlace pept dico se comporta en cierto modo como un doble enlace y no es
posible, por lo tanto, el giro libre alrededor de l.
30) Todos los tomos que estn unidos al carbono y al nitrgeno del enlace peptdico
mantienen unas distancias y ngulos caractersticos y estn todos ellos en un mismoplano.
PPTIDOS, POLIPPTIDOS y PROTENAS
Cuando se unen dos aminocidos mediante unenlace peptdico se forma un dipptido. A cada
uno de los aminocidos que forman el dipptido
les queda libre o el grupo amino o el grupo
carboxilo. A uno de estos grupos se le podr unirotro aminocido formndose un tripptido. Si el
proceso se repite sucesivamente se formar un
polipptido. Cuando el nmero de aminocidosunidos es muy grande, aproximadamente a partirde 100, tendremos una protena.
2 aa Dipptido
3 aa Tripptido
de 4 a 10 aa Oligopptido
de 10 a 100 aa Polipptido
ms de 100 aa Prote na
Toda cadena polipeptdica tendr en uno de sus extremos un aminocido con el grupo
amino libre. Este ser el aminocido amino terminal (H-). En el otro extremo quedar libre el
J. L. Snchez Guilln Pgina I-6-7
Fig. 14 Caractersticas del enlace peptdico.
Fig. 15 Modelo de esferas de la insulina, un
pptido.
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I) Biomolculas 6) Protenas
grupo carboxilo del ltimo aminocido,
aminocido carboxilo terminal (-OH). Toda
cadena proteica tendr por lo tanto una
polaridad indicada mediante una H- y un -OH.
Ejemplo:
H-Gly-Ala-Pro-Leu-Trp-Met-Ser-OH.
Muchas sustancias naturales de gran
importancia son pptidos; por ejemplo: ciertashormonas, como la insulina, que regula las
concentraciones de glucosa en la sangre y que
est formada por dos cadenas de 21 y 30
aminocidos unidas por puentes disulfuro; laencefalina (5 aminocidos) que se produce en
las neuronas cerebrales y elimina la sensacinde dolor o las hormonas del lbulo posterior de
la hipfisis: vasopresina y oxitocina (9 aa) que
producen las contracciones del tero durante el
parto; tambin son pptidos algunos antibiticos
como la gramicidina.
ESTRUCTURA O CONFORMACIN DE LAS
PROTENAS
La conformacin de una protena es la
disposicin espacial que adopta la molcula
proteica. Las cadenas peptdicas, en condicio-
nes normales de pH y temperatura, poseen
solamente una conformacin y sta es la
responsable de las importantes funciones que
realizan.
La compleja estructura de las protenas puedeestudiarse a diferentes niveles. A saber: prima-
rio, secundario, terciario y cuaternario.
I) NIVEL O ESTRUCTURA PRIMARIA- Viene
dada por la secuencia: orden que siguen los
aminocidos de una protena. Va a ser de gran
importancia, pues la secuencia es la que
determina el resto de los niveles y como
consecuencia la funcin de la protena.
La alteracin de la estructura primaria por eliminacin, adicin o intercambio de los ami-
J. L. Snchez Guilln Pgina I-6-8
Fig. 18 La insulina, una hormona de
carcter peptdico, est formada por dos cadenas
polipeptdicas.
Fig. 17 Modelo de bolas de la ubicuitina,
una protena.
Fig. 16 Modelo de barras y esferas de la
oxitocina, una hormona peptdica.
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I) Biomolculas 6) Protenas
nocidos puede cambiar la configuracin
general de una protena y dar lugar a una
protena diferente. Como, adems, la funcin
de la protena depende de su estructura, un
cambio en la estructura primaria podr
determinar que la protena no pueda realizar sufuncin. Veamos, a continuacin, un ejemplo
de estructura primaria:
H-Ala-Gly-Ser-Lys-Asp-Asn-Cys-Leu-Met-Ala-
Ile-Trp-Gly-......-Pro-Asn-Glu-OH
II) NIVEL O ESTRUCTURA SECUNDARIA- Las
caractersti cas de los enlaces peptdicos
imponen determinadas restricciones que
obligan a que las protenas adopten unadeterminada estructura secundaria.
sta puede ser en hlice , hlice de colgeno o
en conformacin . Es de destacar que las tres
son configuraciones en hlice diferenciandose
en el nmero de aminocidos por vuelta (n) y enel dimetro de la hlice. En la hlice , n=4; en
la hlice de colgeno, n=3 y en la conformacin
, n=2. A continuacin estudiaremos solo lahlice y la conformacin por ser las
configuraciones ms frecuentes.
a) Estructura en hlice . Se trata de la forma
ms simple y comn. En este tipo de estructura
la molcula adopta una disposicin helicoidal,
los restos (R) de los aminocidos se sitan hacia
el exterior de la hlice y cada 3,6 aminocidos
sta da una vuelta completa.
Este tipo de organizacin es muy estable, por-
que permite la formacin de puentes de
hidrgeno entre el grupo C=O de un
aminocido y el grupo N-H del cuarto
aminocido situado por debajo de len la hlice.
b) Conformacin . Se origina cuando la molcu-
la proteica, o una parte de la molcula, adoptan
una disposicin en zig-zag. La estabilidad seconsigue mediante la disposicin en paralelo de
varias cadenas con esta conformacin, cadenas
J. L. Snchez Guilln Pgina I-6-9
Fig. 20 1) Hlices alfa; 2) conformaciones
beta; 3) enlaces de hidrgeno; 4) puentes
disulfuro; 5) zonas irregulares.
Fig. 21 Hlice alfa. Mediante flechas se
indican algunos enlaces de hidrgeno. R) restos delos aminocidos.
Fig. 19 Modelo de cintas de la ubicuitina.
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I) Biomolculas 6) Protenas
que pueden pertenecer a protenas
diferentes o ser partes de una misma
molcula. De esta manera pueden
establecerse puentes de hidrgeno entre
grupos C=O y -N-H. Los restos van que-
dando alternativamente hacia arriba y haciaabajo. No obstante, si la molcula presenta
prximos entre s restos muy voluminosos o
con las mismas cargas elctricas se
desestabilizar.
Una molcula no tiene que
estar constituida exclusi-
vamente por un tipo deconformacin. Lo normal
es que las molculas protei-
cas presenten porcionescon hlices , otras partes
con conformaciones y
partes que no tienen una
conformacin definida yque se llaman zonas
irregulares.
III) NIVEL O ESTRUCTURA TERCIARIA- Las protenas no se disponen linealmente en el
espacio sino que normalmente sufren plegamientos que hacen que la molcula adopte una
estructura espacial tridimensional llamada estructura terciaria. Los pliegues que originan la
estructura terciaria se deben a ciertos aminocidos, como: la prolina, la serina y la
isoleucina, que distorsionan la hlice generando
una curvatura.
La estructura terciaria se va a estabilizar por laformacin de las siguientes interacciones:
1) Enlaces o puentes de hidrgeno.2) Interacciones cido base.3) Puentes disulfuro.
Estos ltimos se forman entre grupos -SHpertenecientes a dos molculas de cistena quereaccionan entre s para dar cistina.
-Cis-SH + HS-Cis- ----- -Cis-S-S-Cis-
J. L. Snchez Guilln Pgina I-6-10
Fig. 23 Conformacin beta o lmina plegada beta. En la figura se
observan dos fragmentos de lmina plegada beta asociados por enlaces de
hidrgeno.
Fig. 24 Estructura de una protena. a) hlices
alfa; b) conformaciones beta; c) zonas irregulares.
Fig. 22 Visin superior de una hlice alfa. Los
nmeros indican los aminocidos.
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I) Biomolculas 6) Protenas
En la estructura terciaria los restos se van adisponer en funcin de su afinidad con elmedio. En medio acuoso, los restos hidrfobosse sitan hacia el interior de la molculamientras que los restos hidrfilos lo hacen hacia
el exterior.
Bsicamente se distingen dos tipos deestructura terciaria: la filamentosa y la globular,aunque muchos autores consideran que lasprotenas filamentosas son protenas quecarecen de estructura terciaria.
Las protenas con conformacin filamentosasuelen tener funcin estructural, de proteccin
o ambas a la vez y son insolubles en agua y ensoluciones salinas. Por ejemplo, tienen estaconformacin: la beta-queratina, el colgeno yla elastina.
Las protenas con conformacin globular suelen ser solubles en agua y/o en disolucionessalinas. Son globulares las enzimas, las protenas de membrana y muchas protenas confuncin transportadora.
Las protenas globulares suelen tener diferentes fragmentos con alfa-hlices y
conformaciones beta, pero las conformaciones beta suelen disponerse en la periferia y lashlices alfa en el centro de la molcula. Adems, las protenas globulares se doblan de talmanera que, en solucin acuosa, sus restos hidrfilos quedan hacia el exterior y loshidrfobos en el interior y, por el contrario, en un ambiente lipdico, los restos hidrfilosquedan en el interior y los hidrfobos en el exterior.
IV) ESTRUCTURA CUATERNARIA- Cuandovarias cadenas de aminocidos, iguales odiferentes, se unen para formar un edificioproteico de orden superior, se disponen segn
lo que llamamos estructura cuaternaria.Tambin se considera estructura cuaternaria launin de una o varias protenas a otrasmolculas no proteicas para formar edificiosmacromolculares complejos. Esto es frecuenteen protenas con masas moleculares superioresa 50.000
Cada polipptido que interviene en la formacinde este complejo proteico es un protmero y
segn el nmero de protmeros tendremos:dmeros, tetrmeros, pentmeros, etc.
J. L. Snchez Guilln Pgina I-6-11
Fig. 25 Estructura terciaria de una protena.
a) hlices alfa b) conformaciones beta; c) zonas
irregulares.
Fig. 26 Los anticuerpos tienen estructura
cuaternaria pues estn formados por la unin,
mediante puentes disulfuro, de cuatro protmeros
o dominios; dos de cadena larga y dos de cadenacorta
Glcido Glcido
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I) Biomolculas 6) Protenas
La asociacin o unin de las molculas queforman una estructura cuaternaria, se consiguey mantiene mediante enlaces de hidrgeno,fuerzas de Van der Waals, interaccioneselectrostticas y algn que otro puentedisulfuro.
Un ejemplo de estructura cuaternaria es lahemoglobina, formada por las globinas o parteproteica (dos cadenas alfa y dos cadenas beta,con un total de 146 aminocidos) ms la parteno proteica o grupos hemo. O los anticuerpos,formados tambin por cuatro cadenas, doscadenas cortas y dos largas.
PROPIEDADES DE LAS PROTENAS
Las propiedades de una protena, incluso su carga elctrica, dependen de los restos oradicales de los aminocidos que quedan en su superficie y que podrn interaccionarmediante enlaces covalentes o no covalentes con otras molculas. A continuacin veremoslas propiedades ms importantes:
Solubilidad. Las protenas solubles en agua, al ser macromolculas, no formanverdaderas disoluciones sino dispersiones coloidales. Cada macromolcula proteicaqueda rodeada de molculas de agua y no contacta con otras macromolculas
gemelas con lo que no puede producirse la precipitacin.
Especificidad. La especificidad de las protenas puede entenderse de dos maneras.Por una parte, existe una especificidad de funcin. Esto es, cada protena tiene unafuncin concreta, diferente, normalmente, de la del resto de las molculas proticas.Esta es la razn de que tenganos tantas protenas distintas, unas 100 000. Ahorabien, ciertas protenas que realizan funciones similares en los seres vivos, porejemplo: la hemoglobina de la sangre, presentan diferencias entre las distintasespecies. Estas diferencias se han producido como consecuencia del procesoevolutivo y cada especie o incluso cada individuo, puede tener sus propiasprotenas especficas. No obstante, estas diferencias se producen en ciertas
regiones de la protena llamadas sectores variables de las que no dependedirectamente se funcin. Mientras que otros sectores, de los que si depende lafuncin de la protena, tienen siempre la misma secuencia de aminocidos. Laespecificidad de las protenas depender por lo tanto de los sectores variables y aellos se deben, por ejemplo, los problemas de rechazos en los transplantes derganos.
Por ejemplo: La insulina consta de 51 aminocidos en todos los mamferos, queestn distribuidos en dos cadenas, de 21 y 30 aminocidos respectivamente, unidasmediante dos enlaces disulfuro; de stos 51 aminocidos, la mayora son los
mismos en todas las especies, pero unos pocos (tres de la cadena corta) varan deunas a otras.
J. L. Snchez Guilln Pgina I-6-12
Fig. 27 Modelo de anticuerpo.
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I) Biomolculas 6) Protenas
Los diferentes papeles biolgicos de stasmolculas van a depender de la forma queadopten en su conformacin espacial.
DESNATURALIZACIN DE LAS PROTENAS
Las alteraciones de la concentracin, del gradode acidez, de la temperatura (calor); puedenprovocar la desnaturalizacin de las protenas.La desnaturalizacin es una prdida total oparcial de los niveles de estructura superiores alprimario y se debe a la desaparicin de losenlaces dbiles tipo puente de hidrgeno, Vander Waals, etc. y en realidad no afecta a losenlaces peptdicos y por tanto a la estructura
primaria. Sin embargo al alterarse suconformacin espacial, la protena perder sufuncionalidad biolgica.
En las protenas globulares, solubles en agua,la desnaturalizacin est acompaada de unaprdida de la solubilidad y la consiguienteprecipitacin de la disolucin.
Puede existir una renaturalizacin casi siempre,
excepto cuando el agente causante de ladesnaturalizacin es el calor (coagulacin de laleche, huevos fritos, "permanente" del cabello,etc.).
RELACIN ENTRE LA CONFORMACIN Y LAACTIVIDAD DE LAS PROTENAS
La funcin de las protenas depende de suconformacin. Algunas protenas, particular-
mente las enzimas, tienen una o varias zonasen su molcula de las que depende su funcinllamadas: centro activo o locus. El centro activode la protena acta unindose a la molculasobre la que se va a realizar la tranformacin,molcula que llamaremos ligando, que debeencajar en el centro activo.
El ligando y el centro activo interaccionan mediante fuerzas qumicas. Estas interaccionesse deben a que ciertos radicales de los aminocidos de la protena, que estn en el centro
activo de la molcula, tienen afinidad qumica por determinados grupos funcionalespresentes en el ligando. Algunas veces la unin protena- ligando es irreversible comoocurre con las reacciones antgeno-anticuerpo. Otras veces es perfectamente reversible.
J. L. Snchez Guilln Pgina I-6-13
Fig. 29 Variacin de la actividad de una
enzima con la temperatura. A partir de 451C la
enzima se desnaturaliza, por alterarse suconformacin, y al destruirse el centro activo deja
de actuar.
Actividadenzimti
ca
Temperatura ptima
Fig. 30 Variacin en la actividad de una
enzima medida en funcin de la cantidad de
substrato (ligando) transformado a 37oC. En t se
ha aumentado la temperatura hasta 70oC.
t
Variacin
delaactividadenzimtica
tiempo
Fig. 28 Diferencias en la estructura primaria
de la insulina de diferentes vertebrados.
B30A10A9A8
AlaValSerAlaVaca
AlaThrAsnHisPollo
AlaValGlyAlaCarnero
AlaIleGlyThrCaballo
ThrIleSerThrHombre
AlaIleSerThrCerdo
Aminocidos
Especies
-
8/6/2019 05 Protein As
14/14
I) Biomolculas 6) Protenas
Los aminocidos cuyos restos constituyen el centro activo pueden estar muy distantesunos de otros en la secuencia primaria de la protena, pero que debido a los pliegues yrepliegues de la estructura terciaria, quedan localizados, espacialmente, muy prximos unosde otros y, sobre todo, formando una especie de hueco donde encajar el ligando.
El resto de los aminocidos de la protena
tienen como misin mantener la forma y laestructura que se precisa para que el centroactivo se encuentre en la posicin correcta.Para que una protena y un ligando se unan ose reconozcan deben establecerse entre ambasmolculas varios puntos de interaccin del tipoenlaces dbiles, especialmente fuerzas de Vander Waals, puentes de hidrgeno, etc.
La conformacin de una protena y por lo
tanto su centro activo y su funcin pueden alte-rarse si se producen cambios en las estructuraprimaria. As , por ejemplo, en la anemia falciforme, el 61 aminocido de una de las cadenasproteicas que forman la hemoglobina, el glutmico, ha sido sustitudo por valina. Comoconsecuencia la hemoglobina pierde su funcionalidad y no puede transportarconvenientemente el oxgeno y los heritrocitos (glbulos rojos) adquieren forma de hoz.
Como ya hemos visto, la conformacin puede tambin alterarse si la protena sedesnaturaliza por la accin de agentes como el calor y los cidos y las bases fuertes. Ladesnaturalizacin irreversible destruye el centro activo y la prote na no puede ya realizar su
funcin.
Fig. 31 Ajuste entre el ligando y el
centro activo de una enzima.
coenzima
sustrato
enzima
Ligando o sustrato
centro activo