Estructura de Proteínas

1. Universidad Central de Venezuela
Facultad de Medicina
Escuela de Medicina Luis Razetti
Cátedra de Bioquímica
Tema 2:
Estructura y Función de las
Proteínas (1/5)
Dra. Vanessa Miguel
vanessa.miguel@ucv.ve
@bioquitips
Noviembre 2011

2. ¿Por Qué estudiar las proteínas?

3. Proteínas y enfermedad
Ausencia o
deficiencia
Exceso de una Incorrecto
de una
proteína plegamiento
proteína
de la proteína
Enfermedad

4. Plegamiento incorrecto de proteínas en
enfermedades neurodegenerativas

5. Proteínas..nos podemos preguntar…
 ¿Dónde se forman?
 ¿Cómo son?
 ¿Cuántas son?
 ¿Cómo se estudian?
 ¿Qué funciones realizan?
 ¿Cómo se relacionan con la salud y la enfermedad?
 ¿Cómo pueden evitarse las enfermedades por
deficiencia o por exceso en la alimentación?
Y muchas más…

6. Proteínas
 Macromoléculas orgánicas.
 Constituidas por C, H, O, N y S.
 Peso, tamaño y forma variable.
 Abundantes en los tipos celulares (una célula
humana 10.000 proteínas distintas).
 Funciones diversas: metabolismo, contracción
muscular, respuesta inmunológica, crecimiento,
transporte, catálisis enzimática, funciones de sostén
(huesos), etc.
 Polímeros lineales de L-aminoácidos.

7. Formas, tamaño y peso variables

8. Funciones

9. Fórmula General de los Aminoácidos
H
+H3N C COOH
R

10. Fórmula General de los Aminoácidos
R
C (central)
Grupo amino
CH
Grupo carboxilo
Átomo de Hidrógeno
NH3+ COOH
Cadena lateral R

11. ¿Cuál de las siguientes moléculas es un α-
aminoácido?

12. Aminoácidos
1. Glicina 11. Treonina
2. Alanina 12. Tirosina
3. Valina Cadena 13. Cisteína
4. Leucina Lateral 14. Arginina
5. Isoleucina o 15. Lisina
6. Prolina Grupo 16. Histidina
7. Fenilalanina R 17. Acido Aspártico
8. Triptófano 18. Acido Glutámico
9. Metionina 19. Asparagina
10. Serina 20. Glutamina
•Se conocen otros 150 aminoácidos pero NO forman parte de las proteínas.

14. Ejemplos de algunos aminoácidos

15. Aminoácidos
Dos propiedades importantes que los distinguen
son:
 Polaridad. Si un aminoácido es polar o no -
polar influye como interactúa con el agua.
 Carga. Si tienen o no carga. Algunos
aminoácidos pueden ionizarse para tener
cargas positivas, otros se ionizan con cargas
negativas.

16. Clasificación de los Aminoácidos

17. Enlace Peptídico
•Entre el COOH de un aminoácido y el grupo amino NH3+ de otro aminoácido.
•Reacción de deshidratación.
•Enlace covalente tipo amida
•Carácter de doble enlace parcial
•Configuración Trans. •Imposibilidad de rotación.

18. Enlace peptídico

19. Polímeros Lineales de L-Aminoácidos

20. Macromoléculas orgánicas
Péptidos hasta 102 monómeros, proteínas > 102

21. Esteroisomería de los aminoácidos
 Cuando cuatro grupos diferentes están
unidos a un átomo de carbono, como el
carbono α de los aminoácidos (excepto la
glicina), resultan dos isómeros posibles, que
son imágenes especulares no superponibles.
 Isómeros ópticos: en general, una molécula
con n centros quirales tiene 2n
estereoisómeros
 Esta característica es importante en los
sistemas biológicos.

23. Dos moléculas son enantiómeros sino se sobreponen una
con otra, sin importar cuanto se roten en el espacio

24. Esteroisomería de los aa
 Todos los aminoácidos excepto la glicina poseen un
carbono asimétrico.
 Esto hace que presenten esteroisomería, cada
aminoácido posee dos esteroisómeros según
como sea la colocación del grupo NH3+.
 Si el grupo NH3+ se sitúa a la derecha
tendrá configuración D, si se sitúa a la izquierda
tendrá configuración L (con base a la
conformación del gliceraldehido).
 Los aminoácidos que forman las proteínas son
todos de configuración L.

25. Esteroisomería de los aa

26. Isómeros alanina

28. Actividad óptica
 La presencia del carbono asimétrico, además
les da a los aminoácidos actividad óptica, es
decir en disolución son capaces de desviar el
plano de polarización de la luz.
 Si lo desvían hacia la derecha (+) se
llaman dextrógiros, si lo desvían hacia la
izquierda (-) levógiros.

29. Estructura de las Proteínas

30. Estructura de Proteínas
 La estructura tridimensional de las proteínas
viene determinada por su secuencia de aa
 La función de una proteína depende de su
estructura tridimensional, la cual es única
 Las fuerzas más importantes que estabilizan
la estructura tridimensional son interacciones
no covalentes

31. Niveles de Organización
• Estructura primaria.
• Estructura secundaria.
• Estructura terciaria.
• Estructura cuaternaria.

32. Estructura primaria
 Secuencia de aminoácidos.
 Especificada en el DNA.
 Determina la forma que adopta la proteína

33. Estructura primaria
Es la secuencia de sus aminoácidos. Por convención el
orden de escritura es siempre desde el grupo amino-
terminal hasta el carboxilo final

34. Estructura de Proteínas
 Sólo una fracción (~105) de las posibles secuencias
(>10400 ) de aa es una proteína “nativa”, codificada
por un gen y fabricada en una célula
¿Qué tienen de peculiar esas secuencias?
 Se pliegan, como resultado de las interacciones
laterales entre los aa, formando estructuras
específicas
 Cadenas aleatorias de aa sintetizadas
artificialmente usualmente no tienen un plegamiento
bien definido

35. Plegamiento de Proteínas
Proceso secuencial espontáneo
Impulsado por interacciones no covalentes

36. Plegamiento de las Proteínas

37. Plegamiento de las Proteínas

38. Plegamiento de las Proteínas
Conformación Nativa:
Estructura tridimensional con actividad biológica

39. Plegamiento de las proteínas

41. Conformación
 La disposición espacial de los átomos de una
proteína
 Se refiere a un estado estructural que puede
interconvertirse con otros sin romper enlaces
covalentes
 Un cambio de conformación puede ser el
resultado de la rotación de los enlaces sencillos
 De entre las innumerables conformaciones
posibles, siempre hay una que es la más
estable

42. Interacciones implicadas en el plegamiento
 Enlaces de hidrógeno internos
 Interacciones electrostáticas (o puentes salinos)
entre grupos cargados de las cadenas laterales
(Glu, Asp, Lys, Arg, etc)
 Interacciones de Van der Waals. Las proteínas
están tan densamente empaquetadas que
permiten el máximo contacto entre los átomos
de las cadenas laterales

43. Interacciones implicadas en el plegamiento
 Restricciones impuestas por el propio enlace
peptídico
 Interacciones hidrofóbicas. En un ambiente
polar (agua) los grupos hidrófobos se agrupan
en el interior de la molécula de proteína.
 Enlaces disulfuro. Contribuyen a estabilizar la
estructura tridimensional de la proteína

44. Estructura de las Proteínas
Enlaces no covalentes que permiten y estabilizan
la estructura de las proteínas

45. Estructura de Proteínas

46. Niveles de Organización (continuará..)
• Estructura primaria.
• Estructura secundaria.
• Estructura terciaria.
• Estructura cuaternaria.