Este documento describe la estructura y función de las proteínas, incluyendo las proteínas conjugadas, la interacción reversible entre ligando y proteína, las proteínas de unión a oxígeno como la mioglobina y la hemoglobina, y los motores moleculares como la miosina. También cubre la interacción antígeno-anticuerpo y su importancia en técnicas bioquímicas como Western blotting y ELISA.

1. Proteínas III:
Estructura y función
Dra. Ana I. Sotelo 21 de agosto de 2013

2. Proteínas conjugadas
 el grupo prostético de una proteína se vincula con su función

3. interacción ligando-proteína
interacción reversible
 Ligando = molécula que se une a reversiblemente a otra
 Sitio de fijación = sitio de la proteína donde se une el
ligando
es complementario al ligando en tamaño, forma y carácter
la interacción es específica
 Las proteínas son flexibles =
pueden cambiar de
conformación  encaje
inducido = cuando se
adaptan al ligando

4. interacción ligando-proteína
interacción reversible
Expresión de equilibrio P + L  PL
Ka = [PL] = ka
[P] [L] kd
Constante de asociación
[PL] = Ka [L] [P]θ = sitios de fijación ocupados = [PL]
sitios de fijación totales [PL] + [P]
θ = Ka [L] [P] = [L]
Ka [L] [P] + [P] [L] + 1/ Ka 1/ Ka

5. interacción ligando-proteína
constantes de disociación (Kd)

6. cuando el ligando es un gas
 cuando el oxígeno es el ligando se mide la presión parcial de
oxígeno (pO2) porque la concentración de un gas en solución es
proporcional a su presión parcial local en la fase gaseosa
θ = pO2
pO2 + P50
θ = [L]
[L] + Kd

7. proteínas de unión a oxígeno
 el oxígeno puede estar unido
a un grupo prostético hemo

8. grupo hemo
 grupo hemo: anillo protoporfirínico que
coordina un ion Fe2+
 El Fe2+ une oxígeno, el Fe3+ no
 el CO y el NO se unen al Fe2+ del hemo
con mayor afinidad que el O2

9. mioglobina
 el grupo hemo es coordinado por la His en posición 93
(en la hélice H)

10. la estructura proteica afecta la unión
del ligando
 el CO presenta afinidad 20.000 veces
mayor que el O2 por el hemo libre
pero solo 200x por el hemo en la
mioglobina
 la His 67 (His E7 o histidina distal)
coordina al O2 del hemo

11. hemoglobina
 los GR tienen 34% de hemoglobina
 la Hb de sangre arterial está saturada con O2 en un 96 %; la venosa en un 64 %

12. hemoglobina
 la hemoglobina es un
tetrámero formado por dos
subunidades α (de 141
residuos) y dos
subunidades β (de 146
residuos)
 la estructura de cada
subunidad es parecida a la
de la mioglobina, aunque
solo tienen 27 aa en la
misma posición
 la interfase α1-β1 involucra 30
residuos, la α1-β2 19

13. conformación de la hemoglobina
 la hemoglobina en estado R presenta mayor afinidad por el O2; el
O2 estabiliza el estado R
 en ausencia de O2 predomina el estado T o desoxihemoglobina
 el estado T (tenso) está estabilizado por mayor número de
enlaces iónicos en la interfase α1-β2 que el estado R (relajado)

14. unión cooperativa de oxígeno
 la Hb debe unir O2 en los
pulmones y liberarlo en los
tejidos
 la Hb pasa de un estado de
baja afinidad (T) a uno de
alta afinidad (R) cuando une
más moléculas de O2: la
unión de O2 cambia la
afinidad de las subunidades
adyacentes

15. unión cooperativa de ligando
 proteína alostérica: la unión de un ligando afecta las
propiedades de otros sitios de unión

16. unión cooperativa de ligando
ecuación de Hill
Equilibrio P + nL  PLn
Ka = [PLn]
[P] [L] n
Cte asociación
θ = [L]n
[L]n + Kd
θ = [L]n
1- θ Kd
Log θ = n log [L] – log Kd
1- θ

17. carboxihemoglobina
 la unión de CO a una o
dos subunidades de Hb
aumenta la afinidad por
el O2 en las demás
subunidades

18. modelos de mecanismo de unión
en la unión cooperativa
modelo concertado modelo secuencial

19. la hemoglobina también une CO2 y H+
Efecto Bohr
 el CO2 es convertido en
HCO3
- + H+ por la
anhidrasa carbónica; la
hidratación del CO2 hace
que descienda el pH de la
sangre
 a bajo pH disminuye la
afinidad de la Hb por el O2

20. la hemoglobina también une CO2 y H+
Efecto Bohr
 el H+ se une a la His HC3
de la cadena b
 este residuo, protonado a
bajo pH, forma par iónico
con el Asp FG1,
estabilizando el estado T
 también se protona el NH2
terminal
 el CO2 se une al NH2
terminal para dar
carbaminohemoglobina
 la unión de CO2 disminuye
la afinidad de la Hb por el
O2

21. 2,3-DPG (difosfoglicerato)
 se forma a partir del 1,3-DPG (vía
glucolítica) y se encuentra en grandes
cantidades en el eritrocito
 funciona como efector alostérico de
la Hb (modulador heterotrópico)
 disminuye la afinidad de la Hb por el O2

22. unión de 2,3-DPG a la hemoglobina
 en las alturas aumenta la
[2,3-DPG]
 también aumenta en hipoxia
 se ubica entre subunidades β
en el estado T

23. hemoglobina fetal
 La Hb fetal posee mayor afinidad
por el O2 que la Hb materna ya que
debe obtenerlo de la sangre de la
madre
 posee subunidades γ en vez de β

24. anemia falciforme
 La Hb S es resultado de una única sustitución E6V, que hacen que
sea insoluble cuando se desoxigena

25. interacciones complementarias entre
proteínas y ligandos: el sistema inmune

26. estructura de las inmunoglobulinas
 hapteno =
molécula pequeña
unida a una más
grande para servir
como antígeno

27. interacción antígeno-anticuerpo
 epitope es la porción del antígeno que reconoce el anticuerpo
 ajuste inducido: para adaptarse al antígeno, el anticuerpo sufre
ligeros cambios conformacionales
 especificidad: dada por la complementariedad entre el antígeno y
el sitio de fijación (en el anticuerpo)

28. fagocitosis
 cuando la inmunoglobulina reconoce a un agente extraño
(virus, bacterias, etc), lo une y lo dirige a degradación por
células, los macrófagos, que los incorporan por fagocitosis

29.  la reacción antígeno-anticuerpo es la base de numerosas técnicas que
permiten identificar o cuantificar proteínas específicas en muestras complejas
interacción antígeno-anticuerpo:
importante herramienta bioquímica

30. interacción antígeno-anticuerpo:
importante herramienta bioquímica
Western-blotting
ELISA
(enzyme-linked
immunosorbent assay)

31. motores moleculares
miosina
 formada por 6 subunidades: 2 cadenas pesadas y 4 livianas
 dominio globular en el extremo amino-terminal posee sitio de
hidrólisis de ATP: este dominio es el que permite la contracción
muscular

32. filamentos
 la miosina forma los filamentos gruesos
 monómeros de actina G polimerizan dando
largos filamentos de actina F
 actina F, junto a troponina y tropomiosina
forman los filamentos delgados

33. fibra muscular
 actina y miosina forman el 80 % de la masa muscular

34. contracción muscular
 sarcómero = unidad contráctil: banda A + banda I
 en la contracción muscular los discos Z se acercan entre sí
 los filamentos de actina se unen al disco Z, en la unión participan α-actinina,
desmina y vimentina
 en la línea M se organizan los filamentos gruesos; incluyen paramiosina,
proteína C y proteína M; la titina une el filamento grueso a la línea Z

35. contracción
muscular
 los filamentos gruesos de miosina se
deslizan sobre los filamentos
delgados de actina
 la miosina está unida a la actina
 por unión e hidrólisis de ATP la
miosina se libera de la actina, se
mueve y se une a otra molécula de
actina

36. regulación de la contracción muscular
 la troponina y la tropomiosina se unen a los filamentos de actina bloqueando
la unión de la miosina
 la tropomiosina forma filamentos largos a lo largo de los filamentos de actina
 la troponina tiene tres subunidades: la I inhibe la unión de la miosina, la C
une Ca2+ y la T se une a la tropomiosina
 cuando se libera Ca2+ del retículo sarcoplásmico (por estímulo nervioso), se
induce un cambio conformacional que expone los sitios de unión a miosina en
la actina F