Este documento describe los diferentes niveles de organización estructural de las proteínas, incluyendo la estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria. También explica métodos para determinar las estructuras de proteínas como cristalografía de rayos X y resonancia magnética nuclear. Incluye ejemplos de estructuras secundarias como hélices alfa y hojas plegadas beta.

1. NIVELES DE ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DE
LAS PROTEÍNAS:
TRABAJO FINAL PARA
EL CURSO DE BIOINFORMÁTICA
FACULTAD DE CIENCIAS 2011
Educación Permanente
2011
1

2. NIVELES DE ORGANIZACIÓN
ESTRUCTURAL DE LAS PROTEÍNAS:
1) PRIMARIA
2) SECUNDARIA
3) TERCIARIA
4) CUATERNARIA

3. Métodos para determinar las estructuras:
a) Cristalografía, difracción de rayos X, microscopía.
b) RNM (resonancia nuclear magnética).
c) Modelado por computadoras.
d) Bases de datos estructurales, ejemplo PDB Bank para obtener
estructuras que ya han sido determinadas.
NOTA : LAS ESTRUCTURAS APORTADAS POR EL PDB pueden ser
visualizadas por programas de computadora como por ejemplo:
1) Jmol y 2) Ligand explorer.
3

4. ESTRUCTURA PRIMARIA:
 Es el ordenamiento lineal de los residuos de α-aa en
la cadena polipeptídica y la localización de los
puentes disulfuro .
 Corresponde a la naturaleza de los aminoácidos y las
cantidades de ellos presentes (es decir, cuáles
aminoácidos y cuántos de cada tipo aparecen en la
secuencia de la proteína).
4

5. En cuanto a la naturaleza y al número de residuos de
aa, tenemos que con 20 posibilidades diferentes para
cada residuo de aa en una cadena polipeptídica, es
posible un número enorme de moléculas proteicas
diferentes. Para una proteína de n residuos, hay 20n
secuencias posibles.
5

6. Enlace peptídico:
El enlace peptídico se forma por la reacción entre el grupo
carboxilo de un aminóacido y el amino de otro.
H R2
NH3 + C COOH NH3 +
C COOH
R1 H Diapositiva
del curso
Los aminoácidos así unidos forman un péptido.
6

7. GEOMETRIA DEL ENLACE PEPTÍDICO:
Enlace peptídico
Plano
Amida
El grupo amida debe permanecer en un plano de configuración
Trans (el grupo carbonilo y el H unido al N), así es posible la
libre rotación en torno al Cα de cada residuo de aa.
7

8. Esqueleto y ángulos dihedros φ and ψ:
A diferencia del enlace peptídico, los enlaces del
esqueleto carbonado a ambos lados de cada carbono
α tienen libre rotación.
Este hecho genera los ángulos φ (N-Cα) y ψ (Cα-C):
Los grados de libertad de la cadena pp están totalmente
determinados por los ángulos φ y ψ . Diapositiva
del curso.
8

9. El enlace peptídico,características:
Covalente.
Carácter parcial de doble enlace.
Estabilizado por resonancia.
Geometría plana.
Configuración trans.
9

10. TRIPÉPTIDO FORMADO POR 3 RESIDUOS DE AA IGUALES:
EXTREMO
ÁCIDO
EXTREMO
AMINO
ENLACE PEPTÍDICO
Terminal N Terminal C
Nombre del tripéptido: Alanil-alanil-alanina.
(Ala-Ala-Ala)
10

11. ESTRUCTURA SECUNDARIA:
• Es el arreglo local de la cadena polipeptídica
ignorando la conformación de las cadenas
laterales (grupos R) de cada residuo de aa.
•Plegamientos entre el grupo carbonilo y el grupo
amida.
•Sucesivas asociaciones con ángulos φ y ψ que se
repiten a lo largo de la estructura.
11

12. TIPOS DE ESTRUCTURA SECUNDARIA:
HÉLICE α.
HOJA PLEGADA β.
BUCLES.
REGIONES DESORDENADAS.
12

13. α-hélice:
Se estabiliza a través de enlaces de
hidrógeno que se forman entre el grupo
>C=O de un enlace peptídico y el grupo
>NH de otro.
Los enlaces de hidrógeno
son paralelos al eje central
de la hélice.
3,6 residuos de
aminoácidos / vuelta
Los grupos R de los residuos de aa van
dirigidos hacia afuera.
13

14. Conformación
helicoidal a derechas:
b
Proyección desde arriba de la hélice.
Los grupos R de los residuos de aa
sobresalen del eje largo de la hélice.
a
Imágenes escaneadas de: BIOQUÍMICA “La
base molecular de la vida” de Trudy Mc Kee
y James Mc Kee. (Tercera edición)
14

15. DEFINICIÓN DE ENLACE DE
HIDRÓGENO:
“es una interacción atractiva entre
el átomo de H de una molécula o
fragmento molecular X–H
(donde X es más electronegativo
que H) y un átomo o grupo de
átomos de la misma o diferente
δ- molécula, en la que hay evidencia de
formación de enlace”.
δ+
I.U.P.A.C
2011
10 % carácter covalente
90 % electrostático
15

16. Spider dragline silk protein.
PROTEÍNA SELECCIONADA DE PDB DATABANK Y TRAÍDA CON
PROGRAMA DISCOVERY STUDIO VISUALIZER 3.1
16

17. HAY 2 TIPOS DE HOJAS PLEGADAS β:
Imagen escaneada de: BIOQUÍMICA “La
base molecular de la vida” de Trudy Mc Kee
y James Mc Kee. (Tercera edición)
17

18. HOJA PLEGADA β PARALELA:
vista desde •los enlaces de H son
arriba todos paralelos entre sí.
•los grupos R de los
residuos de aa se
orientan hacia afuera.
vista
lateral
18

19. HOJA PLEGADA β ANTIPARALELA:
•Los grupos R (amarillo)
a de los residuos de
ist e
V sd
de riba
aminoácidos van sobre y
ar bajo el plano medio de la
lámina, en forma
alternada.
•Es más estable con residuos
de aminoácidos con R
pequeños (a su vez es más
estable que la paralela porque
los enlaces de H son
totalmente colineales).
Imagen escaneada de: BIOQUÍMICA “La
R base molecular de la vida” de Trudy Mc Kee
y James Mc Kee. (Tercera edición)
vista
lateral
19

20. INMUNOGLOBULINA HUMANA (CAMELISED HUMAN VH)
Polímero.
Dos cadenas (A y B)
Estructura secundaria:
• 49 % hoja plegada β
• 9 % helicoidal (4 hélices)
PROTEÍNA SELECCIONADA
DE PDB DATABANK Y
TRAÍDA CON PROGRAMA
DISCOVERY STUDIO
VISUALIZER 3.1
LIGANDO:
MOLÉCULA DE
GLICEROL
20

21. ESTRUCTURAS SECUNDARIAS
HOJA BETA
HÉLICE ALFA
PROTEÍNA SELECCIONADA DE PDB
DATABANK Y TRAÍDA CON
PROGRAMA DISCOVERY STUDIO
VISUALIZER 3.1 21

22. ESTRUCTURAS SUPERSECUNDARIAS:
combinaciones de α hélice y lámina plegada β.
unidades β α β unidad
α α
meandro β barril β
llave griega
Imágenes escaneadas de: BIOQUÍMICA “La
base molecular de la vida” de Trudy Mc Kee
y James Mc Kee. (Tercera edición)
22

23. ESTRUCTURA TERCIARIA:
•Es la estructura tridimensional de la cadena
polipeptídica total incluyendo las conformaciones
de los grupos laterales de los residuos de
aminoácidos.
23

24. CARACTERÍSTICAS DE LA ESTRUCTURA TERCIARIA:
MUCHOS POLIPÉPTIDOS
SE PLIEGAN DE FORMA QUE LOS
RESIDUOS DE AA DISTANTES EN
LA ESTRUCTURA
PRIMARIA QUEDEN CERCA.
DEBIDO AL EFICAZ EMPAQUETAMIENTO
AL PLEGARSE LA CADENA, LAS PROTEÍNAS
GLOBULARES SON COMPACTAS. DURANTE ESE
PROCESO, LA MAYORÍA DE LAS MOLÉCULAS DE AGUA
QUEDAN EXCLUÍDAS DEL INTERIOR DE LA PROTEÍNA
PERMITIENDO LAS INTERACCIONES ENTRE GRUPOS
POLARES Y APOLARES.
LAS PROTEÍNAS GLOBULARES GRANDES
(MÁS DE 200 RESIDUOS DE AA) SUELEN
TENER VARIAS UNIDADES COMPACTAS
LLAMADAS DOMINIOS QUE SON
SEGMENTOS ESTRUCTURALMENTE
INDEPENDIENTES QUE POSEEN
FUNCIONES ESPECÍFICAS.
24

25. Ejemplos de dominios:
“MANO EF”
dominio de unión del calcio:formada
por una configuración hélice-vuelta-
hélice, se une al Ca2+. “CREMALLERA DE LEUCINA”
los botones sobre la cremallera representan
cadenas laterales.
25

26. LA ESTRUCTURA TERCIARIA SE ESTABILIZA POR LAS SIGUIENTES
INTERACCIONES:
Imagen escaneada de: BIOQUÍMICA “La base molecular de la vida” de Trudy
26
Mc Kee y James Mc Kee. (Tercera edición)

27. ESTRUCTURA CUATERNARIA:
CARACTERÍSTICAS
•Es el arreglo espacial de las subunidades, cuando
éstas existen.
•Las subunidades:
-pueden ser idénticas o muy
diferentes.
-se mantienen unidas por enlaces
no covalentes y covalentes.
•Para que una proteína conste de estructura
cuaternaria debe tener dos o más cadenas
polipeptídicas separadas. 27

28. Macromolécula de hemoglobina. Incluye el grupo
hemo y está organizada como un tetrámero.
PROTEÍNA SELECCIONADA DE PDB
DATABANK Y TRAÍDA CON
PROGRAMA DISCOVERY STUDIO
VISUALIZER 3.1
28

29. Relación entre todas las estructuras:
29

30. REALIZADO POR:
PROF. Eva Friet
PROF. Carina Francolino
TUTOR: Dra. Laura Coitiño
30