El documento describe las diferentes estructuras y funciones de las proteínas. Explica que las proteínas están formadas por cadenas de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos y que su función depende de su secuencia primaria de aminoácidos y de su estructura tridimensional. También describe las diferentes estructuras secundarias, terciarias y cuaternarias de las proteínas y los tipos de enlaces e interacciones que contribuyen a su plegamiento.

1. ESTRUCTURA y
FUNCION DE PROTEINAS
Biología Celular Medicina
Prof. Catherine Guzmán.
2011

2. FUNCIONES DE LAS PROTEINAS
Histonas
Colágeno
Estructural Elastina
Queratina
Ribonucleasa
Enzimática DNA polimerasa
Glucoquinasa
H. de crecimiento
Hormonal Eritropoyetina
Calcitonina
Inmunoglobulinas
Defensiva Trombina
Fibrinógeno
Hemoglobina
Transporte Transferrina
Citocromos
Miosina
Motoras Quinesina
Dineína

3. FUNCIONES DE LAS PROTEINAS
N-CAM
Adhesión Integrinas
Caderinas
Citoquinas
Señales EGF
NGF
NF-kB
Regulación p53
Ciclinas
Lactoalbúmina
Reserva Ovoalbúmina
Ferritina
Rodopsina
Receptor Receptores
hormonales

4. LAS PROTEINAS PRESENTAN DIFERENTES NIVELES
ESTRUCTURALES QUE DETERMINAN SU CAPACIDAD PARA
REALIZAR DIFERENTES FUNCIONES BIOLOGICAS

5. ESTRUCTURA PRIMARIA
DE PROTEINAS
- Las proteínas son macromoléculas formadas por la asociación de aminoácidos mediante
un enlace peptídico.
- La estructura primaria corresponde a la secuencia lineal de aminoácidos que forman una
proteína.
-La función de una proteína dependen de su secuencia de aminoácidos, pues ella
determina la estructura espacial que esta macromolécula adopte.
- Es única para las proteínas de un especie, se encuentra codificada por el material
genético (ADN).

7. AMINOACIDOS POLARES
Aminoácidos polares con carga
Aminoácidos ácidos Aminoácidos básicos
O O O O O NH2 O
+ +
C O- NH CH2 + CH2 NH3
-O CH2 O- -O C -O -O CH2 NH NH2 -O CH2 CH2
+ + + +
+ NH3 O NH3 NH3 NH3
NH3 N
H
Acido Glutámico Acido Aspártico Histidina Arginina Lisina
(Glu, E) (Asp, D) (Lys, L)
(His, H) (Arg, R)
O CH3 O
CH3 CH3
3 -O CH2 -O
+ +
NH3 NH3 CH3
Isoleucina Leucina
(Ile, I)
(Leu, L) Aminoácidos polares sin carga
O O CH3 O O O NH2
NH2
-O OH OH CH2 O
-O -O -O -O
+ +
NH3 NH3 + + + +
OH NH3 NH3 NH3 O NH3
Fenilalanina Tirosina Treonina Serina Asparragina Glutamina
(Phe, F) (Tyr, Y) (Thr, T) (Ser, S) (Asp, N) (Gln, Q)
+
NH3
NH
Triptófano

8. La carga de los aminoácidos polares depende de la capacidad de ionización de los
grupos –COOH y –NH2 presentes en la cadena lateral de aminoácidos ácidos y
básicos respectivamente

9. AMINOACIDOS APOLARES
O O CH3 O CH3 O
CH3 CH3 CH3
-O -O CH3 -O CH2 -O
+ + + +
NH3 NH3 NH3 NH3 CH3
Alanina Valina Leucina
Isoleucina
(Ala, A) (Val, V) O O (Leu, L) O
O O CH3 O CH3 O (Ile, I)
H
CH3 CH3 O CH3 O H O
N
-O -O CH3 -O CH2 -O S -O -O -O SH
+ + + -O CH+ CH -O -O +
NH3 NH3 NH3 NH3 2 CH3 3 + NH3
+
NH3 Leucina NH3
+ NH3 NH3
+
Alanina Valina Isoleucina Glicina Prolina OH Cisteína
(Ala, A) (Val, V) (Ile, I) Metionina L)
(Leu, Fenilalanina Tirosina
(Met, M)
(Gly, G)
(Phe, F)
(Pro, P) Y)
(Tyr,
(Cys, C)
O O O O O O
O H
S
-O CH2 CH3 -O -O H N
-O -O -O -O SH
+ + +
NH3 NH3 NH3 + +
OH + NH3 NH3
NH3 NH
Metionina Fenilalanina Tirosina
(Met, M) (Phe, F) Glicina
(Tyr, Y) Prolina
Triptófano Cisteína
(Gly, G) (Pro, P)
(Trp, W) (Cys, C)
O
-O
+
NH3
NH
Triptófano
(Trp, W)

10. ENLACES Y FUERZAS NO COVALENTES
QUE CONTRIBUYEN AL PLEGAMIENTO DE PROTEINAS
3. ENLACES HIDROGENO
2. FUERZAS DE VAN
1. ENLACES IÓNICOS DER WAALS
La fuerza de atracción entre las
dos cargas opuestas disminuye
rápidamente a medida que se
aumenta la distancia entre ellas. La distancia de contacto entre dos
átomos que no están unidos por un Se forma en átomos de H atrapados
enlace covalente que minimiza las entre dos átomos electronegativos
fuerzas de repulsión entre los (generalmente O, N).
radios atómicos

12. ENLACES Y FUERZAS NO COVALENTES QUE CONTRIBUYEN AL
PLEGAMIENTO DE PROTEINAS
4. FUERZAS HIDROFOBAS
Las moléculas hidrófobas se estabilizan asociándose entre sí evitando la interacción con la
red de enlaces hidrógenos del agua.

13. LAS PROTEÍNAS DESNATURALIZADAS PUEDEN RECUPERAR
SUS FORMAS ORIGINALES
La información necesaria para especificar la forma tridimensional está contenida en la secuencia
aminoacídica.

14. ESTRUCTURA SECUNDARIA
DE PROTEINAS
- Corresponde al plegamiento característico de la cadena aminoacídica
-La estructura secundaria es establecida por enlaces hidrógeno entre los
grupos carbonilo y amino del esqueleto polipeptídico.
Existen tres tipos de estructuras secundarias conservadas en proteínas:
1.- a Hélice
2.- Hoja b
3.- Vuelta
(4.-Random coil (estructura al azar))

15. a- HELICE
0.54 nm/ vuelta
La estructura de a hélice es estabilizada por enlaces hidrógeno entre el grupo -C=O de un
aminoácido y el grupo -NH del cuarto aminoácido que le sigue en la cadena polipeptídica

16. HOJA b Hoja b paralela
Hoja b antiparalela
-En la estructura hoja b los aminoácidos forman hebras en forma de zig-zag
-El plegamiento es estabilizado por enlaces hidrógeno entre grupos C=O y NH de cadenas vecinas
-Cuando las hebras b tiene el mismo sentido (N-C) forman una hoja b paralela, si presentan sentidos
opuestos forman una estructura antiparalela

18. VUELTAS
-Comprende regiones de al menos 4 aminoácidos generalmente
con presencia de prolina y glicina (tb. asparragina).
-Están presentes en la transición entre diferentes tipos de
estructuras secundarias dentro de una cadena polipeptídica.
-Plegamiento establecido por la formación de puentes hidrógeno
en las posiciones 1 y 4.

19. MOTIVOS ESTRUCTURALES

20. Estructura de algunas proteínas de
membrana
Algunas hélices-alfa son estructuras anfipáticas que permiten la
formación de proteínas transmembrana con una región interior
hidrofílica, como por ejemplo en las proteínas transportadoras.
Bacteriorrodopsina (bomba de H+) presente en la membrana de las
arqueobacterias Halobacterium halobium

21. PRIONES
Kuru en
nativos de
Nueva Guinea
-Responsable del mal de las vacas loca o en humanos de la
enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (ECJ) y Kuru caracterizada por la
neurodegeneración (encefalopatía espongiforme)
- Producida por el mal plegamiento de las proteínas pre-priónicas
(glucoproteínas normales de la membrana plasmática) en
proteínas priónicas
- Stanley Prusiner demostró que se trataba de partículas puramente proteicas sin ácido nucleico, por
lo que recibió el Premio Nobel de Medicina en 1997.

22. PRIONES
•Las partículas priónicas
infectivas son proteínas con un
plegamiento anómalo
•Cuando una proteína priónica
anómala entrar en contacto con
las proteínas originales, las
induce a adoptar la forma
anómala del prión, mediante un
mecanismo todavía desconocido,
generando una reacción en
cadena sobre otras proteínas
sensibles lo que lleva a la
formación de agregados de
proteínas que dañan la función de
las células nerviosas.
•A principios del siglo XX se
describieron los primeros casos
de encefalopatía espongiforme en
el ser humano (enfermedad de
Creutzfeldt-Jakob)

23. ESTRUCTURA TERCIARIA
DE PROTEINAS
Disposición tridimensional de los aminoácidos en la cadena polipeptídica.
El reordenamiento espacial de los aminoácidos en la proteína es mantenido
por diferentes fuerzas de enlace:
Fuerzas covalentes -puentes disulfuro (entre dos Cys)
-enlace amida (entre Lys-Glu o Lys-Asp)
- fuerzas electrostáticas
- puentes hidrógeno
Fuerzas no covalentes - fuerzas de van der Waals
- interacciones hidrofóbicas

24. FUERZAS COVALENTES
PUENTE
DISULFURO
ENLACE
AMIDA

25. Existen dos grandes agrupaciones de estructura
tridimensional:
-Proteinas globulares -Proteinas fibrosas

26. DOMINIOS ESTRUCTURALES
Regiones diferenciadas dentro de la estructura terciaria de una
proteína que actúan como unidades individuales de plegamiento.

27. DOMINIOS ESTRUCTURALES
•Los dominios son segmentos de una
proteína que presentan una organización
espacial definida.
•Presentan una particularidad estrutural o
cumplen un rol funcional determinado.

28. DOMINIOS ESTRUCTURALES
Algunos ejemplos...
Domino catalítico Domino de unión a NAD de la Domino variable
del citocromo b562 enzima láctico deshidrogenasa de la cadena liviana la
Inmunoglobulina

29. DOMINIOS ESTRUCTURALES
DE LA INMUNOGLOBULINA

30. ESTRUCTURA CUATERNARIA
Estructura presente en proteinas que
presentan más de una cadena polipeptídica:
proteinas oligoméricas.
Las fuerzas que mantiene unidas las distintas
subunidades de una proteína son en general
las misma que median la estructura terciaria
(fuerzas covalentes y no covalentes).
El oligómero presenta un mínimo de energía
libre respecto de los monómeros.
Ejemplo: hemoglobina, proteína compuesta
por cuatro subunidades (2 a y 2b) .

31. Estructura cuaternaria de las Inmunoglobulinas
En algunos casos los puentes disulfuro median la asociación de las diferentes subunidades
que conforman la proteina.

33. EL PLEGAMIENTO DE PROTEINAS ES
ASISTIDO POR CHAPERONAS
Chaperonas asisten el plegamiento de las cadenas polipetídicas recién sintetizadas
haciendo más eficiente el plegamiento de las proteínas celulares.
GroEL y GroES forman una chaperonina de procariontes que asiste el plegamiento de
proteínas. Su homólogo en eucariontes es TriC.