Estructura y funcin de las protenas A. Aminocidos con cadenas laterales apolares: No participan en

los enlaces de hidrogeno o inicos. Las cadenas laterales de estos aminocidos pueden considerarse aceitosas o de tipo lpido, propiedad que promueve las interacciones hidrfobas.

Localizacin: las cadenas laterales de los aminocidos apolares tienden a formar cmulos en el interior de estas protenas. Esto se produce por la hidrofobicidad de los grupos R apolares que actan como si fueran gotillas de aceite que entran en coalescencia (chocan) en un ambiente acuoso. Los grupos R apolares llenan el interior de la protena plegada y ayudan a impartirle su configuracin tridimensional.

Prolina: la cadena lateral de la prolina y su grupo amino alfa forman una estructura anular y por eso la prolina se diferencia de los dems aminocidos pk tiene un grupo imino en vez de amino. Esto contribuye a la formacin de la colagena.

B. Aminocidos con cadenas laterales sin carga: Estos tienen una carga neta de cero en pH neutro aunklas cadenas laterales de cistena y tirosina pueden perder un proton en pH alcalino. Serina, treonina, y tirosina contienen cada una, un grupo hidroxilo polar que puede participar en la formacin de enlaces de hidrogeno.

1. Enlace disulfurico: la cadena lateral de cistena contiene un grupo sulfhidrilo(-SH) que es un componente muy importante para los enzimas. En las protenas, los grupos SH de dos cistenas pueden oxidarse para formar un dmero (-S-S-).

2. Cadenas laterales como sitios para la fijacin de estos compuestos: serina, treonina y alguna vez tirosina tienen un grupo

hidroxilo polar que puede funcionar como sitio de fijacin de estructuras como el grupo fostato.

C. Aminocidos con cadenas laterales cidas: Los aminocidos llamados cido asprtico y cido glutmico son donadores de protones. A pH neutro las cadenas laterales las cadenas laterales de estos se ionizan y contienen un grupo carboxilato (-COO ) Por eso se llaman aspartato o glutamato para insistir en que los aminocidos tienen carga negativa a pH filosfico.

D. Aminocidos con cadenas laterales bsicas (alcalinas): Las cadenas laterales de los aminocidos bsicos aceptan protones.

E. Propiedades pticas de los aminocidos: El carbono alfa de cada aminocido se encuentra unido a cuatro grupos qumicamente diferentes y por esto es un tomo de carbono pticamente activo. Los aminocidos que tienen un centro asimtrico a nivel del carbono alfa pueden existir en dos formas, designadas D o L, que son imgenes de espejo una de la otra. Las dos formas se llaman esteroisomeros. Todos los aminocidos de las protenas son L y los aminocidos de de algunos antibiticos y en las paredes celulares bacterianas son D.

Estructura primaria de las protenas. A. Enlace peptidico: En las protenas los aminocidos estn unidos

entre si de manera covalente por enlaces peptidicos, que son uniones amidicas entre el grupo carboxilo alfa de un aminocido y el grupo amino alfa de otro. Los enlaces peptidicos no se rompen como consecuencia de los trastornos que desnaturalizan a las protenas, como calentamiento o concentraciones elevadas de urea. Se requiere la exposicin prolongada a un cido o una base fuertes a

temperaturas elevadas para hidrolizar estos enlaces de manera no enzimtica.

Caractersticas del enlace peptidico: tiene un carcter de doble enlace parcial, es mas corto que un enlace sencillo y adems es rgido y aplanado. Impide la rotacin libre alrededor del enlace

formado entre el carbono del carbonilo y el nitrgeno del enlace peptidico. Pero los enlaces entre los carbonos alfa y los grupos amino alfa o carboxilo alfa pueden efectuar rotacin libremente. Esto permite a la cadena polipeptidica asumir diversas configuraciones posibles. El enlace peptidico es un enlace trans.Polaridad: al igual que todos los enlaces amidicos, los grupos C=O y NH del enlace peptidico carecen de carga y no aceptan ni liberan protones dentro de limites de pH de 2 a 12.

Estructura secundaria de las protenasEstructura secundaria: el espinazo polipeptidico no adopta una estructura tridimensional al azar, sino que forma distribuciones regulares de aminocidos que se localizan muy cerca entre si en la secuencia lineal.A. Espiral alfa: Es una estructura en forma de espiral que se

constituye por un espinazo polipeptidico central enrollado y empacado con firmeza, con las cadenas laterales de os aminocidos componentes que se extienden hacia fuera desde el eje central para evitar la interferencia estrica entre si. 1. Enlaces de hidrogeno: las espirales alfa se estabilizan

mediante ligadura extensa de los hidrgenos entre los oxgenos carbonilo del enlace peptidico y los hidrgenos amidicos que son parte del espinazo polipeptidico. Los enlaces de hidrgeno se extienden hacia arriba por la estructura espiral desde el oxigeno carbonilo hasta el grupo NH- de un enlace peptidico que esta cuatro ms para abajo. Los enlaces de hidrgeno son dbiles de manera individual pero de manera colectiva ofrecen estabilidad.

B. Lmina Beta: es otra forma de estructura secundaria en la que participan todos los enlaces peptidicos componentes en los

enlaces con hidrgeno. Las superficies de estas lminas son plisadas y se suelen llamar lminas betas plisadas.

1. Comparacin de una lmina beta y una espiral alfa: las lminas beta se componen por dos o mas cadenas peptidicas, espiral alfa no. Tambin en las laminas los enlaces de hidrogeno son perpendiculares al espinazo polipeptidico.

2. Lminas paralelas o antiparalelas: se puede formar una lmina beta a partir de dos o ms cadenas polipeptidicas separadas o de segmentos de estas.

C. Pliegues o dobleces beta: las vueltas o dobleces beta invierten la direccin de una cadena polipeptidica, con lo que le ayudan a adoptar una forma globular compacta. Reciben este nombre pk de vez en cuando conectan bandas sucesivas de laminas beta antiparalelas. Estn compuestos por cuatro aminocidos. Y se estabilizan gracias a la formacin de enlaces tanto de hidrgeno como inicos.

D. Estructura secundaria no repetitiva: cerca de la mitad de una protena globular se encuentra organizada en estructuras repetitivas, como la espiral alfa y la lmina beta. La parte restante de la cadena polipeptidica se describe como poseedora de una configuracin en asas o en espiral.

E. Estructuras supersecundarias: las protenas globulares se elaboran mediante combinacin de dos elementos estructurales secundarios. Esots elementos forman la regin central, en el inferior de la molecula. Estan conectados entre si por regiones en asas(dobleces beta) se producen cuando se empacan cadenas laterales a partir de elementos estructurales secundarios adyacentes muy cercanos entre si . De este modo, las espirales alfa y las laminas beta que son adyacentes en las secuencias de aminocidos suelen ser tmb adyacentes en la protena plegada final.

Estructura terciaria de las protenas globulares:La estructura primaria determina la terciaria. La estructura de las protenas globulares en solucin acuosa es compacta, con una acumulacin de alta densidad de los tomos en el centro de la molecula . EN el interior se encuentran sepultadas cadenas laterales hidrfobas, en tanto que se encuentran grupos hidrfilos por lo general en la superficie de la molecula. Todos los grupos hidrfilos situados en el interior del polipeptido participan en los enlaces de hidrogeno o interacciones electrostticas.

A. Dominios: Son las unidades estructurales funcionales y tridimensionales bsicas de un polipeptido. Las cadenas que tienen mas de 200 aminoacidos de longitud consisten en general en dos o

mas dominios. El centro de un dominio se constituye por combinaciones de elementos estructurales supersecundarios. El doblez de la cadena peptidica dentro de un dominio suele ocurrir de manera independiente de los dobleces en otros dominios. Por eso cada dominio tiene caractersticas de una protena globular compacta pequea independiente.

B. Interacciones que estabilizan la estructura terciaria: la estructura tridimensional nica de cada polipeptido se debe a la secuencia de aminocidos. Las interacciones entre las cadenas laterales de los aminocidos guan a los pliegues o dobleces que efecta el polipeptido para formar una estructura compacta. Hay 4 tipos de interacciones que colaboran para estabilizar las estructuras terciarias de las protenas globulares. 1. Enlaces disulfuricos.2. Interacciones hidrfobas.3. Enlaces de hidrogeno4. Interacciones inicas.

C. Pliegues o dobleces de las protenas: las interacciones entre las cadenas laterales de los aminocidos son las que determinan la longitud de la cadena polipepetidicaque se dobla dentro de la forma tridimensional intricada de las protena funcional. Conforme se va plegando el polipeptido, sus cadenas laterales de aminocidos se atraen o rechazan segn sus propiedades qumicas. Las cadenas laterales positivas y negativas se atraen, las cadenas de la misma carga se rechazan. Adems, las interacciones en las que participan enlaces de hidrogeno, las interacciones hidrfobas y los enlaces disulfuricos tienden a ejercer una influencia sobre el proceso de plegadura.

D. Funcion de las chaperonas en la plegadura de las proteinas: Por qu cuando una proteina se desnaturaliza no readopta su configuraciones nativas? La proteina empieza a plegarse por etapas

durante su sintesis, en vez de esperar a que se complete la sintesis de toda la cadena. Esto limita la disponiblidad de configuraciones de dobladura competitivas para los estiramientos mas prolongados del peptido naciente. Ademas se necesitan las chaperonas k son proteinas que entran en interaccion con el polipeptido en diversas etapas durante el proceso de plegadura, algunas chaperonas son importantes para conservar a la proteina desdoblada hasta que ha terminado su sintesis o actuan como agentes cataliticos al incrementar las tasas de las etapas finales del proceso de plegadura. Otras protegen a las proteinas conforme se van plegando.

Estructura cuaternaria de las protenasProtenas que consisten en una sola cadena, son protenas monomericas. Otras consisten en dos o ms cadenas polipeptidicas que pueden tener una estructura idntica o no estar relacionadas de ninguna manera. La distribucin de las subunidades es la estructura cuaternaria.

Desnaturalizacin de las protenasEl resultado es el desplegamiento y desorganizacin de las estructuras secundarias y terciarias de estas. Los agentes desnaturalizadores son:

el calor solventes organicos mezcla mecnica, acidos o bases fuertes detergentes e iones de metales pesados como plomo o mercurio

A veces puede ser reversible, la protena vuelve a plegarse hasta su estructura nativa original cuando se retira del medio del agente desnaturalizante. Pero la mayor parte de las protenas una vez desnaturalizas quedan desordenadas de manera permanente. Las desnaturalizadas son insolubles y se precipitan.

Plegadura incorrecta de las protenasLas protenas mal plegadas suelen marcarse y degradarse dentro de la clula. Pero este sistema de control de calidad no es perfecto y pueden acumularse agregados intracelulares o extracelulares de protenas mal plegadas, en particular conforme envejece el individuo. Los depsitos de estas protenas mal plegadas se relacionan con diversas enfermedades como amiloidosis.

A. Amiloidosis: La plegadura errnea puede ocurrir de manera espontanea o ser causada por alguna mutacin de un gen que producir una protena alterada. Estas pueden adoptar un estado de configuracin nico que tienen como consecuencia la formacin de lminas beta plisadas. La acumulacin de estas amiloides se ha implicado en enfermedades como el Alzheimer.

B. Enfermedad causada por el prin: La protena del prion, es el agente causante de las encefalopatas espongiformes transmisibles como por ejemplo, la enfermedad de las vacas locas.

Protenas globularesLas hemoproteinas son un grupo de protenas que contienen un grupo hemo. La funcin del grupo hemo dependen del ambiente cread por la estructura tridimensional de la protena. En la hemoglobina y mioglobina, el grupo hemo sirve para fijar el oxigeno.

A. Estructura del hem: es un complejo con hierro. El hierro se conserva en el centro de la molecula de hem por medio de los cuatro nitrgenos del anillo de profina.

B. Estructura y funcin de la hemoglobina: la hemoglobina se encuentra en los eritrocitos, en los que su funcin principal es transportar oxigeno desde los pulmones hacia los capilares en los tejidos. La hemoglobina A, en los adultos est compuesta por cuatro cadenas polipeptidicas, dos alfa y dos beta, unidas por enlaces no covalentes.

1. Estructura cuaternaria de la hemoglobina: dos polipeptidos unidos por interacciones hidrfobas, tambin de hidrogeno e inicos por eso los dos dmeros (polipeptidos) son capaces de desplazarse entre si y se conservan unidos.

C. Caractersticas de la hemoglobina: puede fijar 4 molculas de oxigeno, una en cada uno de sus cuatro grupos hem.1. Curva de disociacin de oxigeno: La curva tiene forma

sigmoidea lo que indica que las subunidades colaboran entre si para la fijacin del oxigeno. La fijacin del oxigeno por las cuatro subunidades de hemoglobina significa que la fijacin de una molcula de oxigeno sobre un grupo hem aumenta la afinidad por el oxigeno de os grupos hem restantes de la misma molcula de hemoglobina. Este efecto se conoce como interaccin entre hem y hem.

D. Interacciones entre hem y hem:

a. Carga y descarga: la fijacin cooperativa de oxigeno permite a la hemoglobina descargar mas oxigeno hacia los tejidos como reaccin a los cambios relativamente pequeos de la presin parcial de este gas. Por ejemplo, en los pulmones, la concentracin de oxigeno es elevada y la hemoglobina se vuelve virtualmente saturada o cargada con oxigeno. EN contraste, en los tejidos perifricos la hemoglobina libera gran parte de su oxigeno para que se emplee en el metabolismo.

b. Importancia de la curva de disociacin de O2 sigmoidea: la gran inclinacin de la curva de disociacin de oxigeno dentro de todos los limites de las concentraciones de este que se produce entre los pulmones y los tejidos permite a la hemoglobina transportarlo y descargarlo con eficiencia desde los sitios de pO2 elevada hasta los que la tienen baja.

Patologas de la hemoglobina Son enfermedades que se originan de la produccin de una moleculaestructuralmente anormal de hemoglobina, o la sntesis de cantidades insuficientes de subunidades de hemoglobina normal.

A. Enfermedad de clulas falciformes (enfermedad de la hemoglobina S): un trastorno causado por alteracin de un nucletido. Se caracteriza por:

Crisis de dolor durante toda la vida Anemia hemoltica crnica Aumento de la susceptibilidad a las infecciones

B. Enfermedad de hemoglobina C:

Anemia hemoltica crnica relativamente leve. No sufren crisis de infartos tisulares y no necesitan tratamiento especifico.

C. Enfermedad de hemoglobina SC: Tienen cadenas de globina beta con clulas falciformes (enfermedad HbS) y otras cadenas tienen la mutacin que se encuentra en la enfermedad de HbC.

Crisis de dolor que se inicia en la infancia Se conservan bien hasta que sufren una crisis de infarto

despus de un parto o de una operacin quirrgica y puede ser mortal.

D. Metahemoglobina: la oxidacin del componente hem de la hemoglobina hasta el estado frrico produce metahemoglobina, que no puede fijar el oxigeno. Puede ocurrir por ciertos frmacos como los nitratos, o por productos endgenos como los intermediarios del oxigeno reactivo, tambin por efectos heredados.

Cianosis de color de chocolate (coloracin azul pardusca de la piel y las mucosas)

Sangre del mismo color Hipoxia tisular (ansiedad, cefalea, disnea)

E. Talasemias: son enfermedades hemolticas hereditarias en las que ocurre un desequilibrio en la sntesis de las cadenas de globina. Se pueden deber a diversas mutaciones, como supresiones de genes completos o sustituciones o supresiones de uno de los muchos nucletidos que componen el ADN.

Protenas fibrosas

Desempean funciones estructurales en el organismo. Se encuentran en componentes de la pie, tejido conjuntivo, paredes de los vasos sanguneos, el ojo, etc.

Colagena

es la protena mas abundante del ser humano. Son cadenas largas y rgidas en la que se entrelazan entre si tres polipeptidos como la triple espiral de una cuera. Se adapta segn la funcin que tenga k desempear en un rgano en particular.

A. Tipos de colgena: las colagenas se pueden organizar en tres grupos segn su localizacin y sus funciones en el cuerpo.1. Colagenas formadoras de fibrillas: tienen estructura de

cuerda, y estn en los tejidos distensibles como los vasos sanguneos.

2. Colagenas formadoras de redecillas: forman redecillas tridimensionales mas que fibrillas definidas.

3. Colagenas relacionadas con las fibrillas: se fijan a la superficie de las fibrillas de colgena y las unen entre si con otros componentes de la matriz extracelular.

B. Sntesis del colgeno: los precursores polipeptidicas de la molcula de colagena se forman en los fibroblastos y estas clulas los secretan en la matriz extracelular1. Formacin de procadenas alfa.2. Hidroxilacion3. Glucosilacin4. Ensamblaje y secrecin.5. Segmentacin extracelular de las molculas de

procolgena.

6. Formacion de fibrillas de colagena7. Formacion de enlaces cruzados

A.Patologas del colgeno1. Sndrome de Ehlers-Danlos (SED): consiste en realidad en

un grupo heterogneo de trastornos generalizados del tejido conjuntivo que resultan de defectos hereditarios del metabolismo de las molculas de colagena fibrilar. Puede ser deficiencia de ciertas enzimas que procesan la colagena. Consecuencias: piel que se estira fcilmente y articulaciones laxas.

2. Osteogenesis imperfecta:sndrome de huesos frgiles, huesos que se doblan y fracturan con facilidad. Se manifiesta en el principio de la lactancia con fracturas secundarias a traumatismos menores, y puede sospecharse si el ultrasonido prenatal identifica arqueamiento o fracturas de los huesos largos.