facultad de quÍmica departamento de bioquÍmica...
TRANSCRIPT
FACULTAD DE QUÍMICADEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA
CURSO DE BIOQUÍMICA(CLAVE 1508)
Licenciaturas de QFB y QA
Prof. Laura Carmona SalazarGrupos: 09
Semestre: 16-I
Este material es exclusivamente para uso educativo y no de lucro
DOMINIO
ESTRUCTURA SUPERSECUNDARIA
GIRO
MOTIVO
IDENTIFICACIÓN DE MOTIVOS, ESTRUCTURA SECUNDARIA Y DOMINIOS EN UNAESTRUCTURA TERCIARIA
ESTRUCTURA SECUNDARIAArreglo (estructura
tridimensional) localde los aminoácidos
ESTRUCTURA TERCIARIA (ESTRUCTURA NATIVA)FUNCIÓN BIOLÓGICA
ESTRUCTURA TERCIARIA
1) Estructura tridimensional de la proteína.2) Presenta actividad biológica (estructura nativa).3) Está dada por la manifestación de las interacciones delos grupos R de los aminoácidos:
a) Interacciones hidrofóbicas.b) Interacciones electrostáticas.c) Puentes de hidrógeno.
ENLACES NO-COVALENTES
c) Puentes de hidrógeno.d) Puentes disulfuro.
4) Es una consecuencia de la estructura primaria y es por tanto, específica.
5) Es estable.6) Los grupos polares tienden a estar en la superficie7) Los grupos hidrofóbicos tienden a mantenerse
internamente
NO-COVALENTES
Fuerzas que generan y estabilizan la estructura terciaria de las cadenas polipeptídicas
PUENTES DE HIDRÓGENOELECTROSTÁTICASIÓNICAS/SALINAS
ELECTROSTÁTICAS
HIDROFÓBICAS
ELECTROSTÁTICASIÓNICAS/SALINAS
PUENTES DE HIDRÓGENO
HIDROFÓBICAS
PUENTES DISULFURO
Puentes de Hidrógeno
O30
RFEN
RMET RILE
R97
103
70
NH3
+
M2+
Coordinación con iones metálicos
CHO
H
O C
CH2
CH2
O-
30
45
RLENRVAL
Interacciones hidrofóbicas
85
97
CH2
S
S
CH2
Puente disulfuro
COO-CH2
COO-
H3N+
CH2H2C CH2H2C
Interacciones electrostáticas
ESTRUCTURA TERCIARIADEL CITOCROMO c
MIOGLOBINA
EJEMPLOS DE ESTRUCTURAS TERCIARIAS DE PROTEÍNAS
MIOGLOBINAQUIMOTRIPSINA
CADENA β DE HEMOGLOBINA
EJEMPLOS DE ESTRUCTURAS TERCIARIAS DE PROTEÍNAS
(a) CADENAS BETA DE LA HEMOGLOBINA. (b) PROTEINA DEL VIRUS DEL MOSAICO DEL FRIJOL
EJEMPLOS DE ESTRUCTURAS TERCIARIAS DE PROTEÍNAS
(c) ISOMERASA DE TRIOSAS FOSFATO
(d) CARBOXIPEPTIDASA
EJEMPLOS DE ESTRUCTURAS TERCIARIAS DE PROTEÍNAS
(e) CITOCROMO c
(f) INSULINA
DOMINIO
ESTRUCTURA SUPERSECUNDARIA
GIRO
MOTIVO
IDENTIFICACIÓN DE MOTIVOS, ESTRUCTURA SECUNDARIA Y DOMINIOS EN UNAESTRUCTURA TERCIARIA
ESTRUCTURA CUATERNARIA (ESTRUCTURA NATIVA)FUNCIÓN BIOLÓGICA
ESTRUCTURA CUATERNARIA
* Es la estructura que se forma cuando dos o más polipéptidos se unen entre sí para formar una proteína con una función biológica.
* Los polipéptidos que forman una proteína se llaman subunidades u oligómeros.Éstos pueden ser idénticos o diferentes.
* Las interacciones que unen a los oligómeros pueden ser hidrofóbicas o puentes de Hidrógeno o iónicas o enlaces S – S.
* Si los monómeros que forman un dímero son iguales forman un homodímero, * Si los monómeros que forman un dímero son iguales forman un homodímero, por ejemplo y si son diferentes forman un heterodímero
* Puede haber proteínas diméricas, triméricas, tetraméricas, etc., que están formadas por dímeros, trímeros, tetrámeros, etc.
* Las proteínas con estructura cuaternaria pueden ser:GLOBULARES O FIBROSAS (aunque también las proteínas con sólo estructuraterciaria pueden ser globulares) .
EJEMPLOS DE PROTEÍNAS CON ESTRUCTURA CUATERNARIA
LAS PROTEÍNAS ADOPTAN DURANTE YDESPUÉS DE SU BIOSÍNTESIS EN LOSRIBOSOMAS, LA ESTRUCTURATRIDIMENSIONAL QUE LES PERMITE
PLEGAMIENTO DE PROTEÍNAS
TRIDIMENSIONAL QUE LES PERMITELLEVAR A CABO SU FUNCIÓNBIOLÓGICA ESPECÍFICA
El plegamiento de las proteínas es un evento muy rápido
y puede implicar un proceso en y puede implicar un proceso en varias etapas
LAS PROTEÍNAS SEPLIEGANRÁPIDAMENTE
(PARADOJA DE
IMPLICACIONES DEL PLEGAMIENTO
DELEVINTHAL)
PROTEÍNA c/aa 10010 c/conformación = 1077 años(100 aa) 10 conformaciones 10-13 s
LAS PROTEÍNAS ADQUIEREN ESPONTÁNEAMENTE LACONFORMACIÓN DE MÍNIMA ENERGÍA CON BASE A SUSECUENCIA DE AMINOÁCIDOS: los residuos hidrofóbicos seorientan hacia el interior
EL PLEGAMIENTO ES UN EVENTO QUE SUCEDE MUY RÁPIDO. Se explica porque hay una selección acumulativa, se mantienen aquellos arreglos estables y se van acumulando
TIPOS DE PLEGAMIENTO PROTEICO EN EL AMBIENTE CELULAR
1) Espontaneó. Se pliega conforme se va sintetizando2) Asistido por proteínas:
a. En citosol o retículo endoplásmicob. Se direcciona a mitocondria donde se encuentran las proteínas que permiten su correcto plegamiento (péptido señal)
EL PLEGAMIENTO DE UNA PROTEÍNAPARTICULAR ES EL RESULTADO DESU SECUENCIA ÚNICA Y ESPECÍFICA DEAMINOÁCIDOSY ES INDISPENSABLE PARA SUFUNCIONALIDAD
Ha y Loh, 2012Chemistry 18 (26):7984
¿Cómo se determinó que para una función en particular se
requiere un arreglo estructural específico?
LA PÉRDIDA DE LA ESTRUCTURA LA PÉRDIDA DE LA ESTRUCTURA CONDUCE
A LA PÉRDIDA DE FUNCIÓN
LAS PROTEÍNAS SON MOLÉCULAS FLEXIBLESCAPACES DE ADOPTAR DIFERENTES CONFORMACIONES
Dominio amino carboxilo
Ha y Loh, 2012Chemistry 18 (26):7984
La funcionalidad de una proteína depende de un
arreglo estructural específico en un ambiente celular en un ambiente celular
particular
DÍA SOLEADOEntorno:TemperaturaHumedadPresión
NIÑOS CON
UN ENTORNO CELULAR IMPLICA UNA ESTRUCTURA PROTEICAESPECÍFICA
NIÑOS CONROPA LIGERA
CAMBIOS EN EL ENTORNO
PUEDEN PROVOCARCAMBIOS
EN LA ESTRUCTURA
LA FUNCIÓN DE UNA PROTEÍNA DEPENDEDE SU ESTRUCTURACIÓN CORRECTA
LA PÉRDIDA DE LA ESTRUCTURA CONDUCE A LAPÉRDIDA DE FUNCIÓN
ESTADO CONOCIDO COMODESNATURALIZACIÓN
Pérdida de la estructura terciaria de una proteína. Desnaturali_zación.
Actividad biológica Conformación termodinámicamentemás estable.
Proteína en estado nativo
Proteína en estado desnaturalizado Sin actividad
Pérdida de la estructuraterciaria, y en las que la tienen,
de la cuaternaria
AGENTES DESNATURALIZANTES:pH extremos, temperaturas extremas, altasFuerzas iónicas, detergentes
Agentes reductores de puentes disulfuro
AGENTES DESNATURALIZANTES:
•pH (rompe puentes de H y salinos)•TEMPERATURA (perturba puentes de H y salinos)•SOLVENTES (perturba interacciones hidrofóbicas)•ALTAS FUERZAS IÓNICAS (perturba puentes salinos, y de H)•DETERGENTES (perturba interacciones hidrofóbicas)
•AGENTES REDUCTORES DE GRUPOS S-S (reducen puentes disulfuro)
Todos ellos perturban las estructura secundaria, terciaria y cuaternariade las proteínas, pero nunca alteran la estructura primaria, ya que estosagentes sólo rompen interacciones no covalentes (excepto los agentesreductores de S-S)
b-mercaptoetanolditiotreitol
Pérdida de la estructura terciaria de una proteína. Desnaturali_zación.El caso de la Ribonucleasa (proteína que degrada al RNA)
Actividad biológica Conformación termodinámicamentemás estable.
40
95
110
58 65
92
26
Puentes disulfuro
Urea + β-MSH
65
9240Estado Pérdida de la estructura
Agentes reductores de S S 2 SH
Estado nativo
58
92
84
95110
40
26
95
110
58 65
92
26
-Urea - βMSH
Estado desnaturalizado
Puentesdisulfuro reducidos
Estado Re-naturalizado
Sin actividad
Pérdida de la estructuraterciaria, y en ciertos casos, de la cuaternaria
40
PROTEÍNAS.- FUNCIONES BIOLÓGICAS
a) Enzimas.- Actividad catalítica
b) Hormonas
c) Anticuerpos
d) Receptores en membranas Reconocimiento específicode ligandos, sin transformarlod) Receptores en membranas
e) Unión de alguna especiepara transporte
f) Acarreadores en membranas:- reconocimiento, transporte y a menudo, actividad catalítica
g) Estructurales.- Andamios moleculares
de ligandos, sin transformarlo
CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS DE ACUERDO A SUNIVEL DE ESTRUCTURACIÓN:
PROTEÍNAS FIBROSAS.- Constan mayoritariamente de un único tipo deestructura secundaria (a-QUERATINA, COLÁGENO)
DAN SOPORTE, FORMA Y PROTECCIÓN EXTERNA
PROTEÍNAS GLOBULARES.- Contienen varios tipos de estructurasecundaria (MIOGLOBINA)
SON ENZIMAS Y PROTEÍNAS REGULADORASQUE TIENEN PATRONES DE PLEGAMIENTO MUY COMPLEJOS
PROTEÍNAS FIBROSAS
CONFIEREN FUERZA Y/O ELASTICIDAD
SU UNIDAD ESTRUCTURAL FUNDAMENTAL ES LA REPETICIÓN DE UNELEMENTO SIMPLE DE ESTRUCTURA SECUNDARIA
SON INSOLUBLES EN AGUA (ELEVADO CONTENIDO DE aa HIDROFÓBICOS)
ESTRUCTURA CARACTERÍSTICAS EJEMPLOS
HÉLICE a Estructuras protectoras a-QUERATINA (cabello,insolubles y resistentes, plumas y uñas)de dureza y flexibilidadvariables
TRIPLE HÉLICE Elevada resistencia a la COLÁGENO (de lostensión, sin capacidad tendones, matrizde estiramiento ósea)
LA a-QUERATINA
= ENROLLAMIENTO EN SUPERHÉLICE
(LEVÓGIRO)
RESIDUOS HIDROFÓBICOS
INTERACCIONES:Puentes de hidrógeno
Estructurasecundaria
Estructuracuaternaria
Puentes de hidrógenoHidrofóbicasPuentes disulfuro
Agente
EL PAPEL DE LOS AGENTES DESNATURALIZANTESDURANTE LA ONDULACIÓN PERMANENTE
Temperatura Ruptura de puentes de Hidrógeno
Agentereductor LAVADO
Agenteoxidante
EL COLÁGENO
Hélice aLEVÓGIRA
(3 residuos por vuelta)
Gly-X-ProGly-Pro-4-HyP
SUPERENROLLAMIENTODEXTRÓGIRO(3 cadenas a)
GLICINA
ESCORBUTO (Deficiencia en Vitamina C) requerida para la hidroxilación de PROLINA
IMPORTANCIA DE LA VITAMINA C PARA LA HIDROXILACIÓNDE LA PROLINA, RESIDUO NECESARIO PARA LACORRECTA ESTRUCTURACIÓN DEL COLÁGENO
ESCORBUTO1 millón de marinosmurieronentre 1600-1800
Prolil 4-hidroxilasa
Prolil 4-hidroxilasa
PROTEÍNAS GLOBULARES
LOS DIFERENTES SEGMENTOS DE UNA CADENA POLIPEPTÍCA SE PLIEGANUNOS SOBRE OTROS (TIENEN UNA FORMA COMPACTA)
DIVERSIDAD ESTRUCTURAL
TIENEN AMPLIA VARIEDAD FUNCIONAL
LA MIOGLOBINA
CARACTERÍSTICAS:Primer proteína cristalizadaEs fijadora de O2 de células musculares16700 (153 residuos) una sola cadena polipeptídicaUn grupo hemo o ferroprotoporfirina
Estructura terciaria
HEMO
Estructura terciaria
Leu, Ile, Val, Phe
Pro
EL GRUPO HEMO, UN GRUPO MUY VERSATIL
Protoporfirina
His 93
LA MIOGLOBINA
ACCESO RESTRINGIDONecesario para protección
del grupo HEMO
64
98
HEMOGLOBINA
Se localiza en los eritrocitos (glóbulos rojos sanguíneos)Su función es transportar oxígenoUne oxígeno TIENE ESTRUCTURA CUATERNARIA
Es tetramérica (Mr 64 500) tiene 4 grupos prostéticos (gpos HEMO) unidos a cada una
de las cadenas polipeptídicas
TIENE DOS CADENAS a Y DOS CADENAS b
Mioglobina Subunidad bde la Hemoglobina
LA HEMOGLOBINA CAMBIA SU ESTRUCTURA CUANDO UNE EL OXÍGENO
ES UNA PROTEÍNA ALOSTÉRICA (CAMBIA DE FORMA)