Biomoléculas orgánicas (C,H,N,O). Muchas (P y S). Algunas (Fe, Cu, Zn)

Transcripción

1 Priones PRÓTIDOS

2 Biomoléculas orgánicas (C,H,N,O). Muchas (P y S). Algunas (Fe, Cu, Zn) Elevado P.M. Polímeros (unión de aminoácidos, mediante enlace peptídico) Son macromoléculas. Específicas de cada individuo A través de ellas se expresa la información genética ADN-> ARN-> Proteínas Los más abundantes

3 Homeostática Mantienen el equilibrio osmótico Enzimática Las enzimas son biocatalizadores Transporte Reserva Ovoalbúmina (huevo), caseína (leche), ferritina (hígado) Hormonal FUNCIONES Permeasas (membrana), transferrina y hemoglobina (sangre), mioglobina (músculo) Estructural Colágeno, elastina, queratina Insulina ; regula (glucosa) Movimiento Inmunológica Los anticuerpos son g-globulinas Actina y misosina (proteínas contráctiles)

4 AMINOÁCIDOS Compuestos orgánicos y COOH). (NH2 Unidades estructurales de proteínas Existen 100 aa y sólo 20 aa forman parte de las proteínas Se sintetizan a partir de otros aminoácidos, excepto, los esenciales (incluir dieta, son diferentes según las especie: Leu, Met, Lys,...)

5 La mayoría son α aminoácidos Enlaces covalentes

6 PROPIEDADES FÍSICAS S ó l i d o s, b l a n c o s y cristalinos en agua Solubles Estereoisomería ( el carbono α es asimétrico) : forma D y L Actividad óptica

7 El C es asimétrico: forma D y L Porque no tiene Por carbonos qué? asimétricos (excepto la glicocola ) Seres vivos : formas L D -aminoácido L- aminoácido

8 PROPIEDADES QUÍMICAS (ácido-básicas) Dependiendo del ph de la disolución se pueden comportar como ácidos o bases: CARÁCTER ANFÓTERO AMORTIGUADORES DE ph En disolución acuosa forman iones dipolares (+ = -) Catión Anión Exceso de H+,se comporta como Menos H+, se comporta como una El ph base en el y queda un aa` cargado forma (+), el ión ya dipolar un (híbrido) ácido. -->PUNTO El grupo ISOELÉCTRICO amino libera que el COO- capta H+ H+ (pierde su carga +)

9 GRUPO I (APOLARES) Aminoácidos con resto R no polar. T i e n e n l a r g a s CLASIFICACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS c a d e n a s (atendiendo a la polaridad hidrocarbonadas, de los grupos R) no tienen cargas eléctricas. Forman parte de l Harán soluble o nucleo interno de insoluble a la proteína? proteínas solubles

10 GRUPO II (POLARES NO IONIZABLES) Poseen restos con cortas cadenas hidrocarbonadas con grupos polares (alcohol, tiol,...). Establecen puentes d e H c o n e l a g u a. S o n responsables Harán soluble de o la solubilidad insoluble a la proteína? de una proteína Los aminoácidos que tienen azufre como la c i s t e í n a y l a m e t i o n i n a s o n importantes para el mantenimiento de la estructura terciaria y cuaternaria de las p r o t e í n a s y a q u e pueden formar puentes de disulfuro.

11 GRUPO III (POLARES IONIZABLES ÁCIDOS) M á s d e u n g r u p o - c a r b o x i l o. (proteína). Si el ph es básico o neutro estos - g r u p o s s e c a r g a n negativamente. ( c a r g a negativa de las proteínas) Qué ocurrirá si el ph es básico o neutro? GRUPO III (POLARES IONIZABLES BÁSICOS) Más de un grupo amino. (proteínas) si el ph es ácido o neutro se c a r g a n positivamente. ( c a r g a s positivas de las proteínas) Qué ocurrirá si el ph es ácido o neutro?

12 PÉPTIDOS Menos de 100 aa Péptido: dipéptido, tri, tetra,...( número de aa ) Extremo izquierdo: N-terminal derecho: C- terminal Su estructura Número se aa Proporción de aa Secuencia (orden) en el que se disponene (Importante en estudios evolutivos) Enlace petídico (covalente): grupo carboxilo y amino del siguiente aa + H2O. Se forma enlace amida

13 FORMACIÓN DEL ENLACE PETÍDICO AMIDA: al unirse el grupo carboxilo de un aa con el grupo amino del siguiente

14 Enlace covalente CARACTERÍSTICAS Hidrolizable Se comporta como un doble enlace, proporcionando cierta rigidez y limitando el giro de la molécula. Cadena peptídica: número limitado de conformaciones

15 El C, H, O y N : en el mismo plano: PLANO DE LA AMIDA. Dos planos pueden girar con ciertas restricciones, pues las cadenas imponen limitaciones (el carbono alfa dificulta la rotación). Las cadenas peptídicas: estructura de planos sucesivos, los radicales salen lateralmente Plano de la amida El oxígeno y el hidrógeno están en posición trans respecto al plano

16 Los enlaces peptídicos están a unas distancias y ángulos característicos. Las cadenas peptídicas a d q u i e r e n u n a s estructuras de planos sucesivos que pueden formar diversos ángulos entre si, y de los que salen lateralmente los radicales

17 PÉTIDOS NATURALES HORMONAS -Oxitocina -Insulina -Glucagón -Vasopresina OXITOCINA: responsable de las contracciones del útero durante el parto. ENCEFALINAS Producidas por células nerviosas. Inhiben el dolor ANTIBIÓTICOS Gramicidina Penicilina

18 INSULINA: dos cadenas (21 aa y 30 aa ) unidas por puente de disulfuro. Células pancreáticas GLUCAGÓN: pequeño péptido segregado poe el páncreas. Antagónico de la insulina

19 ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS PROTEÍNAS Macromoléculas orgánicas ( P.M). Largas cadenas peptídicas. Tienen funciones propias Su estructura Número y tipo de aa Secuencia (orden) Configuración espacial Una proteína tiene varios niveles estructurales o de organización

20 PROTEÍNAS: estructura muy compleja. Se estudia a diferentes niveles Nivel o estructura primaria Nivel o estructura secundaria Nivel o estructura terciaria Nivel o estructura cuaternaria

21 ESTRUCTURA PRIMARIA Secuencia (orden) de los aa Disposición en zig-zag (plano amida)--> rotación de los aa sobre el C alfa (equilibrar fuerzas de atracción) Importante ya que determina el resto de los niveles Función biológica de la proteína H 2 N Si se eliminan, añaden o se cambian aminoácidos COOH Se altera la estructura Proteína diferente Cambia su configuración

22 INSULINA (hormona pancreática) : estructura primaria puentes de disulfuro Dos cadenas peptídicas de 21 y 30 aa

23 ESTRUCTURA SECUNDARIA Conformación beta Rotación del C-alfa La cadena polipeptídica se enrolla. La estructura se estabiliza: puentes de H entre los aa Hélice alfa Alfa-hélice Beta-lámina plegada Zonas irregulares Zona irregular

24 Estructura en espiral. Los aminoácidos se disponen como alrededor del eje de un cilindro. Cada vuelta presenta 3,6 aminoácidos. Los radicales se disponen hacia afuera. La estabilidad se mantiene p o r l o s p u e n t e s d e hidrógeno intracatenarios que Puentes se forman intracatenarios cada 3 o 4 aminoácidos. ESTRUCTURA ALFA-HELICOIDAL Las hélice alfa se representan como cintas retorcidas

25 Hélice dextrógira (giro hacia la derecha). Cada 3,6 aa la hélice da una vuelta completa A veces los aa desestabilizan la estructura: Grupos R muy voluminosos Algunos se acomodan mal (prolina) aa con cargas eléctricas del mismo signo (si están próximos se repelen)

26 ESTRUCTURA BETA BETA- LÁMINA PLEGADA LÁMINA PLEGADA L a s c a d e n a s peptídicas se disponen p a r a l e l a m e n t e. L a e s t r u c t u r a q u e d a extendida y adopta una disposición en zig-zag (semejante a un acordeón). L o s p u e n t e s d e h i d r ó g e n o s o n intercatenarios ( entre diferentes cadenas) Puente de H intercatenarios

27 Puentes de hidrógeno Conformaciones beta antiparalelas o paralelas Puentes de hidrógeno entre grupos C=O de una cadena y grupos NH de otra

28 Normalmente una alfa-hélice aislada no es estable por si sola en m e d i a a c u o s o. S u c a r á c t e r hidrofóbico hace que las hélices interaccionen entre sí, enrollándose y formando una superhélice. Es el caso de la queratina. En el colágeno debido a los restos de prolina (aminoácido apolar), la hélice se enrosca hacia la izquierda. No existen puentes de H intracatenarios, (hélice más extendida).

29 ESTRUCTURA TERCIARIA Conformación espacial definitiva Resultado de las interacciones que se establecen entre cadenas laterales de la molécula (enlaces covalentes y no covalentes) La extrema complejidad de esta estructura, exige estudios difíciles de realizar. Es la responsable directa de sus propiedades biológicas, ya que la disposición espacial de los distintos grupos funcionales determina su interacción con los diversos ligandos Se conocen unas proteínas. (especie humana 30000) 29

30 PROTEÍNAS GLOBULARES Mioglobina La mayoría se encuentran en medio acuoso R e s u l t a d e l p l e g a m i e n t o d e l a e s t r u c t u r a secundaria( suelen tener tramos con estructura 2ª diferente).este se produce de tal manera que los aminoácidos que poseen restos hidrófobos se disponen hacia el interior, mientras que los que poseen restos polares y con carga, se disponen hacia la superficie. (establecen puentes H con el agua) (EFECTO HIDRÓFOBO) Energéticamente es beneficiosa pues, estabiliza la estructura.

31 Enlaces no covalentes - Puentes de H: entre cadenas laterales polares (-OH de Ser y Thr) - Interacciones electrostáticas: entre grupos con cargas opuestas de diferentes cadenas laterales(-coo- y NH3 + ) o los que poseen una carga parcial + o (gln) - Van der Waals: enlaces débiles entre grupos no cargados - Interacciones hidrofóbicas: entre grupos apolares que interaccionan entre si y se disponen hacia dentro de la molécula ocultándose del agua Enlaces covalentes: Puentes de disulfuro: entre cys

32 Las proteínas globulares presentan un interior compacto de marcado carácter apolar y el exterior polar, por lo que son solubles en agua. (excepto proteínas de membrana) FUNCIONES DE CARÁCTER DINÁMICO hélice alfa

33 Las proteínas de elevado peso molecular están constituídas por dominios Son unidades estructurales compactas, funcionales y evolutivas capaces de plegarse (independientemente) y f u n c i o n a r d e m a n e r a definida y autónoma.son muy estables Tienen Los dominios una estructura se unen a y función veces por distinguibles una porción de otras proteica regiones flexible--> de la bisagra proteínas. Piruvato Kinasa ( tres dominios) Cuántos Hay dos dominios dominios hay?

34 PROTEÍNAS FIBRILARES Proteínas alargadas, resistentes e insolubles en agua (los R tienen pocos grupos polares) FUNCIONES MECÁNICAS Elementos protectores: - alfa-queratina (piel, pelo, cuernos,...), - beta queratina (picos, garras, tela de araña). Elementos estructurales: - colágeno (resistencia tendones) -elastina (elasticidad piel)

35 ESTRUCTURA CUATERNARIA A veces se asocian a moléculas no proteicas Complejos supramoleculares (P:.M. >50.000d) PROTEÍNAS GLOBULARES Oligómero (dímero) Formadas por varias cadenas polipeptídicas con estructura 3ª (protómero) se asocian para formar una estructura de orden superior (oligómero). Protómero Las uniones entre protómeros-> enlaces débiles

36 Tetrámero (HEMOGLOBINA) Tetrámero (ANTICUERPOS)

37 PROTEÍNAS FIBRILARES COLÁGENO Asociación de unidades peptídicas con estructura 2ª. Tres cadenas polipeptídicas, muy empaquetadas, formando una triple hélice dextrógira con aspecto de cable.

38 QUERATINA

39 ESTRUCTURA CUATERNARIA Es responsable de la actividad biológica de la proteína, que a su vez depende de la terciaria, esta de la secundaria y ésta de la primaria (secuencia de aminoácidos).

40 Proteínas de membrana Al estar en un ambiente lipídico (apolar). los aminoácidos con restos hidrófobos se disponen hacia la superficie.

41 PROPIEDADES Al ser macromoléculas forman dispersiones coloidales Esta propiedad es la que hace posible ESPECIFICIDAD la hidratación de los tejidos de los seres vivos. SOLUBILIDAD Factores ambientales que influyen: - la temperatura. - l a c o n s t a n t e dieléctrica del medio. - el ph del mismo. - la fuerza iónica. La solubilidad está influenciada por: La CAPACIDAD solubilidad de una DESNATURALIZACIÓN proteína se debe a AMORTIGUADORA 1.- los Su radicales composición (-R) libres en aminoácidos de los (una aminoácidos proteína rica que, en al ionizarse, aminoácidos polares establecen es enlaces en general débiles ACCIÓN más (puentes soluble OSMÓTICA de que H) una rica con en las aminoácidos moléculas de hidrofóbicos) agua. 2.- Cuando Su estructura una proteína tridimensional se solubiliza (las proteínas queda recubierta fibrosas de son una en capa general de insolubles moléculas de mientras agua (capa que de las solvatación) globulares son que solubles. impide que se pueda unir a otras 3.-El proteínas, entorno de lo la cual propia provocaría proteína. su precipitación (pérdida de solubilidad)

42 ESPECIFICIDAD - Diferente orden de aa - Existe: - especificidad de función ( proteínas diferentes) - especificidad de especie - especidad de individuo - Consecuencias: Responsables de rechazos en trasplantes. Anticuerpos específicos para cada antígeno Especificidad de enzimas Estructura primaria de la insulina: diferencias entre distintas especies Importante para el estudio del grado del parentesco de las diferentes especies Estudio de las diferencias de la mioglobina en distintas especies

43 CAPACIDAD Sustancias anfóteras: AMORTIGUADORA comportamiento ácido-base Resumiendo: (N-terminal y C-terminal) - En un ph bajo la carga neta de la proteína será En un ph alto AMORTIGUAN la carga neta de EL la PH proteína será Cuando la carga neta de la proteína es neutra es el ph > 7, -> aniones (el C.terminal-ionizado). Punto En Isoeléctrico un campo eléctrico emigran al ánodo El ph ph isoeléctrico < 7, -> de cationes la mayoría (el N-terminal-ionizado). de las proteínas intracelulares En un campo es menor eléctrico que emigran el ph fisiológico al cátodo(7) por los tanto ph=7los tendrán dos carga ionizados. Punto Isoeléctrico (pi),característico de + cada proteína Se aprovecha para separar proteínas en un campo eléctrico (ELECTROFORESIS)

44 ACCIÓN OSMÓTICA Las proteínas ejercen un efecto osmótico cuando existen barreras que limitan su libre difusión, (membrana semipermeable), que permiten el paso del agua, pero no de los solutos. Si tenemos dos compartimentos acuosos separados por una membrana semipermeable y uno de ellos contiene proteínas, éstas tienden a captar agua del compartimento vecino. Este efecto osmótico es proporcional al número de partículas dispersas

45 DESNATURALIZACIÓN Cualquier factor que modifique la interacción de la proteína con el disolvente disminuirá su estabilidad en disolución y provocará la precipitación. Así, la desaparición total o parcial de la envoltura acuosa, la neutralización de las cargas eléctricas de tipo repulsivo o la ruptura de los puentes de hidrógeno facilitará la agregación intermolecular y provocará la precipitación. La desnaturalización provoca la precipitación Qué Solamente tienen de la la proteína en estructura común la estructura primaria, es nativa decir, y la secuencia desnaturalizada? aa ph Caseína (leche) precipita (yogurt)

46 Qué efectos provoca la desnaturalización? 2.- Cambios en las propiedades hidrodinámicas de la proteína: aumenta la viscosidad y disminuye el coeficiente de difusión 3.- Pérdida de las propiedades biológicas 1. - U n a d r á s t i c a disminución de su solubilidad, ya que l o s r e s i d u o s h i d r o f ó b i c o s d e l interior aparecen en la superficie La desnaturalización puede ser reversible ya que es la estructura primaria la que contiene la información necesaria y suficiente para adoptar niveles superiores de estructuración. Esto ocurre cuando el cambio en las condiciones del medio es gradual y controlado y la proteína recupera su estructura nativa: renaturalización.

47 Como en algunos casos el fenómeno de la desnaturalización es reversible, es posible precipitar proteínas de manera selectiva mediante cambios en: - la polaridad del disolvente - La fuerza iónica -El ph AGENTES DESNATURALIZANTES - La temperatura Agentes físicos Agentes químicos Disolventes orgánicos ph Calor Detergentes Fuerza iónica Propiedad util en procesos de aislamiento y purificación de proteínas

48 CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS

49 HOLOPROTEÍNAS (sólo aminoácidos) Proteínas globulares ALBÚMINAS Reserva proteica Regulan presión osmótica Ovoalbúmina Lactoalbúmina Seroalbúmina PROTAMINAS E HISTONAS Proteínas asociadas a ácidos nucleicos Gamma-globulinas: anticuerpos GLOBULINAS Alfa- globulinas: Asociadas a hemoglobina Beta-globulinas (transportadoras) Transferrina Ceruloplasmina

50 HOLOPROTEÍNAS (sólo aminoácidos) Proteínas fibrilares COLÁGENO ELASTINAS Varias cadenas polipeptídicas (matriz elástica) en pulmones, arterias y dermis Triple hélice (tejido conjuntivo, cartilaginoso, óseo), formando piel, tendones,... QUERATINAS Forma estructuras epidérmicas (pelo, uñas, plumas, lana,...)

51 Colágeno Elastina

52 Queratina En la queratina de cabellos lacios, los puentes de disulfuro se establecen al mismo nivel. en los cabellos rizados los puentes de disulfuro se establecen a diferente nivel

53 HETEROPROTEÍNAS (grupo proteico +prostético) GLUCOPROTEÍNAS: glúcido como grupo prostético. Componentes de membranas (función antigénica) Hormonas anterohipofisarias: LH TSH Mucoproteínas o mucinas Inmunoglobulinas Péptidoglicanos FSH ICSH

54 NUCLEOPROTEÍNAS: Ácido nucleico como grupo prostético. Cromosomas. FOSFOPROTEÍNAS: Ácido ortofosfórico como grupo prostético. CASEÍNA VITELINA

55 LIPOPROTEÍNAS:Lípido como grupo prostético. De membrana o transportan lípidos QUILOMICRONES Grasa (intestino) Transporta tejido adiposo e hígado LDL (baja densidad) Colesterol y fosfolípidos Transporta Células (membranas) VLDL (muy baja densidad) Triglicéridos (formados en hígado a partir de azúcares) Transporta tejido adiposo, otros órganos HDL (alta densidad) Esterifica el colesterol Transporta hígado (degradado)

56 Mucho LDL: arteriesclerosis

57 CROMOPROTEÍNAS: Grupo prostético ( sustancia coloreada) PORFIRINAS :anillo tetrapirrólico+ catión CITOCROMOS Transporta electrones (cadena respiratoria) Grupo prostético la clorofila (Mg++). Fotosíntesis CLOROPLASTINA

58 HEMOGLOBINA y MIOGLOBINA Coloración roja, debida al grupo hemo (Fe++). Transportan O2 en sangre y músculo

59 Grupo Hemo La fijación del O2 es cooperativa HEMOGLOBINA DESOXIGENADA (FORMA T)

60 NO PORFIRÍNICAS FLAVOPROTEÍNAS Grupo prostético (derivado de la vitamina B2) CAROTENOPROTEÍNAS HEMOCIANINA Pigmento respiratorio (Cu++, color azul). Crustáceso y moluscos Rodopsina, pigmento fotosensible (retina). Grupo prostético: carotenoide. Grupo proteico: opsina