ESTRUCTURAS DE LAS PROTENAS

Las protenas tienen 4 estructuras:

Estructura primaria
Estructura secundaria
Estructura terciaria y,
Estructura cuaternaria.
ESTRUCTURA PRIMARIA
En la estructura
primaria lo que
importa es el orden de
los aminocidos, si
alguno de ellos
cambia su orden,
entonces cambia todo
el tipo de protena.
Todas las estructuras
tienen estructura
primara.
Cuando reacciona un grupo cido con un grupo
amino de otro se forma un enlace peptdico
(amida) y una molcula de agua. La sustancia
que resulta de la unin es un dipptido
FORMACIN DE UN ENLACE PEPTDICO.

Dipptido
Sobre la estructura primaria
Estabilidad del enlace peptdico de hasta 1000 aos.
Serie de aa unidos forman una cadena polipetidica.
Un residuo es una unidad de aa
Por convencin el extremo terminal (amino
terminal) se considera el comienzo de una cadena.
Residuo carboxilo terminal.
Las cadenas polipeptidas tienen entre 50 2000
residuos, y se conocen como protenas.
La protena Titina tiene 27000 aminocidos es la
mayor.



Pptidos
La unin de dos o mas aminocidos (Aa)
hasta un mximo de 100 mediante enlaces
peptdicos da lugar a pptidos.
2 Aa. _________________
Dipptido
3 Aa __________________
Tripptido
de 4 a 10 Aa ____________
Oligopptido
de 10 a 100 Aa __________
Polipptido

A partir de 100 Aa hablamos de protena
propiamente dicha.
Son protenas extracelulares
en su mayora las que tienen
puentes disulfuro.
Las protenas intracelulares no
lo tienen.
Se refuerzan as las fibras
de colgeno o los cogulos
de fibrina.
Caractersticas de un enlace peptdico.


Es un enlace covalente fuerte.

El carcter parcial del doble enlace del enlace peptdico (-C-N-)
determina la disposicin espacial de ste en un mismo plano con
distancias y ngulos fijos.

El enlace peptdico es mas corto que un enlace sencillo normal,
porque tiene un cierto carcter (60%) de enlace doble, ya que se
estabiliza por resonancia.

Como consecuencia un enlace peptdico presenta cierta rigidez e
inmoviliza el plano de los tomos que lo forman.


Casi todos los enlaces peptdicos son trans.
La excepcin es la X-Pro
Los tomos unidos al carbono y al nitrgeno que forman el enlace peptdico
estn todos en un mismo plano
Y a unas distancias y ngulos caractersticos
El enlace peptdico es un enlace muy fuerte y resistente que se
comporta como un doble enlace y no permite el giro.
Cada pptido o polipptido se escribe
convencionalmente de izquierda a derecha,
empezando por el polo extremo N- terminal que
posee un grupo amino libre y finalizando con el
polo extremo C-terminal con un grupo carboxilo
libre.
Puentes disulfuro: cistena-
cistina
Unin de dos cistenas

Frederick Sanger
Determino la secuencia de aa para la insulina.
La insulina es una hormona protenica.
Demostr que consta de enlaces pptidicos L
solamente.
Cada protena tiene su secuencia nica.
La secuencia de aa de una protena se conoce
como estructura primaria.
Conocer la secuencia de aa
permite
Al conocer la secuencia se establece el
mecanismo de accin. Variar esa secuencia
permite estudiar protenas con funciones
distintas.
La secuencia determina la estructura
tridimensional su plegamiento.
Las alteraciones permite estudiar patologas.
Las protenas se parecen en su secuencia solo
cuando tienen un antepasado comn
(paleontologa)

Estructura secundaria:
Propusieron las estructuras
hlice alfa y lmina Beta
ESTRUCTURA SECUNDARIA.

Las caractersticas de los enlaces peptdicos y los grupos R
de los aminocidos, imponen restricciones que obligan a
que las protenas adopten una determinada estructura
secundaria:




-Estructura en hlice
-En conformacin beta o lmina plegada
-Giros Beta
-Bucles Omega
Hay una disposicin regular de los puentes de
hidrgeno.
ESTRUCTURA EN HLICE
En ste nivel estructural
la estructura primaria
adopta disposicin
helicoidal. Los grupos R de
los Aa se sitan en el polo
exterior de la hlice. Y
cada 3.6 Aa la hlice da
una vuelta completa.
La hlice se estabiliza con
puentes de hidrgeno que
se establecen entre los
grupos N-H de un enlace
peptdico y el grupo C=O
de un enlace peptdico
situado 3.6 posiciones
despus.

La estructura helicoidal
es dextrgira, es decir;
las vueltas de la hlice
giran a la derecha.
Adquieren esta
conformacin,
protenas que poseen
elevado nmero de
aminocidos con
radicales hidrfilos, ya
que las cargas
interactan con las
molculas de agua que
la rodean.
Dificultarn la
formacin de la hlice
los Aa con radicales
hidrfobos y la
presencia del
Aminocido prolina.
Enlace responsable de
estructura secundaria.

Hlices la estructura de
una protena.
La ferritina
Protena que ayuda almacenar el hierro.
El 75% de sus residuos se encuentra en alfa
hlice.
El 25 % de las protenas solubles se
componen de alfas hlices conectadas por
vueltas y giros.
CONFORMACIN LMINA PLEGADA
En sta disposicin los Aa no forman una hlice,
sino una cadena en forma de zig-zag denominada
disposicin en lmina plegada. Se estabiliza
creando puentes de hidrgeno entre distintas zonas
de la misma molcula o de varias molculas,
doblando en zigzag las estructuras, adquiriendo asi
esa forma plegada.





Representacin de la conformacin
en lmina plegada (en violeta los puentes de hidrgeno)
Configuracin B paralela
Configuracin B antiparalela
ESTRUCTURA TERCIARIA
Una estructura terciaria es un
replegamiento de estructura sin espacios.
Existen dos formas bsicas:
-Estructura fibrosa o filamentosa. Cuando
una estructura secundaria sufre slo
ligeras torsiones.
-Estructura globular. Cuando en una
estructura secundaria se forman nuevos
enlaces dbiles.

PROTENAS FIBROSAS: QUERATINA Y COLAGENO
Queratina: Componente
de la lana y del cabello.
Dos hlices alfa dextrgiras
formando una superhlice
Filamentos intermedios
Miosina
Tropomiosina
Es caracterstico
Fuerzas de Van der Waals
Interacciones ionicas.

Forma una heptada
repetitiva.
2 hlices pueden unirse
Por puentes disulfuro:
definen
las propiedades de la fibra
(cuernos
cabellos)
Son parte de la familia
Protena mas
abundante.(cartilago,
dientes, huesos.).
3000 de longitud y 15 de
dimetro.
Tiene tres cadenas
poliptidicas, de 1000 residuos.
Cada tercer aa aparece la
glicina.
Glicina-prolina-hidroxiprolina.
Repulsin por anillos de
pirrolidina la estabilizan , en
vez de puentes de Hidrgeno
dentro de la hebra.
Los puentes si actan entre las
hebras las unen. Es levgira
Los enlaces de hidrgeno son intermoleculares en cada hebra
Como intercatenarios entre hebras
COLAGENO HEBRAS: protena extracelular

Solo dos residuos polares de histidina se encuentran en el interior
y desempean un papel vital en la unin hierro oxgeno
Mioglobina
Estructura fibrosa o filamentosa
Las protenas filamentosas
frecuentemente tienen
funcin estructural o
protectora y son insolubles
en agua.



Ejemplos de protenas
fibrosas: colgeno, elastina y
queratina
ENLACES RESPONSABLES DE LA ESTRUCTURA TERCIARIA
GLOBULAR
Esta conformacin globular se mantiene estable gracias
a la existencia de enlaces entre los radicales R de los
aminocidos. Existen varios tipos de enlaces:
1. puentes disulfuro
2. puentes de hidrgeno
3. puentes elctricos
4. interacciones hidrofbicas
5. enlaces de Van der Waals

Desde un punto de vista funcional esta estructura es la
mas importante y se alcanza cuando la mayora de las
protenas adoptan en sus actividades biolgica y funcional.
Las protenas con estructura terciaria globular se caracterizan
por ser solubles en disoluciones acuosas y/o en soluciones
salinas y frecuentemente tiene funciones especficas como:
enzimas, protenas de membrana, protenas transportadoras,
etc.










Estructura terciaria de una protena. Los
cilindros representan en hlices y los
fideos los segmentos con estructura
irregular










En las protenas globulares
coexisten conformaciones de
hlice , lmina plegada e irregular.

En las protenas globulares, algunas combinaciones de
hlice y lmina plegada, unidas mediante bucles, son
particularmente estables y parecen idnticas en muchas
protenas diferentes: son los llamados dominios, zonas o
campos estructurales (son unidades relativamente
pequeas con menos de 150 Aa). Cada dominio
estructural se pliega (y desnaturaliza) casi
independientemente de los dems.
ESTRUCTURA CUATERNARIA


Se forma cuando se unen varias
cadenas polipeptdicas, cada
una de estas se llama
protmero y por lo tanto una
protena con estructura
cuaternaria puede ser un
dmero (2 protmeros) o un
tetrmero (que tiene 4
protmeros) como la
hemoglobina


desnaturalizacin

Es la prdida de la configuracin cuaternaria,
terciaria y secundaria.

No se afecta la estructura primaria en esta
desnaturalizacin pero s pierde su actividad
biolgica

Que agentes son capaces de desnaturalizar
protenas?
Qu aspectos modifican las protenas luego de
ser desnaturalizadas?
Desnaturalizadas
Ruptura de enlaces
(SH, H, inico)
Prdida de
actividad
biolgica

Menor
solubilidad

Irreversible
(huevo cocido)

Reversible

RIBONUCLEASA
1960, Hirs, Moore y Stein describen la estructura PRIMARIA de
la ribonucleasa (124 residuos y los 4 enlaces disulfuro)

Ribonucleasa - desnaturalizacin
Christian Anfinsen
REDUCCIN DE LA RIBONUCLEASA

Las observaciones para
restaurar la actividad fueron
1.Separacin de urea y Beta
mercaptoetanol.
RECUPERA ACTIVIDAD ENZIMTICA
2. Reoxidacin en presencia de urea 8 M.
RECUPERACIN DEL 1% DE ACTIVIDAD
ENZIMTICA (Ribonucleasa Revuelta)
3. Protena revuelta en presencia de
pequeas cantidades de Beta
mercaptoetanol. RECUPERACIN TOTAL
DE LA ACTIVIDAD ENZIMTICA (10 horas)
Porque los grupos sulfhidrilo
que estaban reducidos
se oxidan en contacto con aire

Se forman puentes disulfuro
equivocados. Hay 105 modos
diferentes de formarlos y
104 son errneos
VISUALIZACIN DE PROTEINAS -
Electroforesis
ELECTROFORESIS
Aplicaciones del proceso de
desnaturalizacin

Permite aislar protenas de inters para su
estudio.
Eliminar protenas para estudiar otras
biomolculas de inters (cidos nucleicos,
carbohidratos, etc.).
Permite identificar si las protenas tienen
funciones enzimticas.


Contexto prctico
- Aislar las protenas presentes en la soya y en
el arroz. Compare sus resultados.

1.- Preparar la muestra
2.- Mtodo de extraccin de protenas
3.- Obtencin del extracto
4.- Rendimiento proteico (clculos)
FUNDAMENTO
Protena
de la leche
de soya
Adicin
de sal
inica
En baja
concentracin
Desnaturalizacin
reversible
En alta
concentracin
Precipitacin de protenas de la leche de soya
- flujograma
Muestra
100g
Remojo Licuado
Calentamiento
Filtrado (leche
de soya)
Adicin de
sulfato de
magnesio
Separacin por
precipitacin
de protena
Calculo del
rendimiento
GRACIAS
Bibliografia
BOYER Rodney. Bioqumica.
HARPER . Bioqumica.
LAGUNA Y PIA. Bioqumica.
STRYER, Lubert; BIOQUMICA
DEVLIN, Thomas; BIOQUIMICA