IV. Proteinas y mas PDF

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Estructura de proteínas Estructuras de proteínas es hablar de cómo están formadas, no es aprenderlas todas, sino conocer su estructura. Ya hablamos que cuando juntábamos un aminoácidos con otra aminoácidos formábamos un enlace peptídico. Obviamente si a esa unión le sigo agregando mas y mas aminoáci...

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Estructura de proteínas Estructuras de proteínas es hablar de cómo están formadas, no es aprenderlas todas, sino conocer su estructura. Ya hablamos que cuando juntábamos un aminoácidos con otra aminoácidos formábamos un enlace peptídico. Obviamente si a esa unión le sigo agregando mas y mas aminoácidos tenemos una proteína. Proteína se define cuando hay sobre de 100 residuos aminoacídicos unidos, menos de 100 aminoácidos unidos hablamos de péptidos. Hablamos de residuos aminoacidicos para hablar del aminoácido como tal, no una parte de el, sino de aminoácido entero. Toda proteína va a estar formada de aminoácidos. Cuales aminoácidos? En principio los 20 pero puede que hayan proteínas que no posean de los 20, posean de algunos solamente, pero entre esos algunos forman cadenas sobre 100 aminoácidos. Encontrar una proteína con el aminoácido triptofano es maravilloso, que quiero decir con esto? Que no todas las proteínas poseen triptófano, pero dentro de los 20 suele ser el aminoácido que forma a las proteínas. Siendo una proteína o un péptido siempre va a tener un inicio y un final, pero uno como lo determina? Simplemente es una conversión. Si leemos de izquierda a derecha, siempre el primer aminoácido que está en la izquierda, siempre va a llevar el grupo N-terminal, es decir el extremo amino queda libre. Y siempre el último aminoácido que esta al final, a la derecha, va a ser el que lleve el grupo C-terminal, es decir, el grupo carboxílico libre. De una proteína o péptido puede preguntar qué aminoácidos aporta el grupo N-terminal y siempre va a ser el primero de la izquierda y el aminoácido que me aporta el C-terminal siempre va a ser el ultimo a la derecha. Esto es una forma de escribir la composición aminoacidica de una proteína. Ahora, que también me va a quedar libre, espuesto? Los R, los radicales. Ahora si nos ponemos a pensar en las propiedades acido-base de una proteína, esta también va a tener puntos isoeléctricos (pI), un péptido también tiene punto isoeléctrico, pero de que va a depender determinar el valor de los puntos isolelectricos? Todos los grupos ionizables y quinees son estos grupos ionizables? El N-terminal, el C-terminal pero también todos esos grupos R ionizables que van a quedar libre cuando se unen los aminoácidos en una cadena. Como se forma un enlace peptidico? Dos aminoácidos. Que parte del aminoácido forma el enlace? Un grupo carboxílico de un aminoácido y el grupo amino del otro aminoácido. Que es lo que queda libre cuando ello se forma? Los radicales (R). Cuando yo formo esa fila de aminoácidos juntos, que es lo que me queda libre, lo que queda sin unir? Los radicales y los grupos extremos, es decir el Nterminal del primer aminoácido y el C-terminal del último aminoácido. Cuando yo me refiero a que las proteínas y péptidos tienen puntos isoeléctricos, va a estar de terminado por los grupos ionizables de los extremos y de los grupos R. Que aminoácidos aportan grupos ionizables a la cadena? Arginina, glisina, aspartato, glutamato, tirosina y cisteína, de los 20 son como 7 u 8 los que van a estar aportando para el punto isoeléctrico de las proteínas y los otros no porque no tienen grupos ionizables en sus cadenas R. Que es un grupo ionizable? Que se protona y desprotono y quienes eran? Los 3 aminoácidos básicos que tienen grupo amino en el grupo R, los 2 aminoácidos ácidos que tienen acido carboxílico en el grupo R y aparte 2 que tengan OH y CH. Cuando uno une un aminoácido con oro se pierden los grupos aminos y carboxílicos del esqueleto, que es lo que queda disponible? Los grupos R y si el R tiene grupos ionizables son los grupos que van a estar afectos a protonarce y desprotonarce dependiendo del ph en el cual se encuentra. Tabla con pesos moleculares y puntos isoeléctricos de algunas proteínas. Si vemos la tabla 5-2 vemos el ejemplo de algunas proteínas como varían en su peso molecular en virtud a su cantidad de residuos, tenemos de 104 a 26.000 residuos en una proteína. Ahí vemos que la cantidad de aminoácidos en una proteína es tremendamente variable. A medida que aumento el número de residuos aumento la carga molecular, porque el peso molecular va a estar determinados por la cantidad de aminoácidos que la proteína posee. Como cada aminoácido tiene un peso molecular que se estima en n promedio, ese promedio me indica que mientras aumento mi cantidad de

aminoácidos en la proteína aumenta mi peso molecular, pero uno es capaz de estimar el peso molecular. El último ítem de la tabla 5-2 me dice número de cadenas polipeptidicas que me forman la proteína. Una proteína no necesariamente va a estar formada por solo una cadena polipeptídica, hay proteínas que tienen varias cadenas polipeptidicas formando un todo. Es asi como la glutamina sintetaza (e.coli) posee 12 cadenas polipeptidicas. La hemoglobina humana posee 4. En la tabla 5-6 vemos que las proteínas también tienen un punto isoeléctrico, hay unos tan ácidos como el de la pepsina que tiene 1.0, porque tendrá un pI tan extremo, tan bajo? Porque actúa a nivel del acido clorhídrico en nuestro estómago. Existen proteínas para distintos ph. Tenemos también que la lisozima tiene un pI muy alto. El ph, el pI de la proteína está determinado por la composición aminoacídica que poseen en virtud del lugar el entorno en donde trabajan. Porque obviamente las proteínas van a estar ubicadas en el entorno que más les favorezcan. Por qué decimos que a nivel celular hay que evitar los cambios de ph? Porque alteran la función de la proteína. En la clase anterior calculamos el pI de la glisina que es un aminoácido neutro, su pI era de 5,97 también calculamos el pI de un aminoácido acido que su pI era 3,22 y de un aminoácido básico su pI es de 10,76. El punto isoeléctrico de un aminoácido dice relación con la estructura del aminoácido y podemos concluir que aminoácidos básicos suelen tener pI básicos, aminoácidos ácidos con pI ácidos. Cuando vemos (tabla 5-6) esa lista de proteínas con distintos pI uno incluso podría intuir que los aminoácidos que forman parte de esas proteínas son de determinada características, entonces cual sería la lógica? Para la albumina de huevo que tiene un pI de 4,6 , que aminoácidos serían los candidatos para formar parte de esa proteína? Aminoácidos con características ácidas porque el pI está desplazado hacia lo ácido. Clasificación de proteínas: hay que clasificarlas según su función, porque no la podemos clasificar según los aminoácidos. 1. Enzimática: las enzimas son proteínas con función catalítica. Ej: ribonucleasa, tripsina. *La tripsina es conocida porque degrada proteínas en los humanos, es una enzima peptidaza que suele cortar enlaces peptídicos de las proteínas. Esta enzima también la venden y la utilizan como adelgazante de la carne. 2. Transportadora: principal ejemplo la hemoglobina, lo que hace es transportar oxigeno y también está la seroabúmica que es la albúmina que está dentro de nosotros y acarrea a quien sea, entonces nosotros tomamos medicamentos, los acidos grasos, etc la seroabúmica lo traslada. 3. Almacenamiento: tenemos a la ovoalbúmina que es la albumina del huevo. La ferritina esta en nosotros, almacena hierro. Mucha gente tiene anemia porque la ferritina no almacena hierro. 4. Contráctiles y de movimiento: actina y miosina junto con ATP y calcio están a la par trabajando en la contracción muscular 5. Estructurales: como el colágeno y la queratina (pelo, uñas, piel) 6. Defensa: anticuerpos (inmunoglobulinas) y fibrinógeno. *Ahí está la lógica de que hay que tomar vitaminas para aumentar las defensas, porque las defensas son anticuerpos y siempre están en recambio y tenemos que tener materia prima almacenada para que cuando la célula sintetice anticuerpos tenga los materiales. *El fibrinógeno es esencial en la coagulación sanguínea. 7. Regulatoria: mas que proteínas la mayoría son péptidos, porque se asocia a función hormonal y los lípidos forman estructuras de hormonas pero las hormonas también pueden ser péptidos. Ej: insulina y glucagón son péptidos que regulan la glicemia, la azúcar circulando, estas se generan en el páncreas y actúan en el hígado. La hormona del crecimiento. Clasificación de proteínas según composición: -proteínas simples: proteínas que solo contienen aminoácidos en su estructura. -proteínas conjugadas:

Si hay otras cosas que no sean aa y que estén en las proteínas, por supuesto que si, los grupos prostéticos, ejemplo podría ser como dice barbara una glucoproteina (proteína unida a un carbohidrato), pero mas alla, hay proteínas que tienen en su estructura no solamente tiene aa, la hemoglobina tiene un grupo hemo (¿), el cual es una tremenda estructura, y esa estructura tiene fierros acomplejados. Pero cuando uno habla de proteínas conjugadas habla de grupos prostéticos y el grupo HEM, seria un grupo protético ya que siempre está en la hemoglobina, no lo vayan a confundir con los cofactores que vamos a ver en las enzimas. Los cofactores son elementos inorgánicos que suelen pegarse a la proteína pero también se despegan, el grupo HEM es parte de la hemoglobina, por lo tanto es una proteína conjugada desde el punto de vista que ese grupo esta ahí y es un grupo totalmente distinto a tener aa solo en la estructura de una proteína. Por eso digo no confundir, las conjugadas tienen permanentemente ese grupo ahí. Bueno podemos hablar y clasificar a las proteínas de acuerdo al numero de cadena, podemos hablar de monomericas y de oligomericas. Proteínas oligomericas son aquellas compuestas por más de 2 cadenas polipeptidicas, y una proteína monomerica una sola. Y por ultimo podemos tener de acuerdo a la forma, mayoritariamente se clasifican en 2 tipos, o son fibrilares o son globulares, y cuando hablamos de fibrilares son proteínas alargadas tal como uno la ve, en cambio la proteína globulares son proteínas en forma esférica. ¿Qué proteínas creen ustedes que van a ser alargadas?, las estructurales y las contráctiles, ese tipo de proteína son fibrilares están formando verdaderos ligamentos para poder ejercer su función. Y ¿Quiénes podrían ser proteínas globulares?, las de transporte, las hormonas, aunque con las hormonas como son pedacitos tan chiquititos, no alcanzan a forman una estructura tridimensional, pero por ejemplo las enzimas suelen tener estructura globular. Vamos a entrar entonces a los niveles estructurales de las proteínas y esto es muy importante, en las proteínas existe estructura primaria, secundaria y en algunos casos terciaria, y en algunos casos cuaternaria, si uno tuviera que hablar del nivel máximo que puede adoptar la configuración es una estructura cuaternaria, pero no todas las proteínas llegan a la cuaternaria y no es porque sean falladas, es porque la cuaternaria es un tipo especial de estructura al igual que la terciaria, entonces siempre todas van a tener primaria y secundaria, porque la estructura primaria es tan fácil como decir que es la composición aminoacidica de la proteína y esta esta unida, bueno la estructura primaria hace referencia aminoacidica y localización de los enlaces disulfuro, nosotros dijimos quienes formaban los enlaces disulfuros, 2 cisteina juntas, entonces cuando yo veo la estructura primaria lo que yo estoy viendo es el aa 1,2,3, el 50, el 100, el 200, etc. ¿Cuándo va a ser estructura secundaria?, es la negación espacial de los aa adyacentes, segmentos locales, o sea, ahora voy a ver qué segmentos de aa van a formar una estructura espacial, y la estructura terciaria, hablamos de un ordenamiento que no solo es espacial, sino que también le da a la molecula una estructura tridimensional, en la cuaternaria involucra la orientación espacial pero de varias subunidades, por eso que no todas las proteínas tienen entructura cuaternaria y desde ya te esta diciendo ¿como esta formada la estructura cuaternaria?, por subunidades y no todas las proteínas tienen subunidades. Como vemos ahí en el dibujo, la estructura primaria son … de los aa que forman parte de una cadena, la estructura secundaria como ustedes ven ya es un plegamiendo de la estructura primaria, y uno ya ve que la secundaria en ese caso forma una hélice, entonces ya no es una filita de aa, ahora esos aa se plegan en una estructura, vamos que la estructura terciaria es tridimensional porque ahora todos esos resortitos podríamos decir, se unificaron en una pelotita, una cosa es tener ese rulito y otra cosa ese rulito hacerlo un ovillo, y cuando hablamos de ese ovillo hablamos de estructura terciaria, porque estamos viendo la parte tridimensional de la proteína, en cambio yo veo que la cuaternaria es igual a la terciaria, pero se hace incapie en que el color es distinto y cuando hay colores distintos me está diciendo : aah! Hay presencia de subunidades. Esas subunidades son cadenas polpeptidicas, que están formando parte de una proteína, insisto que esas subunidades salen, porque yo tengo proteínas que son monomericas y oligomericas y las oligomericas forman subunidades, y las subunidades dan origen a estructuras cuaternarias.

En la estructura primaria que me muestra la secuencia aminoacidica, es la estructura más informativa de todas, o sea que cuando el científico descubre una proteína nueva le pide al bioquímico que se la secuencie, entonces el bioquímico le entrega la proteína ordenada de tal manera y hoy en dia existe la bioinformatica la cual puede tener bases de datos que son genéticos y bases de datos proteicos, ¿habra escuchado hablar del proteoma?, son bases de datos proteicas. Entonces se contrasta la secuencia aminoacidica con todas las que pueda contener la base, y en un sistema computacional uno es capaz de predecir la función de esa proteína, en función de la conjugación aminoacidica, a partir de la estructura primaria de una proteína yo puedo sacar diversa información. A partir de esta secuencia aminoacidica ¿qué información puedo sacar?, podemos saber la secuencia de nucleótidos, el punto isoeléctrico, podemos saber si la proteína es soluble o insoluble, la función, porque lo determina donde está ubicada, para que ustedes sepan las proteínas que suelen tener una determinada función, suelen tener aa de esa misma característica en ese lugar, es decir, las encimas peptidasas, suelen tener aa que se repiten en una región de la proteína, hay segmentos de aa que se repiten en otras proteínas, y cuando esos segmentos se repiten entre esas proteínas suelen tener funciones similares. Entonces yo puedo contrastar los aa de mi proteína desconocida con base de datos, y la base de datos me dice esta proteína puede tener tal y tal funciones por que este segmento es el mismo que tienen las proteínas de transporte, otra información que podemos tener es como se van a plegar después, y muy importante puedo saber el peso molecular de la proteína, los aa suelen tener un peso promedio. Lo que está ahí es un ejemplo de la línea falciforme donde muestra la forma del eritrocito real en el dibujo izquierdo y deforme en el dibujo derecho, y esa deformación es simplemente porque un aa estructural ha sido modificado, ¿existen clasificaciones de los aa?, bueno uno suele hablar de los aa catalíticos, los que cumplen una función catalítica, pero también uno habla de los aa estructurales que va a ser lo que le da estructura a la proteína, bueno en ese caso un aa estructural permite la modificación del eritrocito, y cuando el eritrocito no tiene esa forma bicóncava de la que tanto se habla y cambia su estructura, se genera una anemia, porque la sangre circula a través del torrente sanguíneo y pasa por el bazo, el cual elimina los globulos rojos viejos, los que están fallidos, estos a nivel celular están fallidos, por lo que el bazo los elimina, y produce en la persona anemia. Hay varios tipos de estructuras secundarias pero nosotros vamos a ver 3 asi a grandes rasgos, vamos a ver la alfa-helice y la beta-plegada también conocida como conformación beta y la estructura azar o azarosa, la alfa hélice es una estructura que tiene forma de resorte, como ustedes ven en el dibujo de los izquierda si yo colocara un tubito es como que los aa se enrollan alrededor del tubo, donde los grupos R de los aminoácidos quedan hacia afuera, entonces por dentro ese tubo que se va formando se estabiliza mediante puente de hidrogeno, los enlaces peptidicos que son de tipo amidicos son los que están formando puentes de hidrogeno entre ellos para generar esa estructura de tubo, hacia afuera quedan todos los grupos R, ¿Qué desestabiliza la alfa-helice?, es decir, ¿Qué hace que no se forme alfa-helice?, los aa con igual carga, aquí dice que cada 3 aa pego la vuelta, yo tengo una cadena y la empiezo a enrollar, cada 3.6 aa pego una vuelta, ¿que pasa si en esa vuelta quedan 2 aa con la misma carga?, se repelen entonces desarman la hebra, y cuando yo estoy diciendo aa con diferente carga me estoy refiriendo al grupo R donde esta la carga del aa. El aa que no cabe en la estructura alfa-helice es prolina, prolina desarma el alfa-helice, porque … (estudiar la estructura de la prolina y se darán cuenta dijo ella) El volumen de la cadena radical haya, si yo tengo en una vuelta dos aa muy grandes, van a chocar en el espacio y también van a destruir la alfa-helice. Entonces si tuviéramos que hacer un resumen, ¿Qué tipo de aa tendría la estructura alfa hélice? O ¿que tipo de aa podrían conformar la estructura alfa hélice?, aa grandes sí, con carga también, pero siempre y cuando las cargas en la vuelta no queden igualados y obviamente aa muy grandes no estén muy cercanos. Entonces la alfa hélice podría tener aa grandes más que pequeños, y aa con carga. La otra estructura secundaria es la estructura beta – plegada, son verdaderas planchas de zinc apiladas, son estructuras que se forman cada 3 aa, formando verdaderas crestas. En este tipo de

estructuras los aa que encajan super bien departida es prolina, y aa pequeños, porque vamos a tener que los aa muy grandes quedan afuera de las cadenas y si yo quiero apilar esta plancha de zinc no me quedaría perfectamente apilada si yo tengo aa muy grandes, de cargas iguales en la misma estructura. Este tipo de estructura beta-plegada puede ser de tipo paralela o anti-paralela, yo les dije que todos los péptidos van de E terminal a C terminal, entonces según como yo lo apile puedo hablar de hebras paralelas o antiparalelas, pero simplemente tiene que ver con una dirección, lo importante que tenemos que tener claro que sobre todo lo forman aa pequeños y prolina que no encaja en la alfa-helice, ¿Qué tipo de interacciones yo tengo en esta estructura?, de puente de hidrogeno, y mucha interaccion hidrofóbica, por que yo estoy formando un apilamiento, entonces esto es igual a cuando apilábamos las bases nitrogenadas y yo les decía ¿Qué interacciones mantienen esas estructura de DNA?, y la mantenían los puentes de H de las bases, y las bases dentro de su hidrofobicidad. Entonces si yo tengo aa hidrofobicos esta interaccion también será de tipo hidrofobica. La forma beta-plegada también esta determinando funciones dentro de la proteína, y por ejemplo la de colágeno asi como las contráctiles, ¿se acuerdan que hablamos de proteínas fibrilares y globulares?, bueno las fibrilares mayoritariamente suelen haber estructuras de tipo beta-plegada y en el cuadrito hay ejemplos de proteínas que solamente tienen alfa- hélice, que solamente tienen betaplegada, pero la mayoría de las proteínas tiene combinaciones de ambas, cada trozo o la forma que tome va a estar determinada por la composición aminoacidica. Y por último la estructura azar es una estructura que no tiene forma, es la 3ra forma. Podría ser una oligo-proteína o una mono proteína, da lo mismo, estos son aminoácidos, que lidera el grupo amidino, puede ser una sola o una enrollada, eso depende de la proteína, ahí proteínas que pueden tener solo beta plegadas en su estructura, otras solo alfa hélice en su estructura y otras que pueden tener una mezcla de ambas y también en otras encuentras solo de forma acerosa o bien de las 3, acerosa, beta plegada y alfa hélice, en la beta plegada suele existir presencia de aminoácidos hidrofobicos, una alteración mas que se agrega es una alteración hidrófobica eso por los aminoácidos, estas estructuras se estabilizan por puentes de hidrogeno, si la mayoría de los aminoácidos son hidrofobicos otra interacción que estará será hidrófobica. Si nos damos cuenta, vemos una estructura alfa hélice ,con lazos que son estructuras azarosas, en ambos casos t...