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ESTRUCTURA TERCIARIA: PROTEÍNAS GLOBULARES
Las proteínas globulares realizan la mayoría del trabajo químico de la célula (síntesis, transporte, metabólico, etc.)
Gracias a la técnica de difracción de rayos X se conocen muchos detalles estructurales de estas proteínas:
• Poseen regiones con estructuras secundarias (hélice , lámina ) (mioglobina 70% de hélice
)
• Estas regiones se pliegan unas sobre otras dando una estructura terciaria densamente
empaquetada de aspecto globular
• Pueden quedar huecos internos en donde se sitúan grupos prostéticos (Ej. Grupo hemo en la mioglobina)
DOMINIO PROTEICO: porción de una proteína con estructura terciaria definida (40-350 aminoácidos). En general asociados a una función particular.
Motivos: zonas con la misma función en distintas proteínas
Dominio
CARACTERÍSTICAS DE LAS PROTEÍNAS GLOBULARES
1. Las proteínas pequeñas suelen tener un único dominio,
mientras que las grandes poseen múltiples dominios,
conectados entre si por trozos de cadena polipeptídica
2. Dominios distintos suelen realizar funciones diferentes
3. Entre las variedades de dominio, los principales patrones
de plegado son de dos tipos:
• Los que se producen alrededor de la hélice
• Construidos sobre un entramado de láminas 4. La cadena polipeptídica puede doblarse de diferentes
maneras para ir de un segmento a otro
5. Todas las proteínas poseen un exterior e interior definido
6. Existen regiones de ovillo aleatorio y regiones irregulares
Tipo Meandros Grecas
ESTRUCTURAS SUPERSECUNDARIAS
ESTRUCTURAS CARACTERÍSTICAS DE LAS PROTEÍNAS GLOBULARES
PLEGAMIENTO O ENSAMBLAMIENTO DE PROTEÍNAS
1. AutoensamblamientoLa proteína se pliega sin ninguna otra ayuda
2. Ensamblamiento dirigidoLa proteína se pliega gracias a la acción deotras proteínas
Una proteína recién sintetizada posee solamentesu estructura primaria. Para que sea plenamentefuncional ha de plegarse correctamente en unaforma tridimensional única.
FACTORES QUE DETERMINAN EL PLEGADO DE LAS PROTEÍNAS GLOBULARES
La secuencia de aminoácidos de una proteína determina su estructura tridimensional nativa o natural
El plegado de una proteína está favorecido energéticamente en condiciones fisiológicas (G<0)
Una proteína tiende a plegarse de modo cooperativo, mediante interacciones que se forman o rompen de manera concertada
In vivo, el plegado ocurre a veces con ayuda de otras proteínas denominadas chaperoninas:
• Ayudan a plegarse• Impiden que se plieguen o asocien prematuramente
“CHAPERONINAS”(HSP: HEAT-SHOCK PROTEINS)
ESTRUCTURA MOLECULAR DE GROEL (HSP60)
UBICUITINA:
Marca a las proteínaspara su degradación.
(Premio Nobel 2004)
La proteína priónC
N
“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002
Stanley Prusiner Premio Nobel en 1997por la relación de la PrP con:
• Enfermedad de las vacas locas
(encefalopatía espongiforme bovina)
• Tembladera de las ovejas
• Neuropatologías humanas
PROTEÍNA PRIÓNICA
PRPc: 40% hélices 3% láminas
PRPsc: 30% hélices 43% láminas
CONVERSIÓN DE PRPc A PRPsc
http://www.us.es/dbiovege/biomoleculas/seminarios03-04/priones/priones.ppt
FUNCIÓN Y EVOLUCIÓN DE LAS PROTEÍNAS:MIOGLOBINA Y GRUPO HEMO
MIOGLOBINA: proteína que almacena oxígeno en el músculo rojo en prácticamente todas las especies
ESTRUCTURA: • Posee una cadena polipeptídica única• Contiene 8 segmentos con estructura secundaria de
hélice (nombrados de la A a la H), separados por
segmentos no helicoidales.• Se pliega dando una molécula prácticamente esférica
muy compacta con un hueco en el interior donde se sitúa
el grupo prostético hemo, lugar de unión al oxígeno• El hemo se une de forma no covalente en la hendidura
hidrofóbica o bolsillo hemo.
“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002
MECANISMO DE UNIÓN DEL OXÍGENO
El oxígeno se une al grupo hemo: un anillo tetrapirrólico denominado protoporfirina IX, que pertenece a la familia de porfirinas, con un ión ferroso (Fe2+) en el centro.(Citocromos, clorofila)
Anillos conjugados grandes (color)
El Fe2+ del grupo hemo tiene una coordinación octaédrica, establece 6 enlaces de coordinación: • 4 con los N del anillo tetrapirrólico (situados en el plano del anillo)• 1 con el N de la His 93 (F8) llamada His F8 ó His proximal• El 6º enlace:
• Desoximioglobina: una molécula de agua• Oximioglobina: una molécula de oxígeno, junto a la His distal (número 64, E7)
En el entorno hidrófobo del interior de la mioglobina, el hierro no es fácilmente oxidado por el oxígeno.
Fuera del ambiente celular, el hierro se oxida lentamente, formando la metamioglobina, incapaz de unir oxígeno une en su lugar una molécula de agua.
El CO se une al Fe2+ con mayor afinidad que el O2
COORDINACIÓN DEL HIERRO EN LA OXIMIOGLOBINA
Coordinación octaédrica del átomo de hierro
Bolsillo del hemo
“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002
ANÁLISIS DE LA UNIÓN DEL OXÍGENO POR LA MIOGLOBINA
La curva de unión de oxígeno a la mioglobina es hiperbólica e indica que tiene una elevada afinidad por el oxígeno ya que P50 es muy baja (unos 4 mm de Hg)
En los capilares (PO2 30 mm Hg):La Mb estaría saturada
En los tejidos (PO2 baja): La Mb capta O2 de la Hb de la sangre arterial circulante y luego lo cede a los orgánulos celulares que consumen oxígeno (mitocondrias)
“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002
DESNATURALIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS GLOBULARES
Determinados cambios ambientales producen la desnaturalización ó desplegado de la proteína, con pérdida
de sus propiedades específicas.
FACTORES QUE INFLUYEN:• Calentamiento por encima de su temperatura de
desnaturalización térmica• pH fuertemente ácido ó básico• Presencia de alcohol ó urea
RENATURALIZACIÓN: Restaurando las condiciones fisiológicas se revierte el proceso
DESNATURALIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS
Consiste en la pérdida de todas las estructuras deorden superior (secundaria, terciaria y cuaternaria)quedando la proteína reducida a un polímero estadístico.
Consecuencias inmediatas son:
- Disminución drástica de la solubilidad de la proteína, acompañada frecuentemente de precipitación
- Pérdida de todas sus funciones biológicas
- Alteración de sus propiedades hidrodinámicas
Temperatura (uu.arbitrarias)
0 2 4 6 8 10 12
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LA DESNATURALIZACIÓN ES UN PROCESO COOPERATIVO
DESNATURALIZACIÓN TÉRMICA DE LA RIBONUCLEASA
“Bioquímica” Stryer, Berg y Tymoczko Ed. Reverté, S.A. 2003
Desnaturalización
Renaturalización
Molécula nativa Molécula desnaturalizada
DINÁMICA DE LAS PROTEÍNAS GLOBULARES
Las proteínas globulares son estructuras dinámicas, sufren movimientos que se han agrupado en tres clases:
1. Vibraciones y oscilaciones de átomos ó grupos
2. Movimientos concertados de elementos estructurales (hélices, por ej.)
3. Movimientos de dominios completos, apertura y cierre de hendiduras.
Los dos últimos son bastante más lentos y están implicados en las funciones catalíticas de las enzimas.
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