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)