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Tema 4

Estructura y Funcin de las Protenas Dra. Mara Fernanda Correa

Enero 2015

Universidad Central de VenezuelaFacultad de MedicinaEscuela de Medicina Luis RazettiCtedra de Bioqumica 1Protenas..Qu son? Dnde se forman? Dnde se recambia o degradan?Cmo son a nivel estructural?Cuntas son? Son iguales (cantidad y tipo) en todas las clulas?Cmo se estudian?Qu funciones realizan? Cun especificas son?Cmo se relaciona su funcin con la salud y la enfermedad?

muchas ms

2Funciones

3Protenas y enfermedad

Exceso de una protenaAusencia o deficiencia de una protenaIncorrecto plegamiento de la protenaEnfermedadProteinopatia: Enfermedades asociadas al defecto de una o mas protenasPlegamiento incorrecto de protenas en enfermedades neurodegenerativas

ProtenasMacromolculas orgnicas.Constituidas por C, H, O, N y S.Peso, tamao y forma variable.Abundantes en los tipos celulares (una clula humana 10.000 protenas distintas).Funciones diversas: metabolismo, contraccin muscular, respuesta inmunolgica, crecimiento, transporte, catlisis enzimtica, funciones de sostn (huesos), etc.Polmeros lineales de L-aminocidos.

7Formas, tamao y peso variables

8Frmula General de los AminocidosCaCOOH+H3NHR9Frmula General de los Aminocidos Ca (central) Grupo amino Grupo carboxilo tomo de Hidrgeno Cadena lateral RRa CHNH3+ COOH10Culde las siguientes molculases un -aminocido?

11. Treonina12. Tirosina13. Cistena14. Arginina15. Lisina16. Histidina17. Acido Asprtico18. Acido Glutmico19. Asparagina20. Glutamina1. Glicina2. Alanina3. Valina4. Leucina5. Isoleucina6. Prolina7. Fenilalanina8. Triptfano9. Metionina10. SerinaCadena Lateral o Grupo RAminocidos Se conocen otros 150 aminocidos pero NO forman parte de las protenas.12AminocidosDos propiedades importantes que los distinguen son:

Polaridad. Si un aminocido es polar o no - polar influye como interacta con el agua.Carga. Si tienen o no carga. Algunos aminocidos pueden ionizarse para tener cargas positivas, otros se ionizan con cargas negativas.13Ejemplos de algunos aminocidos

14Esteroisomera de los aa

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16Actividad pticaLa presencia del carbono asimtrico, adems les da a los aminocidos actividad ptica, es decir en disolucin son capaces de desviar el plano de polarizacin de la luz. Si lo desvan hacia la derecha (+) se llamandextrgiros, si lo desvan hacia la izquierda (-)levgiros. 17Enlace Peptdico

Enlace covalente tipo amidaCarcter de doble enlace parcialImposibilidad de rotacin.Reaccin de deshidratacin.Configuracin Trans. Entre el COOH de un aminocido y el grupo amino NH3+ de otro aminocido. 18Enlace peptdico

amidaNaturaleza parcial doble de EP

Mediantes estudios de Rayos X de las protenas demuestran que el enlace C-N del enlace peptdico se comporta en cierto modo como un doble enlace y no es posible, por lo tanto, el giro libre alrededor de l.Todos los tomos que estn unidos al carbono y al nitrgeno delenlace peptdico mantiene distancias y ngulos fijos y caractersticos y estn todos ellos en un mismoplano.Enlace peptdico

Estructura de las Protenas

22Estructura de ProtenasLa estructura tridimensional de las protenas viene determinada por su secuencia de aa La funcin de una protena depende de su estructura tridimensional, la cual es nicaLas fuerzas ms importantes que estabilizan la estructura tridimensional son interacciones no covalentes23Estructura primaria.Estructura secundaria.Estructura terciaria.Estructura cuaternaria.

Niveles de Organizacin 24

Estructura primariaSecuencia de aminocidos.Especificada en el DNA.Determina la forma que adopta la protena25Estructura primaria

Es la secuencia de sus aminocidos. Por convencin el orden de escritura es siempre desde el grupo amino-terminal hasta el carboxilo final26Estructura de ProtenasSlo una fraccin (~105) de las posibles secuencias (>10400 ) de aa estn presentes o conforman en una protena nativa, codificada por un gen y fabricada en una clulaQu tienen de peculiar esas secuencias? Se pliegan, como resultado de las interacciones laterales entre los aa, formando estructuras especficas Cadenas aleatorias de aa sintetizadas artificialmente usualmente no tienen un plegamiento bien definido y plegamiento in vitro es diferente del plegamiento in vivo27

Proceso secuencial espontneoImpulsado por interacciones no covalentesPlegamiento de Protenas28

Plegamiento de las Protenas29

Plegamiento de las Protenas30

Plegamiento de las ProtenasConformacin Nativa: Estructura tridimensional con actividad biolgica

31Plegamiento de las protenas

Enlaces no covalentes que permiten y estabilizan la estructura de las protenasEstructura de las Protenas36Tipos de enlaces no covalentes en la protenas.

Dominios hidrofbicos= interior de protenas globulares

La conformacin en espacios hidroflicos: Citosol, espacio extracelular, sangre, soluciones acuosas.Interacciones implicadas en el plegamientoEnlaces de hidrgeno internosInteracciones electrostticas (o puentes salinos) entre grupos cargados de las cadenas laterales (Glu, Asp, Lys, Arg, histidina)Interacciones de Van der Waals. Las protenas estn tan densamente empaquetadas que permiten el mximo contacto entre los tomos de las cadenas laterales

39Interacciones implicadas en el plegamientoRestricciones impuestas por el propio enlace peptdico Interacciones hidrofbicas. En un ambiente polar (agua) los grupos hidrfobos se agrupan en el interior de la molcula de protena. Enlaces disulfuro. Contribuyen a estabilizar la estructura tridimensional de la protena40

Estructura de Protenas41Estructura SecundariaArreglos peridicos de segmentos de la protenaNo considera grupos REstabilizada por puentes de hidrgeno entre el grupo carbonilo y el amida del enlace peptdico

Tipos: -hlice, Lmina , giros o plegamientos al azar

42Estabilizada por puentes de hidrgeno.Entre tomos de O y NH que forman parte del enlace peptdico. Grupos R de los aminocidos se localizan hacia el exterior de la hliceMuy frecuente en las protenas globulares.

-Hlice43

-Hlice

44Estabilizada por puentes de hidrgeno.Entre tomos de O y NH que forman parte del enlace peptdico. Cadena polipeptdica completamente extendida.Grupos R localizados por arriba y por debajo del plano de la hoja.

Hoja -Plegada45Laminas-b

46Estructuras supersecundariasa-hlicehlice-giro-hlicecoiled-coilMano EF4 hlicesEstructurabHorquillabMeandrobBarrilbHliceba-bb-a-bRossmann

Estructura secundaria

Videos recomendadosEstructura de Protenas (Protein structure) http://www.youtube.com/watch?v=iaHHgEoa2c8Plegamiento de Protenas (Protein folding) http://www.youtube.com/watch?v=fvBO3TqJ6FEAlfa hlice http://www.youtube.com/watch?v=eUS6CEn4GSAHoja Plegada (Beta sheet) http://www.youtube.com/watch?v=wM2LWCTWlrE

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carta de color Ishihara

Por hoy Fin

Estructura de Protenasy Funcin

Mara Fernanda CorreaProtenasConstituyen un 15-20% de las clulas.

Realizando numerosa funciones.EnzimasProtenas estructuralesTransporteMovimientoSealizacin celular Recepcin de seales extra e intracelulares. ReceptoresRegulacin de la expresin de genesDefensaHomeostticaReserva(*)Hormonas

Estructura. Dominios = Secuencia de Amino cidos

Estn constituidas por 20 amino cidos enlazados por enlaces peptdicos

El esqueleto de un polipptido siempre es representado desde el extremo N amino al extremo Carboxilo N-C-C-N-C-C en el enlace peptdico, no formando parte del enlace pptido los grupos R funcionales de cada amino cidos

Amino cidos

HidroflicosHidrofbicos