RELACIÓN ENTRE ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE

LAS PROTEÍNAS.TM. Paulina Fernández Garcés

¿CÓMO SE RELACIONA LA ESTRUCTURA DE UNA PROTEÍNA CON SU FUNCIÓN?

Transporte y Almacenamiento de O2

-Hemoglobina (Hb) y

-Mioglobina (Mb)

♣ Los animales deben asegurarse un aporte constante de O2 y una eliminación de sus desechos metabólicos como el CO2

♣ La evolución de todos los organismos superiores se ha acompañado del desarrollo de proteínas de transporte de O2

♣ La Hb y Mb están formadas sobre un motivo estructural común.

- Mb---- Una cadenas polipeptídica se pliega sobre un grupo prostético

- Hb---- Cuatro cadenas polipeptídicas (proteína tetramérica)

Papel de las globinas en el transporte y almacenamiento del

oxígeno.

Los requerimientos para una molécula de almacenamiento o transporte son:

♣ Ser capaz de unir oxigeno

♣ No permitir que oxide ninguna otra sustancia (reduciría al oxígeno)

♣ Liberar oxigeno en función de la demanda.

- Determinados metales de transición en sus estados de oxidación más bajos (Fe2+, Cu 2+ ) tiene una fuerte tendencia a unir oxígeno.

- El Fe2+ puede unirse a las proteínas de tal forma que se cree un lugar de unión para el oxígeno.

Lugar de unión del oxígeno.

En toda la familia “mioglobina-hemoglobina” el hierro está quelado por un sistema de anillo tetrapirrólico denominado PROTOPORFIRINA IX

Inmensamente coloreadas: El hierro porfirínico de la Hb. Es el que explica el color rojo de la sangre y el magnesio porfirinico de la clorofila es el responsable se su color verde.

COMPLEJO PROTOPORFIRINICO IX + Fe2+GRUPO HEMO

Unido covalentemente en una hendidura hidrofoba en la molécula de Hb. y

Mb.

♣ Cuando la Hb. y la Mb. Se almacenan en contacto con el aire, fuera del ambiente celular, el hierro se oxida lentamente, formando Metahemoglobina o Metamioglobina.

♣ Cuando se produce esta oxidación el lugar de unión se inactiva. Las metaloproteínas no unen O2 y el lugar de este es ocupado por una molécula de agua.

El grupo hemos es capaz de aceptar:

♣ CO (posee el mismo tamaño y configuración electrónica que el O2 pero mayor afinidad, por lo tanto, es no es fácilmente reversible)

CO ocupa los lugares de unión del O2 y bloquea la respiración.

H E M O G L O B I N A

♣ Cada molécula de Hb puede unir 4 oxígenos.

♣ Cada subunidad que conforma la molécula de Hb posee una estructura 1°, 2 ° y 3°; las cadenas laterales de los aminoácidos proporcionan otras interacciones necesarias. (puentes salinos, enlaces de hidrógeno e interacciones hidrófobas para estabilizar la estructura cuaternaria.

♣ La oxigenación hace que se modifique la estructura cuaternaria de la proteína.

♣ A presiones bajas de oxígenos debe saturarse a 100 mmHg (pulmones o branquias) e insaturada a aproximeadamente (20-40 mmHg) .

♣ La pérdida de algunos oxígenos de la proteína facilita que ésta pierda más.

♣ La curva de unión es sigmoídea.

Consideraciones generales:

Curva de unión requerida para una proteína transportadora.

“Interacción cooperativa”

EFECTO BOHR

Respuesta de la hemoglobina a los de pH.

Las consecuencias fisiológicas son:

• En los capilares los iones de H+ activan la liberación de oxígeno.

• Cuando se reanuda la circulación, la oxigenación tiene como efecto la liberación de H+, lo que tiende a liberar CO2 del bicarbonato disuelto en la sangre mediante la inversión de la reacción del bicarbonato. El CO2 libre puede espirarse ya.

PO2: 30 mmHg.

Patologías relacionadas con la Hemoglobina.

1.- Defectos estructurales de las globinas

Hemoglobina S. Anemia faliciforme.

Cuando la hemoglobina S es deoxigenada, el reemplazo del ácido glutámico con valina produce una interacción hidrófoba con otra molécula de hemoglobina, provocando una agregación en grandes polímeros. La polimerización de la hemoglobina S deoxigenada es el suceso primario en la patogénesis molecular esta enfermedad, produciendo una distorsión en la forma del eritrocito y una disminución marcada de su capacidad para desformarse. Estas células rígidas son responsables de los fenómenos vaso-oclusivos que son la característica de la enfermedad

2.- Disminución de la Síntesis de Globina

Déficit de la cadena α o β provoca:

2. Microcitosis

3. Eritropoyesis Ineficaz

4. Hemólisis.

Ejemplos:

- α -Talasemia: Disminución de la α globina. Asociado con anemias microcíticas e hipocrómicas, no ferropénica.

- β -Talasemia: Disminución de las β globinas. (β0, ausencia total; β+, síntesis parcial de cadenas β)

Respuestas Inmunitarias

-Inmunoglobulinas

I N M U N O G L O B U L I N A S

Inmunidad Innata y Adaptativa.

Los mecanismos de la inmunidad innata adoptan la primera defensa contra las infecciones. Las repuestas adaptativas surgen más tarde y consisten en la activación de los linfocitos

Fases de las Respuestas Inmunitarias Adaptativas.

Inmunidad Humoral

Tras su activación, los linfocitos B proliferan y se diferencian en células que segregan diversas clases de anticuerpos con la misión de cumplir funciones distintas.

Distribución Natural y Producción de Anticuerpos

Presentes en la superficie celular de los linfocitos B (actúan como receptor)

Formas secretadas de anticuerpos en la circulación sanguínea, secreciones mucosas y líquido intersticial de los tejidos.

Tipos de Anticuerpos

Estructura Molecular de los Anticuerpos.

El conocimiento de la estructura de los anticuerpos ha proporcionado datos importantes sobre su función. El análisis de su estructura allanó el camino para comprender los mecanismo de diversidad inmunitaria.

Todas las moléculas de anticuerpos comparten las mismas características estructurales básicas, pero muestran una

variabilidad importante en las regiones que se unen a los antígenos.

Características de la Estructura Básica.

1. Dos cadenas livianas

2. Dos cadenas pesadas

Ambas poseen una serie de unidades homólogas que se

repiten, cada una de ellas con 110 aminoácidos de longuitud, y

que se repliegan de forma independiente en una estructura

de tipo globular llamada DOMINIO Ig

Estructura Básica de la cadena ligera de un anticuerpo

1. Las regiones variables y constantes se pliegan cada una de forma independiente en los dominios Ig.

2. Cada dominio está compuesto por dos disposiciones antiparalelas de láminas β para formar 2 láminas plegadas β

3. En el dominio C existen 3 y 4 hebras β en las 2 láminas

4. El domino V es 16 aminoácidos más largo que el dominio C

♣ Tanto las cadenas pesadas como las ligeras constan de regiones variables amino terminales (V) que participan en el reconocimiento del antígenos y regiones carboxilo terminales (C); las regiones C de las cadenas pesadas son las que median las funciones efectoras.

Regiones V

Contienen zonas de variabilidad en la secuencia de aminoácidos que distinguen a los anticuerpos elaborados por un clon de linfocitos B de los fabricados por otros clones.

♣ La mayoría de las diferencias en la secuencia entre diferentes anticuerpos se limitan a tres breves segmentos de la región V de la cadena pesada y de la cadena ligera, denominados SEGMENTOS HIPERVARIABLES.

Regiones Hipervariables

Corresponden a tres bucles que sobresalen y que conectan hebras adyacentes de las láminas beta que forman los dominios V de las proteínas de la cadenas pesadas y ligeras. Estas regiones poseen unos 10 aminoácidos de longitud y se mantienen en su posición gracias a las secuencias estructurales más conservadas que constituyen el dominio Ig de la región V

Regiones Hipervariables en las moléculas de IgA

CDR: Regiones determinantes de la complementariedad

Determinantes Antigénicos

♣ Cualquier forma o superficie disponible en una molécula que pueda ser reconocida por un anticuerpo constituye un determinante antigénico o epítopo.

♣ Cuando son proteínas la formación de algunos determinantes depende únicamente de una estructura covalente y la formación de otros determinantes refleja una estructura terciaria.

♣ Existen determinantes tridimencionales, lineales y neoantigénicos

Principales Proteínas

de uso Clínico

Trabajo Grupal.

1. Trabajo grupal de 5 integrantes.

2. Presentación oral con ppt. 8 minutos para exponer por grupo.

3. Formato: (no más allá de 8 diapositivas en total)

- Portada

- Introducción

- Desarrollo

- Conclusión

- Bibliografía

9. Fecha de exposición: Lunes 6 de Abril del 2009.

10. El día de la presentación se escogerá al expositor del grupo.

Informe de las principales proteínas de uso clínico. Descripción de las proteínas, donde se encuentran, que patología (s) se asocia (n) a ella (s) y descripción de dicha (s) patología (s).

Trabajo Grupal.

Grupo 1:

IgA

IgG

Grupo 2:

IgM

IgE total

Grupo 5:

Lipasa

Amilasa

Grupo 6:

CK

LDH

Grupo 4:

Albúmina

Ferritina

Grupo 3:

Anticuerpos anti DNA

Anticuerpos anti ANA

Grupo 7:

GOT

GPT

Grupo 8:

GGT

Fosfatasa Alcalina

Grupo 9:

Proteína C Reactiva (PCR)

Proteína de Bence- Jones

Grupo 10:

Prolactina

Insulina

Grupo 11:

Trombina

Fibrinógeno

Grupo 12:

Factor VII y VIIIde la coagulación

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LAS PROTEÍNAS.TM. Paulina Fernández Garcés