BIOQUÍMICA TEMA 3 - PROTEÏNES I FUNCIONS (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Bioquímica - 1º curso
Asignatura Bioquímica I
Año del apunte 2016
Páginas 5
Fecha de subida 09/04/2016
Descargas 17

Vista previa del texto

Bioquímica I Bioquímica UAB, primer curs 2015-16 BIOQUÍMICA TEMA 3 - PROTEÏNES I FUNCIONS Les proteïnes són les molècules que tenen funcions més variades: els enzims són el grup de proteïnes més variat.
Tenim proteïnes implicades en: transport, catàlisis, nutrició, processos de contracció, estructurals, funcions de defensa i regulació. Això implica que les seves estructures siguin molt variades.
1.- estructura dels aminoàcids Carboni amb un grup amino i un grup carboxílic → aquest carboni unit a 𝑁𝐻2 i 𝐶𝑂𝑂𝐻 s'anomena carboni alfa (𝐶𝛼 ). Els carbonis de la regió variable (R) els anomenem com a 𝐶𝛽 , 𝐶𝛾 … En pH neutre el COOH està en estat dissociat (COO-) i igual el grup amino (NH-).
En aquestes condicions de pH ens trobem amb la forma ZWITTERION (hibrid) i per tant pot actuar com a base o com a àcid segons les circumstàncies, té capacitat tamponadora:   Glicina Zona de tamponament corresponent al pKa del grup COOH Zona de tamponament corresponent al pKa del grup NH2 Depenent del grup variable (R) trobem altres zones de tamponament (tres, quatre...
zones de transició).
Per exemple la histidina: tampona a pH≈ 2 − 6 − 9 és capaç de tamponar dins el rang de pH fisiològic Tampona en pH=2 i pH= 10 Classificació segons la polaritat Classificarem els aminoàcids segons les característiques dels seus grups variables (R): APOLARS Glicina (G) Alanina (A) Valina (V) Leucina (L) Isoleucina (I) Metionina (M) Prolina (P) Fenilftaleïna (F) Triptòfan (W) En els grups laterals trobem grups alifàtics que són hidrofòbics. N'hi ha amb anells aromàtics i amb cadenes ciclades.
POLARS SENSE CÀRREGA Serina (S) Threonina Aspargina (N) Glutamina (Q) Tirosina (Y) Cisteïna (C) (T) Tenen grups que poden formar ponts d'hidrogen , cisteïna per exemple pot formar enllaç disulfur (grup tiol -SH).
POLARS AMB CÀRREGA CÀRREGA + Lisina (K) Arginina (R) Histidina (H) CÀRREGA Àcid aspàrtic (D) Àcid glutàmic (E) Bioquímica I Bioquímica UAB, primer curs 2015-16 En una proteïna no tots els aa apolars es trobaran dins i no tots els aa polars estaran fora, aquests es troben a l'interior o l'exterior de la proteïna complint una funció  Podem trobar aa polars com l'àcid glutàmic o lisina a l'interior de la proteïna formant un pont salí.
2.-Isòmers Molècules que tot i tenir les mateixes característiques desvien la llum cap a costats oposats. Segons cap a quin costat desvien la llum els anomenem:   Levògir (-) → sentit antihorari Dextrògir (+) → sentit horari Aquestes molècules guardaran una relació d'imatge al mirall però no seran superposables: tenen un centre quiral (carboni amb 4 substituents diferents).
Quan es fan reaccionar amb altres molècules asimètriques la reacció pot ser diferent segons si es tracta d'un o de l'altre isòmer. La resta de característiques són iguals.
Isòmers L i D: Es descobreix que no hi ha una relació directa entre la rotació de la llum i la estructura química L o D. No es pot predir la rotació de la llum respecte de si es tracta d'una molècula L o D.
A mitjans de sXX apareix una nova nomenclatura ja que a vegades trobem més d'un centre estereogènic: nomenclatura R/S.
 Numerem els substituents per pes atòmic i girem deixant el de menys pes molecular darrere o R: Sentit horari o S: sentit antihorari El sistema R/S permet descriure tots els carbonis asimètrics d'una molècula.
Glicina: No te carbonis asimètrics Cisteïna: Únic aminoàcid que té el Cα amb configuració R. Tota la resta són S.
Nombre d'isòmers: 2𝑛 on n és el nombre de carbonis quirals.
 Diastereòmers: no són enantiòmers, poden tenir propietats físiques i químiques diferents.
3.-Aminoàcids modificats A part dels aa proteïnogènics en trobem més de diferents.
 Si la tRNA no reconeix un aa no l'incorporarà a la proteïna. Si això passés (atzar) és possible que la proteïna on s'hauria d'haver unit perdi funcionalitat, sigui defectuosa o no funcioni. Per aquest motiu bàsicament trobem aproximadament 20 aa característics a la natura.
El que trobem són aminoàcids que han estat modificats i que tenen una funció concreta: Bioquímica I    Bioquímica UAB, primer curs 2015-16 Metilació de prolina, histidina, lisina... → sobretot en processos epigenètics.
Compactació/descompactació dels cromosomes. També importants e n la fabricació de col·lagen Fosforil·lació Acetilació Trobem per exemple: Hidroxiprolina, Trimetillisina, hidroxilisina, acetillisina, metilarginina...
  Formilmetionina: primer aa de les cadenes polipeptídiques bacterianes, modificació de la metionina Carboxilglutamat: important en processos de coagulació.
Un mateix aminoàcid pot tenir vàries funcions: trobem compostos derivats d'aminoàcids. Per exemple, el neurotransmissor GAB és un glutamat descarboxilat.
   Tiroxina: deriva de la tirosina Histamina: deriva de la histidina Cirtulina i Ornitina: son dos aa que apareixen al cicle de la urea. Són derivats de la arginina.
Aquests però, no formen part de les proteïnes.
4.- Pèptids i polipèptids Enllaç peptídic: unió del grup COOH i un grup NH2, enllaç que es produeix entre els aminoàcids.
Les cadenes polipeptídiques són polars, tenen:   Extrem N-terminal Extrem C-terminal Nomenclatura d'aa enllaçats: en comptes de -ina diem -il (alanil) En pèptids molt grans representen els aminoàcids amb el codi d'una lletra.
En polipèptids no tenim corbes de pH ja que te molts grups ionitzables. Ens fixem normalment en el punt isoelèctric. Aquest depèn de la càrrega neta. En aquest punt les cadenes agregues i poden precipitar (com es fa per coagular la llet).
  Per sota del punt isoelèctric: estructures protonades (carrega neta positiva) Per sobre del punt isoelèctric: trobem estructures desprotonades (carrega neta negativa) La estructura de l'enllaç peptídic té dues formes ressonants, es comporta parcialment com a doble enllaç.
   Trobem els 6 àtoms en el mateix pla de l'enllaç Té longitud d'enllaç de 0,132nm Hi ha llibertat de gir entre Cα, és a dir, entre els carbonis de l'aminoàcid però dependrà molt dels grups R.
Bioquímica I Bioquímica UAB, primer curs 2015-16 Exemple: insulina té dues cadenes polipèptídiques unides per enllaç disulfur. Té un enllaç intracatenari i 2 enllaços intercateniaris. Es tracta d'una hormona, pèptid petit.
Altres pèptids petits → Glutatió: protegeix de radicals 𝑂2− i 𝑂𝐻 −. Segresta aquests compostos.
Trobem un enllaç anòmal (unió entre 2 aa pel carboni de R), protecció contra peptidases.
Oxitocina: S'utilitza per a provocar el part Vasopresina: 2 canvis respecte oxitocina, regula la captació de 𝐻2 𝑂 del ronyó.
Factor natriurètic auricular: regulació de 𝐻2 𝑂 i sodi segons la pressió sanguínia Les proteïnes poden estar unides a:       Lípids (lipoproteïnes) Carbohidrats (glicoproteïnes) Grups fosfat (fosfoproteïnes) Grups hemo (hemoproteïnes) Nucleòtids de flavina (flavoproteïnes) Ferro (Metaloproteïnes) Grups prostètics 5.- Seqüenciació La hidròlisi total d'una proteïna en àcid ens permet coneixer-ne la composició total d'aa.
Passos a seqüenciar 1. pH àcid: HCl 6M normalment. A 105º de temperatura i 𝑁2 . Es deixa incubar. En aquest moment ens trobarem amb els aa lliures.
Fem cromatografia d'intercanvi iònic o d'interacció hidrofòbica Sabem quina és la composició de la proteïna. Sabent en quina posició surt cada residu també en coneixerem la abundància en la proteïna 2. Separació de cadenes polipeptídiques.
Tenim dues formes de fer-ho:  Utilització d'àcid perfòrmic: oxidació, separa cadenes de pèptids i ens queden residus àcids.
 Reducció per dihidrotheitol: desfà els ponts disulfur entre cisteïnes. Es fa acetilació, es modifica els grups tiol perquè no es pugui tornar a formar el pont SS.
3. No podem seqüenciar una proteïna d'una tirada, els processos de seqüenciació perden eficàcia, és necessari fragmentar la proteïna.
Fem una hidròlisi amb proteases, com per exemple tripsina quimiotripsina...
Separem els diferents pèptids per cromatografia de fase reversa i els portem a seqüenciació.
No sabem l'ordre dels pèptids en la seqüenciació.
Bioquímica I Bioquímica UAB, primer curs 2015-16 Tenim una segona mostra tallada per un altra proteasa. Trobarem zones coincidents i podrem saber quin pèptid va darrere de l'altre.
Hidròlisi química amb Bromur de cianogen És fa una degradació de Edman: es col·loca una membrana amb la proteïna → suport que reté la proteïna (unió reversible).
 Fem passar feniltiolsocianat: reacciona amb l'extrem N del pèptid  Fem passar un altre reactiu que varia el pH: atac sobre l'enllaç peptídic de dos residus.
 S'obté una forma ciclada derivada → aconseguim alliberar el primer aa que baixarà i sortirà arrossegat cap a una columna. Podrem saber quin aa és.
 Quan repetim el procés reaccionarà amb el segon residu. En cada etapa alliberem un pèptid.
A partir d'un cert nombre de pèptids començarem a tenir interferències per culpa de les restes de les reaccions anteriors (necessaris pèptids curts).
Abans de seqüenciar el que es fa es trencar els enllaços disulfur abans de fer la digestió (els talls).
6.- Espectrometria de masses Necessita poder evaporar la mostra. Fins al ca d'uns anys no es va poder trobar una forma de fer espectrometria de masses amb proteïnes. Actualment s'utilitza el mètode de MALDI-TOF.
  Es posa la proteïna unida a resina. Quan la resina absorbeix la energia del làser, ionitza i vaporitza la arrossegant amb ella la proteïna, que quedarà en suspensió.
S'entra la suspensió en un tub al buit amb un camp elèctric. Com més petit sigui el pèptid més ràpid arribarà al detector. Sabrem el pes molecular dels pèptids. Obtenim el pes dels pèptids i podem saber quina és la nostra proteïna.
És molt resolutiva, també podem detectar si porta algun grup unit.
Electrospray: Vaporització de la proteïna amb un spray, sense la matriu, i es llança en un camp elèctric.
Quan es té la seqüència mirem si s'assembla a alguna proteïna ja coneguda → comparem amb la base de dades: MÈTODE DE BLAST P.
  Es busquen coincidències a la base de dades. Pot ser que la proteïna no estigui estudiada, en aquest cas busquem equivalències amb altres proteïnes si són similars amb altres és possible que tinguin una funció semblant.
Trobem aminoàcids conservats (del mateix grup) idèntics (iguals) no conservats (diferents).
Podem situar-nos en la família de proteïnes en la que es troba la nostra.
...

Tags: