Resumen proteïnas 2 (2014)

Apunte Español
Universidad Universidad Rovira y Virgili (URV)
Grado Química - 1º curso
Asignatura Bioquímica
Año del apunte 2014
Páginas 9
Fecha de subida 07/12/2014
Descargas 10
Subido por

Vista previa del texto

Tema 2 : ESTRUCTURA DE LES PROTEÏNES Aspectes generals de les proteïnes • Les proteïnes són polímers lineals formats per monòmers d’aminoàcids • Les proteïnes es pleguen en estructures tridimensionals, determinades per la seva seqüència d’aminoàcids, i aquesta estructura determina la seva funció.
• Les proteïnes tenen una gran diversitat de funcions, degut a la gran quantitat de variacions que poden experimentar.
• Les proteïnes poden interaccionar entre sí i amb altres molècules i macromolècules, realitzant així les seves funcions, creant complexos, etc...
• Algunes proteïnes mostren certa rigidesa(sobre tot proteïnes estructurals), en canvi altres tenen flexibilitat; aquesta dinàmica de les proteïnes és important en la seva funcionalitat.
Les proteïnes són polímers lineals formats per monòmers d’aminoàcids Nomenclatura: de N terminal (esquerra) a C terminal (dreta) L’enllaç peptídic uneix dos aminoàcids.
Els angles d’enllaç, ens diuen com poden rotar els aminoàcids al voltant d’un carboni alpha. Les rotacions es produeixen gràcies a que es tracta d’un enllaç senzill de caràcter planar. Quan ens referim a que tenen caràcter planar, volem referir-nos a que giren junts.
Ex: (nomenclatura) Les següents cadenes no són iguals.
NH2-Tyr-Phe-Ala-COOH NH2-Ala-Phe-Tyr-COOH Les proteïnes tenen una gran diversitat de funcions -Catàlisi enzimàtica (2000 enzims diferents) - Transport (albúmina, lipoproteïnes, hemoglobina, transferrina) - Reserva (ovoalbumina, caseïna, gliadina, ferritina) - Moviment (miosina, actina) - Suport mecànic (col·lagen, elastina, queratina) - Protecció (trombina i fibrinogen, anticossos) - Creixement i diferenciació (factors de creixement) - Missatgers (insulina) - Comunicació (receptors, rodopsina) - Altres (toxina de la diftèria, verins) Són funcions molt específiques i diverses. Les proteïnes són MOLT ESPECÍFIQUES EX: Albúmina: Proteïna molt petita que ajuda a transportar àcids grassos per la sang. És molt rica en el plasma Hemoglobina: S’encarrega de trasportar l’oxigen Miosina i actina: Proteïnes del moviment que a juden a la contracció dels músculs per tal de pouren’s Nivells estructurals Estructura pimària: Seqüencia d’aminoàcids Estructura secundària: Estructura que adopta un fragment determinat de la proteïna Estructura terciària: Estructura que adopta en l’espai una cadena polipeptídica Estructura quaternària: Estructura de les diferents cadenes (en cas d’estar unides) Estructura primària Defineix la seqüència LINEAL d’aminoàcids més la localització dels ponts disulfur.
Els ponts disulfur són enllaços covalents que es formen entre residus de CISTEÏNA. Els enllaços es poden formar en molècules de cisteïna que estan en la mateixa cadena i també en molècules que estan en cadenes diferents, però en aquests casos aquestes han d’estar molt properes en l’espai. Es creu que aquests enllaços ajuden a estabilitzar l’estructura de la proteïna.
Cada proteïna té una ÚNICA seqüència d’aminoàcids que està determinada genèticament • En 1953, Watson i Crick van deduir l’estructura en doble hèlix del DNA i van proposar la base estructural per a la replicació del DNA.
• En 1953, Frederick Sanger va determinar la seqüència d’aminoàcids de l’insulina, una hormona proteica.
Són fites importants en Bioquímica, perquè van ser descobriments clau per establir que una proteïna té una seqüència d’aminoàcids definida amb precisió, que està relacionada directament amb el codi genètic.
La seqüència d’aminoàcids, determina l’estructura 3D • els 20 aminoàcids estan units en combinacions específiques per a una proteïna determinada • llargues cadenes d’aminoàcids es pleguen seguint una pauta que depèn de l’ordre exacte dels aminoàcids Una mutació genètica que porti a una substitució per un aminoàcid incorrecte, en una proteïna de milers d’aminoàcids, pot provocar que aquesta proteïna tingui una forma diferent i poca o gens activitat biològica. Perquè els canvis en el DNA poden comportar canvis en la funció que desenvolupa la proteïna.
-El codi genètic està degenerat No totes les mutacions produiran canvis en la funcionalitat.
-No tot el DNA codifica per a proteïnes - Si les mutacions es produeixen, per canvis d’aminoàcids molt semblants, de manera que no afecten gaire a l’estructura, és molt possible que la funció no variï.
Estructura secundària Hèlix α -Sol ser dextrògira ( gira en sentit d eles agulles del rellotge) -Les cadenes laterals s’orienten cap a l’exterior -Es manté per mitjà de ponts d’hidrogen.  Carboni carboxílic + 4 residus més enllà = formació del pont d’hidrogen entre el grup amino (N-H) Residu: és la part de l’aminoàcid que forma part de la proteïna -Cada 3,6 residus forma 1 volta -L’estructura està molt ben definida Làmina β -Són un conjunt d’agrupacions de tires β. S’anomenen làmines perquè formen com una mena d’estructures planes.
- L’esquelet polipeptídic queda en forma estesa, que no és estable en forma aïllada i només s’observa formant agregats de diverses cadenes.
- ENLLAÇOS D’HIDROGEN entre els grups CO i NH dels enllaços peptídics d’aminoàcids que queden enfrontats. Les cadenes laterals queden pel damunt i per sota de la làmina.
Existeixen dos tipus de làmines: Antiparal·lela: Les cadenes tenen direccionalitat. Estan en direccionalitat oposada. És més estable que l’altra i es dóna amb més freqüència.
Paral·lela: Totes les tires estan en la mateixa direcció.
Girs β -Es mantenen per ponts d’hidrogen -Tenen molt pocs aminoàcids -Canvien la direccionalitat de les cadenes Els residus tenen importància en la formació d’unes estructures o unes altres. De manera que hi ha aminoàcids que tenen més tendència a formar una estructura que una altra.
Aquestes tendències en ajuden a predir quina estructura podrà adoptar una determinada proteïna que conté determinats radicals.
ESTRUCTURES SUPERSECUNÀRIES (MOTIUS) - Són combinacions senzilles d’elements d’estructures secundàries amb una geometria específica.
-2 tipus diferents, un específic per a la unió al DNA i l’altre per unir calci (per ex., en la calmodulina) Motiu: Dit de zinc S’ha trobat en factors de transcripció. Són estructures que els permeten reconèixer seqüències específiques de DNA. (molts factors de transcripció que han de reconèixer fragments d’ADN).
Estructura terciària - Unió per interaccions electrostàtiques, interaccions hidròfobes, forces van der Waals, ponts d’hidrogen i ponts disulfur.
Les proteïnes també es poden classificar segons el nº de cadenes polipeptídiques que les formen - Monomèriques: una sola cadena - Oligomèriques: dues o més cadenes - Cada cadena polipeptídica es coneix com subunitat o protòmer - Ex: hemoglobina: 4 cadenes.
» Les cadenes no estan unides per enllaços covalents, però l’estructura sencera es comporta en dissolució com una sola molècula » A més, per tenir funció biològica han d’estar agrupades Estructura quaternària (no totes les cadenes tenen aquesta estructura) Nomenclatura emprada en la seva descripció Factors que intervenen en el plegament d’una proteïna: en termes termodinàmics: -Energia lliure Gibbs • Entropia conformacional: desfavorable al plegament • L’entalpia per les interaccions de les cadenes laterals intramoleculars: favorable al plegament – Forces iòniques,d’hidrogen, i Van der Waals (no-covalents) i ponts disulfur (covalents) són totes importants en definir l’estructura terciària • El canvi d’entropia per l’internalització dels grups hidrofòbics a l’interior de la molècula (efecte hidrofòbic): favorable al plegament El solvent juga un paper crític en el plegament d’una proteïna: -l’entorn d’una proteïna afecta molt la seva estructura 3D i, per tant, la seva funció -l’aigua és el solvent universal per a molècules proteiques en la natura. Les proteïnes tendeixen a plegar-se d’acord amb l'establiment d'interaccions favorables amb l'aigua (i a amagar tot allò que incrementaria l'ordre de l'aigua) -El canvi d’entropia per l’internalització dels grups hidrofòbics a l’interior de la molècula (efecte hidrofòbic): favorable al plegament  En el plegat de proteïnes in vivo hi intervenen enzims - Les isomerases ajuden en l’aparellament correcte pels ponts disulfur - les chaperones ajuden en el transport de proteïnes als seus llocs de destinació i inhibeixen els plegaments inadequats Tipus de proteïnes segons la seva estructura Funció Les proteïnes per fer la seva funció han de tenir una estructura tridimensional característica: Fibroses: - Les cadenes polipeptídiques estan ordenades paral·lelament al llarg d’un eix, formant fibres o làmines - Són materials molt resistents, no solubles - Són els elements estructurals bàsics en el teixit conjuntiu: col·lagen, elastina, queratina Globulars: - Les cadenes polipeptídiques estan estretament plegades, agafant formes esfèriques.
- Normalment són solubles en medis aquosos - Tenen una funció mòbil o dinàmica en la cèl·lula: enzims, anticossos, hormones, transportadors La FUNCIÓ també pot dependre de: -Grups prostètics -Modificacions Grups prostètics: Són complements no proteics que estan associats estretament amb proteïnes, i són essencials per a la seva funció biològica.
Exemples:  Cu, Fe, Zn i altres  Grup hemo en la mioglobina i hemoglobina Modificacions: -Les proteïnes poden ser modificades covalentment i canviar així les seves propietats o funció: - acetilacions, hidroxilacions: Canvi covalent molt petit que pot provocar grans canvis - addició de sucres - fosforilar/desfosforilar: Canvi covalent. El grup fosfat té càrregues negatives que al afegir-lo podem desestructurar la proteïna.
- Les proteïnes també poden sofrir modificacions com escurçament, que en alguns casos activen i desactiven la proteïna.
Desnaturalització: Pèrdua de l’estructura nativa de la proteïna i de les seves propietats biològiques específiques. (perd la funció perquè perd l’estructura tridimensional) Agents desnaturalitzats: -L’urea competeix amb l’aigua pels ponts d’hidrogen en una proteïna i així tendeix a desmuntar l’estructura - El mercaptoetanol redueix els ponts dissulfur -Els detergents iònics també desnaturalitzen proteïnes perquè competeixen per les interaccions iòniques de proteïnes i s’intercalen per l’estructura i “solubilitzen”el nucli no-polar interior - Escalfar, variar el pH ...