Estructura de proteínas I (2015)

Resumen Español
Universidad Universidad de Valencia (UV)
Grado Bioquímica y Ciencias Biomédicas - 2º curso
Asignatura Estructura de macromoléculas
Año del apunte 2015
Páginas 6
Fecha de subida 20/03/2016
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T-2: ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS I 1. AMINOÁCIDOS Un α-aminoácido es un ácido carboxílico con un grupo amino y un grupo R (cadena lateral) en el carbono α. Este grupo R es característico de cada aa; lo que los diferencia. Aa con cadenas laterales con propiedades similares realizarán funciones similares.
Los aa tienen dos estereoisómeros posibles: enantiómeros L y D (en proteínas/naturaleza solo hay forma L).
Los aa se clasifican según las propiedades de las cadenas laterales a pH=7: *Mirar tarjetas.
Saber las características de los aa (polaridad, hidrofobicidad…) ayuda a predecir la estructuras espaciales que adoptarán las proteínas y, de ahí, se puede inferir su función.
Escalas de hidrofobicidad determinadas experimentalmente: -1 y 4 se dedujeron a partir de las estructuras tridimensionales. Los que están en el interior de las proteínas son los más hidrofóbicos.
*La cisteína aparece como hidrófobo porque hace puentes disulfuro conectando partes de la proteína.
-2 y 3 se determinaron midiendo experimentalmente la hidrofobicidad de las cadenas laterales.
Aa no estándar Son aa distintos de los 20 estándar o derivados de estos que realizan funciones biológicas muy importantes: -Neurotransmisores: y-aminobutírico derivado de Gln; serotonina derivado de Trp.
-Hormonas: tiroxina derivado de Tir.
-Precursores e intermediarios metabólicos: cirtrulina, ornitina.
Aa protéicosmodificados Aa modificados por enzimas después de la síntesis proteica. Proporcionan propiedades funcionales específicas: hidroxilación, fosforilación en residuos con grupos -OH ( quinasas dan y fosfatasas quitan)… Hay proteínas que no son activas hasta que son modificadas .
2. PROPIEDADES ÁCIDO BASE DE AA Los aa son anfóteros; pueden actuar como ácido y base. A pH 7 encontramos la forma Zwitterión: carga neta neutra, cadena lateral no cargada, con una carga + y – simultáneamente (grupos COOH y NH2).
Se puede calcular las proporciones de cada especie con la ec. De Henderson-Hasselcalch: pH = pKa + log([base]/[acid]) α-carboxil: pK1= 2-3 α-amino: pK2= 9-11 Valores de pKa de aa: Cadena lateral: pKr= Punto isoeléctrico (pI): valor para el cual la carga neta del aa =0. Es la media de los valores de pK que flanquean la forma Zwitteriónica. Cuando pH=pI disminuye la solubilidad y el aa tiende a precipitar.
3. POLIMERIZACIÓN DE AA: ENLACE PEPTÍDICO -Enlace amida entre el grupo carboxilo y amino de dos aa para formar péptidos o proteínas. Una vez unidos, los aa se llaman residuos de aa.
-El enlace peptídico no tiene propiedades ácido-base (sólo las conservan los aa inical y final).
- Grupos C=O y N-H son polares y participan en enlaces de hidrógeno.
-Tiene carácter parcial de doble enlace (resonancia) ; es rígido (no puede rotar), más corto y los 6 átomos del enlace son coplanares.
-Se suele presentar en conformación trans (cadenas laterales más alejadas.
-Nomenclatura: se empieza por N-terminal y se añade –il a los nombres de los aa excepto al último.
Péptidos Polímeros de pocos aa poco ricos estructuralmente. Péptidos importantes: -Glutatión: reductor, protege las células de agentes oxidantes.
-Vasopressina: hormona antidiurética. Regulación de equilibrio hídrico.
-Oxitocina: hormona sexual.
-Péptidos opacios: alivia el dolor.
Proteínas Cadenas largas de aa que se pliegan con estructuras espaciales definidas. Son responsables de la mayoría de las funciones bioquímicas: catálisis, estructura, movimiento, defensa, regulación, transporte, almacén de energía… Tipos según forma: Tipos según composición: -Simples: formádas por residuos de aa.
-Conjugadas: cadena polipeptídica + grupo prostético.
- Fibrilares -Globulares -De membrana -Desordenadas Apoproteína Holoproteína= todo.
Ej: lipoproteína, glicoproteína, fosfoproteína… 4. ESTRUCTURA DE PROTEINAS Surge del plegamiento de la cadena polipeptídica. Depende de la secuencia de aa y de las características del disolvente. 4 niveles estructurales: - Estructura Primaria: secuencia de aa.
Estructura Secundaria: plegamiento local.
Estructura terciaria: plegamiento global.
Estructura cuaternaria: organización multimérica de varias cadenas.
ESTRUCTURA PRIMARIA Secuencia de aa específica de cada proteína.
Proteínas homólogas tienen secuencias y funciones similares. Las comparaciones permiten establecer relaciones evolutivas.
-Las mutaciones producen variaciones en la secuencia. Los aa que no varian son importantes para que se pueda realizar la función. Las mutaciones conservadoras son los cambios entre aa similares químicamente. Las mutaciones pueden resultar en enfermedades moleculares.
ESTRUCTURA SECUNDARIA Patrones repetitivos de la conformación local de la cadena polipeptídica.
-Dependen de los valores de phi φ (ángulo entre Cα-N) y psi Ψ (ángulo entre Cα-C). Hay un nº limitado de conformaciones posibles por los impedimentos estéricos entre grupos NH, CO y R.
La conformación más favorable depende de la secuencia de aa.
- Las conformaciones posibles se estabilizan por un número elevado de enlaces de hidrógeno entre grupos C=O y N-H.
Hay combinaciones de φ y Ψ que son muy frecuentes ya que reducen los choques estéricos (solapamiento de núcleos de Van der Waals. Estas conformaciones se muestran en el Diagrama de Ramachandran.
 HÉLICE α: Conformación helicoidal a derechas.
- φ =-60º, ψ= -40º / -50º -3’6 residuos por vuelta. 5,4 Å por vuelta (1’5 por aa). Rotación de 100º entre residuos vecinos.
-13 átomos por vuelta.
-Casi todos los grupos peptídicos (CO y NH) participan en enlaces de H intramoleculares: i-(i+4) excepto en extremos.
-Cadenas laterales dirigidas hacia afuera para minimizar repulsiones. Estas pueden interaccionar entre si.
Estabilidad: 1) Enlaces de H entre grupos CO y NH entre aa i-(i+4) excepto los 3 primeros y últimos que se pueden estabilizar por puentes de H entre cadenas laterales.
2) Interacciones (electrostáticas, hidrófobas...)entre cadenas laterales: i- (i+3)o(i+4).
3) Tiene momento dipolar.
*Algunos residuos desestabilizan la hélice: glicina da mucha flexibilidad; prolina está ciclada, no puede hacer p. de H y tiene giro reducido; los aa voluminosos y los β ramificados.
 HOJAS β: alineamiento de segmentos polipeptídicos en conformación extendida. Según la dirección de las cadenas pueden ser paralelas o antiparalelas.
-CO y NH forman enlaces de H intramoleculares entre cadenas adyacentes.
-Unidad repetitiva cada 2 residuos (3’5 Å entre residuos adyacentes).
-Apariencia de lámina plegada.
-Cadenas laterales dispuestas perpendicularmente a ambos lados de la hoja (alternadas).
-Son frecuentes los aa con cadena lateral voluminosa.
 GIROS β: -Cambian la dirección de la cadena 180º (conectan entre si cadenas β antiparalelas).
-Son giros cortos y cerrados: implican 4 residuos (normalmente Gly y Pro). Hay un enlace de H entre el i-(i+3).
-Hay varios tipos (I, II…).
PREDICCIÓN DE ESTRUCTURAS SECUNDARIAS Son métodos empíricos relativamente acertados que se basan en estructuras conocidas. Unos algoritmos evalúan la tendencia de unos pocos aa a adoptar cierta conformación. Va avanzando para encontrar grupos de aa que tengan tendencia a adoptar la misma conformación.
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