AMINOÁCIDOS, PÉPTIDOS Y PROTEÍNAS I per 2023.ppt
- 2. α-AMINOÁCIDOS (AA): estructura Unidad estructural básica de las proteínas El grupo amino está unido al C- α , el C contiguo al grupo carboxilo. Al C- α también está unido un H y una cadena lateral R. Se han descrito más de 100 AA pero sólo 20 de ellos participan en la síntesis de proteínas. α
- 3. AMINOÁCIDOS: estructura Los AA difieren entre sí por el grupo R (grupo sustitutivo). R: adjudican diferentes propiedades a cada uno de los AA y determinan su función biológica.
- 4. AMINOÁCIDOS: estructura El grupo –COOH pierde un protón y el grupo amino capta un protón para dar la forma Zwitterion, un ión dipolar (in vivo).
- 5. Estructura de los aminoácidos A pH fisiológico el pKa de los grupos carboxilo y amino de los AA es aproximadamente 2 y 10 respectivamente. Por su estructura, los AA se ionizan en solución acuosa de manera que pueden funcionar como ácidos y como bases (anfolíticos).
- 6. Estereoquímica de los AA Se presentan en dos formas isoméricas (L y D), que son imágenes especulares no superponibles. Los AA que se encuentran en las proteínas son de la serie L y tienen mayor participación metabólica celular. Los AA de la serie D participan en las paredes celulares bacterianas. Todos los AA excepto la glicina pueden existir en las formas D y L.
- 7. Propiedades de los AA de las proteínas
- 8. Nomenclatura de los AA Alanina Ala A Arginina+ Arg R Asparragina Asn N Ac. Aspartico Asp D Cisteina Cys C Glutamina Gln Q Ac. glutamico Glu E Glicina Gly G Histidina + His H Isoleucina* Ile I Leucina * Leu L Lisina* Lys K Metionina* Met M Fenilalanina* Phe F Prolina Pro P Serina Ser S Treonina* Thr T Triptofano* Trp W Tirosina Tyr Y Valina* Val V +: Esencial en la niñez *: Esencial durante toda la vida Tres letras Una letra
- 9. AMINOÁCIDOS Clasificación 1. Con cadenas alifáticas 2. Con cadenas que tienen hidroxilo o azufre 3. Aromáticos 4. Básicos 5. Ácidos y sus amidas
- 10. Aminoácidos con cadenas laterales alifáticas Son hidrófobos y entre más se extiende el grupo R más hidrófobo es el aminoácido. Los aminoácidos hidrófobos se encuentran normalmente en el interior de las moléculas proteicas.
- 11. Aminoácidos con cadenas laterales alifáticas La prolina también tiene una cadena lateral de naturaleza alifática, pero difiere de los demás aminoácidos en que su cadena lateral está unida tanto al carbono alfa como al nitrógeno del grupo amino
- 12. Aminoácidos con cadenas laterales que tienen hidroxilo o azufre Sus cadenas laterales son débilmente polares Son en general hidrófilos, excepto por la metionina que es bastante hidrófoba Puede producirse una oxidación entre pares de cadenas laterales de cisteína para formar un enlace disulfuro (cistina)
- 13. Aminoácidos básicos Llevan grupos básicos en sus cadenas laterales. La histidina es el menos básico de los tres Son muy polares Suelen hallarse normalmente en las superficies exteriores de las proteínas Histidina Lisina Arginina
- 14. Aminoácidos ácidos y sus amidas Los aminoácidos ácidos son los únicos que llevan cargas negativas a pH 7. Son hidrófilos. Están acompañados por sus amidas, la asparagina y la glutamina. Éstas tienen cadenas laterales sin carga, aunque son claramente polares, también son aminoácidos hidrófilos y tienden a encontrarse en la superficie de las moléculas de proteína, en contacto con el agua.
- 15. Aminoácidos aromáticos Presentan cadenas laterales aromáticas. La fenilalanina y los AA alifáticos: valina, leucina e isoleucina, son los AA más hidrófobos. La tirosina y el triptófano también presentan un carácter ligeramente hidrófobo
- 16. Aminoácidos modificados Algunos AA son modificados en sus cadenas laterales Por ejemplo: - Fosfoserina (síntesis de serina a partir de 3-fosfoglicerato) - 4-hidroxiprolina: colágeno - Hidroxilisina: colágeno - Ácido γ-carboxiglutámico: estructura de la osteocalcina (10-25% de proteína no colágena del hueso) dependiente de vitamina K
- 17. FORMACIÓN DE PÉPTIDOS Y POLIPÉPTIDOS Los AA se unen o polimerizan por medio de enlaces peptídicos: la unión química entre el grupo carboxilo de un AA con el grupo amino de otro AA, con la liberación de una molécula de agua. La reacción más importante de los AA es la formación de un enlace peptídico. El enlace peptídico es un enlace covalente.
- 18. Enlace peptídico y formación de péptidos DIPÉPTIDO
- 19. PÉPTIDOS Y POLIPÉPTIDOS Las cadenas que contienen hasta 10 aminoácidos se denominan oligopéptidos: - 2 AA dipéptido - 3 AA tripéptido… Si la cadena es de más de 10 aminoácidos se llama polipéptido. El grupo amino que no ha reaccionado en un extremo es el amino terminal o N-terminal El grupo carboxilo sin reaccionar en el otro extremo es el carboxilo terminal o C-terminal
- 20. Enlace peptídico y formación de péptidos TETRAPÉPTIDO
- 21. Estabilidad y formación del enlace peptídico En un entorno acuoso el proceso de formación de un enlace peptídico no está favorecido termodinámicamente. La formación del enlace peptídico se acopla con la hidrólisis de compuestos de fosfato de alta energía (ATP) (activación de los AA). Las proteínas se hidrolizan en disolución acuosa cuando está presente un catalizador.
- 22. Actividad biológica: Péptidos 1. Péptidos vasoactivos: angiotensina II, bradicinina 2. Hormonas: oxitocina, vasopresina, somatostatina, TRH, GRH, ACTH, glucagón, gastrina, secretina, colecistoquinina, VIP (péptido intestinal vasoactivo), insulina (es una proteína formada por 2 péptidos) 3. Neurotransmisores: encefalinas, sustancia P
- 23. PROTEÍNAS: polipéptidos de secuencia definida Cada proteína tiene un orden definido de residuos de AA. Son polipéptidos largos, como la mioglobina humana que tiene 153 AA, o están formadas por 2 o más cadenas peptídicas.
- 25. Clasificación de las proteínas Desde un punto de vista químico, existen dos grandes grupos de proteínas: 1. Proteínas simples: formadas exclusivamente por aminoácidos, como es el caso de la ubiquitina, una proteasa intracelular formada por 53 AA. 2. Proteínas conjugadas: que contienen además de la cadena polipeptídica un componente no aminoacídico llamado grupo prostético, que puede ser un azúcar, un lípido, un ácido nucléico o simplemente un ión inorgánico. La proteína en ausencia de su grupo prostético no es funcional, y se llama apoproteína. La proteína unida a su grupo prostético es funcional, y se llama holoproteína (holoproteína = apoproteína + grupo prostético). Son proteínas conjugadas la hemoglobina, la mioglobina, los citocromos, etc.
- 26. Clasificación En cuanto a su forma molecular, podemos distinguir: 1. Proteínas globulares: la cadena polipeptídica aparece enrollada sobre sí misma dando lugar a una estructura más o menos esférica y compacta. Ejem: Mioglobina y hemoglobina. 2. Proteínas fibrosas: Son siempre alargadas. Tienen funciones estructurales. Son menos abundantes que las globulares. Proteínas de: piel, tejido conjuntivo y pelo. Ejem: queratina, colágeno, elastina.
- 27. Niveles de organización estructural de las proteínas Estructura 1` (secuencia de AA) Estructura 2` Plegado de la cadena polipéptica (local) Estructura 4 Asociación de varias cadenas polipeptídicas Estructura 3` Nivel de plegado superior (global)
- 28. Estructura primaria Acomodamiento de las cadenas de AA (orden secuencial de AA), estabilizado por enlaces peptídicos y puentes disulfuros (cisteína). Al alterar este orden también se altera el tipo o las propiedades de la proteína. Está determinada por un gen concreto.
- 29. Estructura secundaria Con > frecuencia son: la hélice α, la lamina β
- 30. Estructura 2ª. alfa hélice: es un ordenamiento helicoidal en el que el grupo R de los AA se orienta hacia el exterior de la hélice. - Se estabiliza por la formación de puentes de H entre AA cercanos en la estructura 1ª. de la proteína. - Ejem: colágeno, alfa queratina. β laminar: - El esqueleto se ordena en forma de zigzag. - Los grupos R de AA se orientan en direcciones opuestas con un patrón alternante y hacia afuera - Se estabiliza por puentes de H entre AA que no tienen que estar próximos en la estructura 1ª. - Típica de proteínas fibrosas.
- 31. ESTRUCTURA TERCIARIA Las proteínas globulares no sólo poseen estructuras 2ª. sino que, además, también se pliegan formando estructuras terciarias compactas. Es una modificación en el espacio. Es el plegamiento tridimensional total de la cadena de una proteína. Esta conformación facilita la solubilidad en agua y, por ende, la realización de funciones de transporte, enzimáticas, hormonales, etc. Ejem: mioglobina
- 32. Estructuras de las proteínas globulares La mayoría de las proteínas están formadas por más de un dominio. Dominio: región compacta, plegada localmente, de la estructura 3ª.
- 33. ESTRUCTURA TERCIARIA Esta conformación se mantiene estable gracias a la existencia de varios tipos de enlaces entre los radicales R de los aminoácidos: Los puentes de hidrógeno Interacciones de Van der Waals Los puentes eléctricos entre AA de carga diferente llamados también “atracciones electrostáticas” Las interacciones hidrófobas Puentes disulfuro Los primeros 4 son enlaces débiles y los últimos covalentes
- 34. Estructura 4ª. Es el nivel más complejo de organización. Se refiere a interacciones no covalentes que unen varias cadenas polipeptídicas en una sola molécula. Ejem: la hemoglobina que tiene 4 cadenas. Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre de subunidades. El número de subunidades (cadenas) varía desde dos como en la hexoquinasa, cuatro como en la hemoglobina, o muchos como la cápsida del virus de la poliomielitis, que consta de 60 unidades proteicas.
- 35. ESTRUCTURA CUATERNARIA Se estabiliza por los mismos tipos de enlaces que estabilizan la estructura terciaria: enlaces no covalentes (puentes de hidrógeno, fuerzas de van der Waals, interacciones electrostáticas e interacciones hidrofóbicas) y enlaces covalentes disulfuro o cistinas.
- 36. Propiedades Se llama desnaturalización de las proteínas a la pérdida de las estructuras de orden superior (secundaria, terciaria y cuaternaria). La desnaturalización provoca diversos efectos en la proteína: 1. Cambios en las propiedades hidrodinámicas de la proteína: aumenta la viscosidad y disminuye el coeficiente de difusión 2. Una drástica disminución de su solubilidad, ya que los residuos hidrofóbicos del interior aparecen en la superficie 3. Pérdida de las propiedades biológicas ESTADO NATIVO ESTADO DESNATURALIZADO
- 37. DESNATURALIZACION Los agentes que provocan la desnaturalización de una proteína se llaman agentes desnaturalizantes. Se distinguen agentes físicos (calor) y químicos (detergentes, disolventes orgánicos, pH, fuerza iónica). Como en algunos casos el fenómeno de la desnaturalización es reversible, es posible precipitar proteínas de manera selectiva mediante cambios en: (1) la polaridad del disolvente (2) la fuerza iónica (3) el pH (4) la temperatura