Tema 3: Introducción a las proteínas
Las proteínas son las moléculas más abundantes de los seres vivos y desempeñan funciones cruciales en todos los procesos biológicos.
Introduccion a las proteínas
Las proteínas son polímeros lineales construidos a partir de monómeros llamados aminoácidos unidos entre sí.
Las proteínas contienen varios grupos funcionales con los que pueden construir diversas estructuras, ya que pueden interaccionar entre sí creando grandes proteínas.
Nivel de organizaciónde las proteínas
Estructura primaria: Aminoácidos, sus tipos y su disposición. De esta estructura dependen el resto de estructuras
Estructura secundaria: La cadena se dispone en una formula tridimensional
Esetructura terciaria: En el plegamiento de la estructura secundaria
Estructura cuaternaria: Es la agrupación de estructuras terciarias y no es obligatoria
La estructura de los aminoácidos
Están formados por un carbono quiral, un grupo carboxilo, un grupo amino, un H y un grupo específico de cada aminoácido.
Existen muchos tipos de aminoácidos: polares, apolares, con carga, sin carga… Debido a la enorme variedad de aminoácidos se han creado abreviaturas, siendo las de 3 letras la recomendada.
Estereoquímica: El carbono asimétrico
La quiralidad es la propiedad de un objeto de no ser superponible con su imagen especular. Si desvia la luz a la derecha será dextrógiro (positivo) y si gira a la izquirda levógiro (negativo). Sabremos la dirección de un aminoácido tomando de referencia al grupo amino, es decir, si este esta a la derecha sera dextrógiro y si esta a la izquierda será levógiro.
Representación tridimensional de los aminoácidos
La configuración S indica que la direccioón de la progresión de los sustituyentes quirales de mayor a menor prioridad es contraria a las agujas del reloj……
Estereoquímica: Isómeros D- y L- de los aminoácidos
Todos los aminoácidos menos la glicina son quirales, predominando en la naturaleza los L-aminoácidos (levógiro)
Clasificación de los aminoácidos según su cadena R
Los aminoácidos aromáticos son apolares por el anillo aromático, pudiendo participar en interacciones hidrofóbicas especialmente fuertes cuando se apilan. Además, el grupo -OH de la tirosina puede formar puentes de hidrógeno
Los aminoácidos ácidos y básicos (MUY IMPORTANES SABER) están ionizados a pH fisiológico, pero sus cadenas laterales determinan la carga del pH. Los más importantes son el ácido glutámico y aspártico y las bases Histidina, Lisina y Arginina
Los aminoácidos esenciales son aminoácidos que no los sintetiza el organismo pero que son necesarios y deben de obternersa a través de la alimentación. Los no esenciales los sintetiza el organismo (Estudiar la lista ligeramente)
Los aminoácidos no standards: Son aminoácidos que derivan de otros. Este tipo de aminoácidos cumplen funciones específicas. Ej: la 5-Hydroxylisina deriva de la lisina.
Los aminoácidos no proteicos son biologicamente importantes pero no se encuentran en las proteínas
Propiedades espectroscópicas
Todos los aminoácidos absorven la region infra-roja (luz ultravioleta). Esta propiedad puede utilizarse para medir la cantidad de proteínas
Propiedades ácido-base de los aminoácidos
Los aminoácidos tienen dos grupos ionizables, el carboxilo yel amino. El carboxilo se desprotona primero (pk1), después se desprotona el radical (pkr) si es que es ionizable y por último el amino (pk2) debido a sus valores de pK.
El aminoácido por tanto puede aparecer en forma catiónica (carga positiva), neutra o aniónica (carga negativa), dependiendo del pH del medio.
Hay que recordar que el punto isoeléctrico es le valor de pH para el cual la carga del aminoácido es 0. Se calcula con
pI = (pKa1 + pKa2) / 2)
Las curvas de titulación en los aminoácidos ácidos
Un equivalente es la cantidad de base que hay que añadir para que todas las moléculas tengan su grupo carboxilo (porque es el primero) desprotonado. Si se sigue añadiendo base de desprotonará el grupo amino.
Sin embargo, algunos aminoácidos tienen un grupo R ionizable, por lo que tienen 3 equivalentes. En este caso el pI=(pKr + pKa1) / 2)
Las curvas de titulación en los aminoácidos básicos
En estos casos el punto isoeléctrico estará más desplazado y será pI=(pKr + pKa2) / 2)
Reacciones típicas de los aminoácidos
(completar diapositiva 34)
Formación de un enlace peptídico
Dos aminoácidos pueden unirse formando un enlace peptídico mediante una reacción de condensación en la que participan un grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del otro. Se forma un enlace amida conocido como enlace peptídico.
Características del enlace peptídico
Tiene un carácter parcial de doble enlace porque no permite rotación debido un fenómeno de resonancia entre los electrones de los átomos. Al no permitir rotación existen dos tipos de aminoácidos, cis y trans, siendo más común este último al generar menos impedimentos estéricos (ocupa menos). Tiene un estructura polar permitiendo la formación de puentes de hidrógeno (excepto la prolina).
Además, es plano, por lo que todos los elementos que lo conforman se encontrarán en el mismo plano
Sin embargo, existe libertad de giro en torno al enlace N-C y C-C adyadcentes al enlace peptídico
La conformación del polipéptido dependerá de los ángulos de torsión alrededor del punto de giro. No todas las posiciones son posibles por las restricciones estéricas de los átomos del carbono polipeptídico y de las cadenas laterales de cada aminoácido. (Esto se puede ver en un diagrama de Ramachandran)
Estructura de un pentapéptido
(mirar)
Los polipéptidos son polianfolitos, es decir, que se pueden ionizar varios grupos funcionales, por lo que también tendrán varias curvas de ionización.
Enlaces covalentes de los péptidos
Las cadenas laterales pueden establecer enlaces covalentes como por ejemplo, los puentes disulfuro. Estos enlaces dan estabilidad a la estructura 3D de las proteínas.
También puede darse la fosforilación en los aminoácidos Tyr, Ser y Thr, lo que es fundamental para la regulación de la actividad proteica. Es reversible
O puede darse la glicosilación. Se forma un enlace O-glucosídico si el carbono anomérico del azúcar reacciona con el grupo Oh- de una Ser, Thr …….
Rotura del enlace peptídico
Puede darse mediante una ruptura química, como el bromuro de cianógeno, la hidroxilamina, etc;
o mediante una ruptura enzimática, como la tripsina, la clostripaína o la trombina.
La estructura primaria de las proteínas
Es la más básica y la más importante. Viene determinada por el número de aminoácidos, los tipos……