UNIVERSIDAD DE CARABOBO FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD

ESCUELA DE MEDICINA DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA

Siglo XIX Los productos naturales que

contienen nitrógeno son esenciales para la vida

PROTEÍNA ( del griego: Proteios, primario)

Su digestión daba lugar a AMINOÁCIDOS (descubiertos en 1830) G. J. Mulder

en 1839

“ Son ácidos carboxílicos con un sustituyente α-amino”

RADICAL VARIABLE

(Determina solubilidad y permite clasificarlos)

1. Aminoácidos Proteicos:

a. Aminoácidos Estándar:

• Esenciales.

• No Esenciales. b. Aminoácidos No estándar o Modificados.

2. Aminoácidos NO Proteicos:

Arginina (Arg), Histidina (His), Lisina (Lys), Treonina

(Thr), Isoleucina (Ile), Leucina (Leu), Metionina (Met),

Valina (Val), fenilalanina (Phe), Triptófano (Trp)

Arginina (Arg),

Histidina (His),

Tirosina (Tyr)

Aspartato (Asp), Glutamato

(Glu), Asparagina (Asn),

Glutamina (Gln), Cisteína (Cys),

Serina (Ser), Alanina (Ala),

Glicina (Gly), Prolina (Pro),

Tirosina (Tyr)

• Aminoácidos con Cadenas Laterales Alifáticas

• Aminoácidos con Cadenas Laterales Alifáticas: Caso especial

Iminoácido

Prolina (Pro) P

• Cadenas Laterales que contienen Grupos OH

• Cadenas Laterales que contienen Átomos de S:

• Cadenas Laterales con Anillos Aromáticos:

• Aminoácidos Básicos :

• Aminoácidos Ácidos y sus Amidas :

ÁCIDOS.

• Aminoácidos Ácidos y sus Amidas :

AMIDAS.

Los aa son solubles

en agua, ácidos y

bases diluidas,

insolubles en

solventes no

polares.

Puente de hidrógeno

Hidroxilo de un alcohol y agua

Carboxilo de una cetona y agua

Entre grupos peptídicos en polipéptidos

• Aminoácidos con grupo R NO Polar :

• Aminoácidos con grupo R NO Polar :

• Aminoácidos con grupos R Polares Sin Carga :

• Grupos R Polares con Carga Positiva :

• Grupos R Polares con Carga Negativa :

AMINOACIDO

ESTRUCTURA

LOCALIZACION

4-Hidroxiprolina

Colágeno, pared

celular de las plantas

6-N-metil-lisina

Miosina

Ác. Carboxiglutámico

Protrombina

AMINOACIDO

ESTRUCTURA

LOCALIZACION

CISTINA.

α-QUERATINAS

AMINOACIDO

ESTRUCTURA

FUNCION

-Alanina

Precursora del Ácido

Pantoténico

HOMOCISTEINA

Intermediarios del Metabolismo de los

Aminoácidos

HOMOSERINA

Intermediarios del Metabolismo de los

Aminoácidos

AMINOACIDO

ESTRUCTURA

FUNCION

CITRULINA Y ORNITINA

Intermediarios del Ciclo de la Urea

Ác. D-glutámico Paredes bacterianas

D-Alanina Larvas, insectos

D-Serina Gusanos de tierra

Canavanina Toxinas

-Cianoalanina Toxinas

LOCALIZACIÓN AMINOÁCIDO

•Carbono asimétrico (Quiral)

•Enantiómeros

2 n

Configuración Absoluta

Los aminoácidos de las proteínas son ESTEREOISÓMEROS L

Actividad Óptica

Dextrógiro

Levógiro

PROPIEDADES ÁCIDO BÁSICAS

ÁCIDO:

BASE:

Sustancia capaz de ceder protones al medio

Sustancia capaz de aceptar protones del medio

SUSTANCIA ANFÓTERA (ANFOLITO)

-COOH H+ + COO-

-NH3+ H+ + NH2

PAR ÁCIDO-BASE CONJUGADO

PROPIEDADES ÁCIDO BÁSICAS

Fuerza de un Ácido R-COOH R-COO- + H+

Ka Grado de disociación del ácido.

Eficiencia en ceder protones.

A mayor Ka más fuerte es el ácido.

HA A - H+ +

PROPIEDADES ÁCIDO BÁSICAS Fuerza de un Ácido

pKa

Ácido Fuerte: Disociación total del ácido. Ka infinito

Ácido Débil: Disociación parcial del ácido.

TIPO DE GRUPO pKa Ka

-Carboxilo 2,5 3,2 x 10-3

-Amino 9,6 2,5 x 10-10

= -Log Ka

DEFINICIÓN

Soluciones que se resisten a cambios de pH después de la adición de pequeñas cantidades de

ácidos o bases fuertes. pH = pK

COMPOSICIÓN

ÁCIDO DÉBIL BASE CONJUGADA

Ác. Acético (CH3COOH)

Acetato (CH3COO-)

pH < pKa [Ácido] > [Base]

pH = pKa [Ácido] = [Base]

pH > pKa [Ácido] < [Base]

-COOH H+ + COO-

-NH3+ H+ + NH2

DEFINICIÓN

Es la transformación logarítmica de la expresión para la constante de disociación.

Calcular el valor de pK´ de cualquier ácido, conociendo la relación molar de las especies dadoras y aceptoras de protones a un pH determinado.

FINALIDAD

pH = pK + log [A-]

[HA]

Propiedades Ácido Básicas

IÓN BIPOLAR

ZWITERIÓN

IÓN HÍBRIDO

PUNTO ISOELÉCRICO

(pH ISOELÉCTRICO)

= +1 = 0 = -1

•Carga Neta = Cero.

•Mínimo Poder Amortiguador.

•Mínima solubilidad

pI = 1

2 (pKa1 + pKa2)

COOH COO- Grupo -carboxílico

pH < pKa [COOH] > [COO-]

pH = pKa [COOH] = [COO-]

pH > pKa [COOH] < [COO-]

Ácida Básica

NH3+ NH2

Grupo -amino

pH < pKa [NH3+] > [NH2]

pH = pKa [NH3+] = [NH2]

pH > pKa [NH3+] < [NH2]

Ácida Básica

• Monoamino-Monocarboxílicos

Ej.: Glicina

50% Catión 50 % Zwitterion 100% Zwiterion

50% anión 50 %

Zwitterion

= +1 = 0 = -1

Ej:

Ácido

Glutámico

= +1

= 0 = -1 = -2

Ej: Histidina

= +2 = +1 = 0 = -1

BICARBONATO / ACIDO CARBONICO. HCO3-/H2CO3 Pka= 6,1

ACIDOSIS RESPIRATORIA O METABOLICA.

ALCALOSIS RESPIRATORIA O METABOLICA

El sistema Bicarbonato/Acido

carbónico representa el 75%

de la capacidad buffer

total de la sangre, siendo

un Buffer excelente.

Enlace Peptídico

• El enlace C-N: • Es más corto. • Posee carácter de doble enlace parcial. • No puede girar libremente. • Supone una clara restricción para la forma de la molécula.

Los átomos: O, C, N, H son casi coplanares.

Amino terminal

Carboxilo terminal

• El grupo de átomos alrededor del enlace peptídico se encuentra generalmente en configuración trans (trans:cis 4:1).

Dos o más aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos.

PÉPTIDOS

OLIGOPÉPTIDOS POLIPÉPTIDOS

(Proteínas)

PROTEICOS NO PROTEICOS

(Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu)

(L-Asp-L-Phe)

Características Estructurales

• Cadenas ramificadas.

• Cadenas cíclicas.

• Aminoácidos D, L, y .

• Enlace peptídico especial.

• Su estructura los protege de las proteasas.

Péptidos Con Actividad Biológica

› ENCEFALINAS

› ANTIBIÓTICOS

Se producen en el SNC, tienen actividad opiácea

• Gramicidina S.

• Bencil-penicilina.

• Bacitracina A.

•Actinomicina D.

PÉPTIDOS CON ACTIVIDAD BIOLÓGICA › GLUTATIÓN

-OOC-CH-CH2-CH2-C- N-CH-C- N-CH2-COO-

+NH3 O

H CH2

SH

H

O

-Glu Gly Cys Reducido (GSH)

Oxidado (GSSG)

-Glu-Cys-Gly

-Glu-Cys-Gly

IMPORTANCIA BIOLOGICA DEL GLUTATION:

• Elimina los peróxidos tóxicos que se forman durante el crecimiento y el metabolismo (aeróbico).

• Mantiene el átomo de hierro de la hemoglobina en estado ferroso (Fe++).

• Es agente reductor de la glutarredoxina.

• Puede experimentar óxido-reducción reversible.

PÉPTIDOS CON ACTIVIDAD BIOLÓGICA

› HORMONAS PEPTÍDICAS

HORMONA FUNCIÓN Nº

OXITOCINA Estimula la contracción uterina 9

VASOPRESINA Promueve la retención de agua

desde los túbulos renales distales.

9

FACTOR LIBERADOR DE LA TIROTROPINA (TRH)

Estimula la liberación de la Tirotropina (TSH)

3

residuos

PÉPTIDOS CON ACTIVIDAD BIOLÓGICA

› HORMONAS PEPTÍDICAS

GLUCAGÓN Antagonista de la insulina 29

CORTICOTROPINA Estimula la corteza renal 39

INSULINA Estimula la glucogénesis, la lipogénesis y la síntesis de proteínas

51*

HORMONA Nº

residuos FUNCIÓN

Macromolécula compuesta por una o varias cadenas

polipeptídicas, cada una de las cuales tiene una secuencia

característica de aminoácidos unidos a través de enlaces

peptídicos.

-L-Aminoácidos

únicamente o conjugados con otras biomoléculas de naturaleza no proteica

Proteínas Simples

Proteínas Conjugadas

EN BASE A SU COMPOSICION QUIMICA

Proteinas Simples:

Producen solo -L-aminoácidos después de su

degradación hidrolítica.

Ejemplo: Ribonucleasa, Quimiotripsina, Seroalbúmina.

Proteínas conjugadas:

Su hidrólisis da origen además de -L-aminoácidos a un Grupo prostético.

EJEMPLOS:

Lipoproteína -lipoproteína Lípidos

Glicoproteína -globulinas Carbohidratos

Hemoproteína Hemoglobina Hemo

CLASE EJEMPLO GRUPO PROSTÉTICO

EN BASE A SU FUNCIÓN

• Catalíticas. • Estructurales. • Transportadoras. • Contráctiles. • De defensa natural. • Respiratoria. • Represoras. • Hormonales. • Receptoras. • Transductoras de señales. • De la visión...

FIBROSAS:

GLOBULARES:

OLIGOMÉRICAS:

EN BASE A SU CONFORMACIÓN

Residuos de

aminoácidos -hélice Cadena

polipeptídica Subunidades

Unidas

ESTRUCTURA PRIMARIA

Enlaces Estabilizadores: Enlaces Peptídicos

Se refiere al número y secuencia de aminoácidos de la cadena polipeptídica.

(Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu)

ESTRUCTURA SECUNDARIA

Enlaces de hidrógeno (intra e intercatenario). Enlaces disulfuro.

-hélice -conformación

ENLACES ESTABILIZADORES Enlace peptídico.

ESTRUCTURA SECUNDARIA HÉLICE • El esqueleto polipeptídico se encuentra

compactamente enrollado alrededor del eje

longitudinal de la molécula.

• Los grupos R sobresalen del esqueleto helicoidal.

• Todos los enlaces CONH participan en puentes de H.

• El giro es dextrógiro.*

• Cada giro de hélice constituye 3.6 Aac.

• El giro de hélice ocupa 0.56 nm del eje longitudinal.

ESTRUCTURA SECUNDARIA

HÉLICE

Localización

Aminoácidos desestabilizadores: • Numerosas moléculas de Glu, Arg o Lys (carga).

• Asn, Ser, Thr y Leu (forma y tamaño).

• Pro y hidroxiprolina.

ESTRUCTURA SECUNDARIA CONFORMACIÓN

• Enlaces de hidrógeno predominantemente intercatenarios entre los

enlaces peptídicos de las -queratinas.

•Enlace peptídico.

ESTRUCTURA SECUNDARIA CONFORMACIÓN

A. Paralela

B. Antiparalela

La secuencia de aminoácidos es repetitiva.

Tienen un contenido elevado de aa no polares.

Alto contenido de Cys.

Son estructuras multihebra con una estructura

secundaria altamente regular.

En general son elásticas y flexibles, pero se

endurecen con la formación de enlaces cruzados

disulfuro.

-QUERATINA

ESTRUCTURA SECUNDARIA: beta queratina

ESTRUCTURA SECUNDARIA

COLÁGENO

• Secuencia de aminoácidos.

•(Gly-X-Y)

• Conformación helicoidal.

• Enlaces de hidrógeno intercadena.

• Ordenamiento de triple hélice.

• Empaquetamiento ordenado de las moléculas de tropocolágeno.

• Aminoácidos más frecuentes en su estructura: Gly (35%), Ala (11%), Pro

(12%), Hyp (9%), Hya (9%).

• La secuencia de AAc. características es: Gly-X-Pro o Gly-X-Hyp.

•Estructura secundaria única distinta de la hélice .

• Hélice levógira.

• El enrollamiento superhelicoidal es dextrógiro.

• El empaquetamiento de las cadenas en la triple hélice le proporciona

más fuerza de tensión que un cable de acero de idéntica sección.

COLÁGENO

Agrupamiento estable de varios elementos de estructura secundaria

que se encuentran comúnmente en más de una proteína.

Lazo -- Vértice -

Forma compacta.

Los diferentes segmentos de una cadena polipeptídica se pliegan

unos sobre otros.

Denso núcleo hidrofóbico.

Cumplen con una amplia variedad de funciones biológicas

dinámicas (transporte, regulación, protección, etc.)

ENLACES ESTABILIZADORES

Interacciones electrostáticas.

Puentes de hidrógeno.

Interacciones de Van der Waals.

Enlaces disulfuro.

Enlace peptídico.

ESTRUCTURA:

LOCALIZACIÓN

Cadena polipeptídica de 153 AAc.

Un grupo ferroporfirina o “hemo”, localizado en una hendidura de la

molécula.

Estructura secundaria: todo (78%).

Curvaturas: Pro, Ser, Thr, Asn.

Muy compacta.

FUNCIÓN

MIOGLOBINA

F8

(H

IS 9

3)

“His

tid

ina

pro

xim

al”

Desoximioglobina = Agua

O2 - (HIS 64 E7) “Histidina distal”

Adición de urea y mercaptoetanol

Eliminación de urea y mercaptoetanol

Estado nativo,

catalíticamente activo

Estado nativo, catalíticamente activo

Estado desplegado inactivo

RIBONUCLEASA

REPLEGADO Y FORMACIÓN DE ENLACES DISULFURO

CONFORMACIÓN NATIVA

DOMINIOS

Contienen típicamente entre 100 y 150 aminoácidos continuos.

Presentan un exterior hidrófilo y un interior hidrófobo.

Varios dominios en una proteína pueden estar conectados por un

segmento de la cadena polipeptídica.

Regiones compactas semi-independientes que poseen una

geometría compacta característica

Características

PLEGAMIENTO ASISTIDO

Proteínas que facilitan el ensamblaje adecuado de la

estructura proteica.

Chaperonas Moleculares:

Facilitan rutas de plegamiento correctas.

Favorecen el microentorno para que tenga lugar el

empaquetamiento.

Bloquean el plegamiento de determinadas proteínas que deben

permanecer desplegadas para atravesar la membrana.

Ayudan al empaquetamiento cuaternario de proteínas

oligoméricas.

HEMOGLOBINA GLOBINA: 4 Cadenas polipeptídicas. 2 (141 Aac.) Y 2 (146

AAc) de 146 AAc.

GRUPO HEMO: 4 grupos protéticos hemo (Fe++).

ESTRUCTURA:

LOCALIZACIÓN

Estado T

FUNCIÓN.

Estado R

ESTRUCTURA CUATERNARIA ENLACES ESTABILIZADORES

• Puentes de Hidrógeno.

• Interacciones Electrostáticas.

•Interacciones de Van Der Waals.

• Enlaces disulfuro.

• Enlace peptídico.

El hierro posee 6 sitios de unión: Cuatro están ocupados por los nitrógenos del grupo hemo; el quinto lugar lo ocupa un nitrógeno de la histidina proximal y en el sexto lugar se une el oxígeno.

His E7

His F8

O2

HEMOGLOBINA

HEMOGLOBINA (Transporte de Gases)

Pulmones

VENAS ARTERIAS

OXIHEMOGLOBINA DESOXIHEMOGLOBINA

Mioglobina

pH=7,4

Tejiidos Pulmones

2,3 BISFOSFOGLICERATO

HEMOGLOBINA (Efectos Alostéricos)

pO2 ↑

pCO2 ↓ pH↑

[BPG] ↓

pO2 ↓

pCO2 ↑ pH ↓

[BPG] ↑

4 O2 + HbT*BPG HbT*(O2)4 + H+ + BPG

Forma T de la desoxihemoglobina

Forma R de la oxihemoglobina

ANEMIA DREPANOCÍTICA Hemoglobina S: Sustitución de un aminoácido en la cadena

polipeptídica de la Hb

CO se une a la Hb con una afinidad 250 veces mayor que el O2

HEMOGLOBINA (Interacción con CO)

Muchas Gracias!!!!

“ Sólo aquel que tiene la mente Positiva es el que permanece inmune a la enfermedad”

Thomas Hamblin