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Sierras Romero Katherine ACTIVDAD 1. CUESTIONARIO SOBRE TEMA DE AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS 1. Señale la diferencia entre proteínas, péptidos y polipétidos • Proteína: Son cadenas de moléculas conformadas por más de 50 AA unidos entre sí. • Péptidos: Son 2 o más AA unidos por un enlace peptídico. • Polipéptidos: Son cadenas de 15 hasta de 50 AA unidos entre sí. 2. Dé la estructura general de un aminoácido e identifique sus partes. 3. Clasifique los siguientes aminoácidos de acuerdo a si son polares, no polares, ácidos, básicos y con anillo aromático. Además, agregue su abreviación con 3 y 1 letra: glicina, tirosina, prolina, cisteína, asparagina, valina, triptófano, histidina, leucina, valina, ácido glutámico. • Glicina: No polar. Gly, G. • Tirosina: Polar, con anillo aromático. Tyr, T. • Prolina: No polar. Pro, P. • Cisteína: Polar. Cys, C. • Asparagina: Polar. Asp, N. • Valina: No polar. Val, V. • Triptófano: No polar, con anillo aromático. Trp, W. • Histidina: Básico, con anillo aromático. His, H. • Leucina: No polar. Leu, L. • Ácido Glutámico: Ácido. Glu, E. 4. La arginina tiene valores de pka siguientes: pk1= 2.17, pk2=9.04, Pk3= 12.48 ¿Cuál es la estructura y la carga neta de la arginina a los valores de pH siguientes: 1, 4, 7, 10, 13. Amino Ácido carboxílico Grupo de cadena lateral H: átomo de hidrogeno C: átomo de carbono α Arginina Sierras Romero Katherine 5. Defina los siguientes términos: a) Enlace peptídico El enlace peptídico es un enlace de tipo amida entre el grupo amino (–NH2) de un aminoácido (AA) y el grupo carboxilo (–COOH) de otro aminoácido. b) Aminoácido esencial El aminoácido esencial es aquel que no puede producir el cuerpo. En consecuencia, deben provenir de los alimentos. c) Anfótero Que actúa como ácido o como base según la sustancia con la que reacciona. d) Zwiteriónico es un compuesto eléctricamente neutro ya que posee una carga eléctrica formal positiva y una carga negativa sobre átomos no adyacentes dentro de la misma molécula. e) Punto isoeléctrico Es el pH al que un polianfólito tiene carga neta cero. f) Aminoácido hidrófobo aminoácidos apolares con tendencia a repeler el agua. 6. Un polipéptido posee un valor pequeño de pJ. ¿Qué aminoácidos lo estarán formando? Lo forman los aminoácidos los que poseen un carácter ácido. 7. En una proteína, ¿Qué tipo de aminoácidos se encuentran expuestos hacia afuera y por qué? Dé ejemplos de algunos aminoácidos. Los AA polares ya que estos son solubles en agua y pueden entrar en contacto con ella, como lo son la glicina, tirosina, cisteína, asparagina, Treonina, glutamina y serina. 8. ¿Existen aminoácidos que no formen proteínas? ¿Cuántos aminoácidos forman a las proteínas? En caso de que haya más aminoácidos, ¿Tienen alguna función? Mencione ejemplos. Si existen AA que no forman proteínas. Son 20 aminoácidos los que conforman a las proteínas. La principal función de los AA es ayudar a descomponer alimentos, contribuyen en el crecimiento y reparación de tejidos corporales, son encargados de transmitir la contracción muscular y mantener el equilibrio de ácidos y bases en el organismo. 9. ¿Cómo se forma el enlace peptídico? Son enlaces amidas que se forman cuando el par de electrones sin compartir del átomo de nitrógeno a-amino de un AA ataca al carbono a-carboxilo de otro en una reacción de sustitución de acilo nucleófila. 10. ¿Por qué se dice que el enlace peptídico es plano y rígido? Porque, aunque sea un enlace sencillo, tiene características de un doble enlace, como el nitrógeno es menos electronegativo que el oxígeno, el enlace CO tiene 60% carácter de Sierras Romero Katherine doble, mientras que el enlace CN tiene 40% carácter de doble enlace, por lo tanto, este enlace tiene características intermedias entre enlace sencillo y enlace doble. Esta disposición atómica está estabilizada por resonancia, de forma que los 6 átomos implicados en la formación del enlace peptídico están contenidos en el mismo plano, que a su vez impide la libre rotación del enlace que une a los átomos de C y N en el enlace peptídico. 11. En un péptido, ¿A qué se le denomina residuos de aminoácidos? A los AA que forman parte de un péptido se llaman residuos, para indicar la pérdida de una molécula de agua. 12. Investigue sobre el número de aminoácidos, función, estructura de 3 péptidos con función biológica importante. • Oxitocina: Péptido de 9 aminoácidos. Su nombre sistemático es: Cys-Tyr-Ile-Asn- Gln-Cys-Pro-Leu-Gly-NH2. Permite la contracción del musculo liso del útero (parto), secreción de dicha hormona, cuando se está con la persona que le gusta: “hormona del amor”, conducta maternal y paternal que actúa también como neurotransmisor en el cerebro. • Somatostatina o GHIH: Es un polipéptido de 14 aminoácidos. Forma de anillo que se une por un puente disulfuro formado entre dos residuos de cisteína. De forma indirecta regula la respuesta proporcional de insulina y glucagón, acción inhibidora sobre hormona de crecimiento. • Glucagón: Es una hormona polipeptídica de 29 aminoácidos que actúa en el metabolismo del glucógeno. Sus AA se unen por enlaces glucosídicos: NH2-His-Ser- Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp- Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Asn-Thr-COOH. El glucagón hace que el hígado libere la glucosa que tenía almacenada. El páncreas produce el glucagón y lo libera cuando el cuerpo necesita más glucosa porque los niveles están demasiados bajos. 13. Investigue en artículos científicos qué nuevas aplicaciones se les están dando actualmente a algunos péptidos. NO se olvide de agregar la referencia. Entre las aplicaciones de la síntesis de péptidos se encuentran la de desarrollar péptidos de importancia médica como lo son las hormonas y las vacunas, también pueden sintetizarse péptidos para producir anticuerpos contra porciones específicas de proteínas o para modificar algunos péptidos naturales con el fin de hacerlos más estables. 14. De acuerdo a su criterio, ¿Cuál es la importancia de las proteínas? Como ya hemos visto, son moléculas esenciales para el buen funcionamiento del organismo, y tienen diversas funciones, tanto principales como secundarias, sin duda alguna son sumamente necesarias para nuestro organismo y para nuestra vida. 15. Indique 8 funciones de las proteínas y señale 3 ejemplos de cada función. Sierras Romero Katherine Función de proteínas Ejemplos Estructural • Colágeno: Forma fibra de tendones en la piel. • Queratina: Forma uña, pelos, cuernos, caparazones, escamas, plumas y picos. • Fibroína: Forma fibras en las telarañas, la seda de los gusanos. Hormonal • Insulina: Regula la concentración de glucosa en sangre. • Oxitocina: Regula la contracción de los músculos del útero durante el parto. • Vasopresina: Efecto antidiurético. Defensa • Trombina y Fibrinógeno: Contribuyen a la formación de coágulos sanguíneos. • Beta y gammaglobulina: Actúan como anticuerpos humorales. • Mucinas: Efecto germicida y protegen a las mucosas. Transporte • Hemoglobina: Transporta oxígeno en la sangre de los vertebrados. Hemocianina: Transporta oxígeno en la sangre de los invertebrados. • Mioglobina: Transporta oxígeno en los músculos. Reserva • Caseína: Proteína de la leche. • Albúmina del huevo: Fuente de aminoácidos. Contráctil • Constituyen las miofibrillas responsables de la contracción muscular (actina y miosina). • Dineína relacionada con el movimiento de cilios y flagelos. Reguladora • Algunas proteínas regulan la expresión de ciertos genes. • Regulan la división celular (ciclina). Sierras Romero Katherine 16. ¿De qué manera se pueden clasificar las proteínas?Las proteínas se clasifican en dos categorías principales: holoproteinas y heteroproteínas. Las primeras están formadas exclusivamente por cadenas de péptidos, por tanto, se caracterizan por su estructura terciaria; las segundas, por cadenas de péptidos más un grupo prostético. 17. Explica detalladamente la estructura de una proteína fibrosa y globular. Dibújalas y da ejemplos. Las proteínas fibrosas contienen por lo general proporciones elevadas de estructuras secundarias regulares, como hélices α y láminas plegadas β. Las proteínas fibrosas tienen una composición relativamente simple en su estructura. Generalmente están formadas por tres o cuatro aminoácidos unidos entres sí que se repiten muchas veces. Sus funciones principales consisten en servir como material estructural de soporte, resistencia y protección para los tejidos de los diferentes organismos vivos. Las proteínas globulares contienen varios tipos de estructuras secundarias en la misma molécula, el plegamiento da estructura terciaria, y a veces cuaternaria, pueden poseer grupos prostéticos, solubles en agua, unir ligandos, enorme diversidad funcional: Enzimas, receptores celulares, hormonas peptídicas, inmunoglobulinas, proteínas de transporte como la Mioglobina y Hemoglobina. 18. De acuerdo a su composición ¿Qué diferencia hay entre la queratina y la hemoglobina? Defina que es una proteína simple y una conjugada. La queratina es una proteína fibrosa formada por haces de hélices α, mientras que las cadenas polipeptídicas de la fibroína de la seda están dispuestas en láminas plegadas β antiparalelas. La hemoglobina es una molécula casi esférica que se encuentra en los eritrocitos, donde su función principal es transportar oxígeno de los pulmones a todos los tejidos del cuerpo. La proteína contiene 4 subunidades, denominadas α y β. Cada subunidad contiene un grupo hemo que se une reversiblemente con el oxígeno. Las proteínas simples, como la albúmina sérica y la queratina, contienen sólo AA. Y las proteínas conjugadas, Homeostática • Mantienen el equilibrio osmótico. • Mantener constante el pH del medio interno. Sierras Romero Katherine constan de una proteína simple combinada con un componente no proteico, que se denomina grupo protésico. 19. ¿Qué una apoproteína y una holoproteína? • Apoproteína: Componentes proteicos de las lipoproteínas. Son proteínas anfipáticas con un elevado contenido en estructura helicoidal que se asocian débilmente con las lipoproteicas. • Holoproteina: Es aquella que solo está compuesta por AA. 20. ¿Cómo se clasifican las proteínas conjugadas? Dé ejemplos. Las proteínas conjugadas se clasifican según su naturaleza de su grupo protésico. Por ejemplo, las glucoproteínas contienen carbohidratos, las lipoproteínas contienen moléculas de lípidos y las metaloproteínas portan iones metálicos. De manera semejante, las fosfoproteínas poseen grupos fosfato y las hemoproteínas poseen grupos hemo. 21. Diferencia los términos entre albúmina, globulina y glutelina • Albúmina: Se produce principalmente en el hígado. Ayuda a evitar que la sangre se escape de los vasos sanguíneos. También ayuda a transportar algunos medicamentos y otras sustancias a través de la sangre, lo cual es importante para el crecimiento de los tejidos y la curación. • Globulina: Compuesta de diferentes proteínas llamadas tipo α, β y γ. Algunas globulinas son producidas por el hígado, y otras por el sistema inmunitario. Ciertas globulinas se ligan con la hemoglobina. Otras globulinas transportan metales en la sangre, como el hierro, y ayudan a combatir infecciones. • Glutelina: Proteína que pertenece a la categoría de esferoproteínas, se encuentran mayoritariamente en los cereales (trigo, avena, centeno, cebada). Las glutelinas, no se dispersan uniformemente en toda la superficie del grano, sino que el 80% se condensa prácticamente en el endospermo junto con las prolaminas. 22. Explica la relación que hay entre la estructura de la proteína y su función. Las proteínas se pliegan en formas específicas según la serie de AA en el polímero, y la función de la proteína se relaciona directamente con la estructura resultante 3D. Esto quiere decir que si la estructura de la proteína se modifica es posible que adquiera nuevas funciones. 23. Relaciona el tipo de estructura de la proteína con las interacciones que contribuyen a la formación de cada estructura. Además define y dibuja cada estructura. (Se ejemplifica con azul). Tipo de estructura Definición Estructura (Dibujo) Tipo de interacciones Primaria Es la secuencia de aminoácidos de la proteína. Nos indica qué AA componen la cadena polipeptídica y el orden en que dichos AA se encuentran. Enlace peptídico entre aminoácidos. Sierras Romero Katherine Secundaria Organización en el espacio de la cadena polipeptídica estabilizada por puentes de hidrogeno entre los elementos C=O y NH de los enlaces peptídicos. Enlaces por puentes de hidrogeno entre los elementos C=O y NH Terciaria Conformación tridimensional única que asume una proteína debido a las interacciones entre las cadenas laterales de los aminoácidos. Interacciones hidrófobas y electrostáticas, enlaces por puentes de hidrogeno y enlaces covalentes. Cuaternaria Proteínas formadas por varias cadenas polipeptídicas con estructura terciaria, unidas mediante enlaces débiles (no covalentes), para formar un complejo proteico. Enlaces débiles (no covalentes 24. ¿A qué se refiere qué existe homología entre proteínas? Se refiere a la situación en la que las secuencias de dos o más proteínas o ácidos nucleicos son similares entre sí debido a que presentan un mismo origen evolutivo. 25. La estructura primaria de aminoácidos está compuesta por residuos de aminoácidos que se denominan invariables y otras regiones variables. Define que son los residuos invariables y explica que implicaciones tiene en la estructura de la proteína. Son los aminoácidos que están en todas las secuencias en la misma posición, son los básicos para determinar la función. En el citocromo c, los residuos invariables interactúan con el hem, un grupo protésico, o con determinadas proteínas que participan en la generación de energía. 26. ¿Cómo explicarías una mutación que afecte la función de una proteína? Existen varias mutaciones que suceden en los genes, una de estas es la mutación sinónima la cual puede afectar al plegamiento de las proteínas y a su vez alterar la función de estas. Los cambios sinónimos que ocurren afectan la tasa en la que se adicionan los AA en el momento de la síntesis de la proteína y pueden alterar las funciones de las células. 27. ¿Qué representa la siguiente figura? Indique sus características más importantes Sierras Romero Katherine 28. Señale las principales diferencias entre las estructuras secundarias láminas plegadas β y hélices α. • Estructura hélice α: Tiene 3.6 aminoácidos por cada vuelta, y cada vuelta tiene 5.4 angstrom. Esta estructura fue propuesta por Linus Pauling en 1951. • Estructura láminas plegadas β: en esta disposición, los AA no forman una hélice sino una cadena en forma de zigzag, denominada disposición en lámina plegada. 29. Investigue a que se le denomina estructura supersecundaria. Es un puente entre la estructura secundaria y la terciaria. La estructura supersecundaria comprende las combinaciones de hélices α y láminas plegadas β que se han ido encontrando en proteínas. 30. Desarrolle ampliamente el tipo de interacciones que mantienen estable una estructura terciaria (Interacciones hidrófobas, interacciones electrostáticas, puente salino, enlaces de hidrógeno, puentes disulfuro). Los enlaces covalentes pueden deberse a la formación de un puente disulfuroentre dos cadenas laterales de Cys, o a la formación de un enlace amida (-CO-NH-) entre las cadenas laterales de la Lys y un aminoácido dicarboxílico (Glu o Asp). Los enlaces no covalentes pueden ser de cuatro tipos: (1) fuerzas electrostáticas entre cadenas laterales ionizadas, con cargas de signo opuesto, (2) puentes de hidrógeno, entre las cadenas laterales de AA polares (3) interacciones hidrofóbicas entre cadenas laterales apolares y (4) fuerzas de polaridad debidas a interacciones dipolo-dipolo. • Puentes de hidrogeno • Lámina plegada • enlace peptídico • Hélice alfa • Grupo R • Grupo amino • Grupo carboxilo Sierras Romero Katherine El enlace que aporta más estabilidad es el de tipo covalente, y entre los no covalentes, las interacciones más importantes son las de tipo hidrofóbico, ya que exigen una gran proximidad entre los grupo apolares de los AA. Interacciones hidrofóbicas Son interacciones entre aminoácidos que tienen grupos R no polares. Dentro de una proteína, los aminoácidos con grupos R no polares se alejan del ambiente acuoso, lo que forma un centro hidrofóbico en el interior de la proteína. Puentes salinos. Son enlaces iónicos entre los grupos R ionizados de aminoácidos básicos y ácidos. Por ejemplo, el grupo R ionizado de arginina, que tiene una carga positiva, puede formar un puente salino (enlace iónico) con el grupo R en el ácido aspártico, que tiene una carga negativa. Enlaces por puente de hidrógeno. Se forman entre el H de un grupo R polar y el O o N de un segundo aminoácido polar. Por ejemplo, un enlace por puente de hidrógeno puede ocurrir entre los grupos -OH de dos serinas o entre el -OH de serina y el -NH2 en el grupo R de glutamina. Enlaces por puente disulfuro (-S – S-). Son enlaces covalentes que se forman entre los grupos -SH de dos cisteínas en la cadena polipeptídica. En algunas proteínas puede haber varios enlaces por puente disulfuro entre los grupos R de cisteínas en la cadena polipeptídica. 31. Investigue que ocurre con las proteínas del cabello cuando aplicamos calor para alisarlo o curvearlo. ¿Qué proteína es? ¿Qué aminoácidos se ven afectados? ¿Por qué este efecto sólo es temporal? ¿Qué crees que estará pasando cuando el alisado es “permanente”? ¿Consideras que se está desnaturalizando la proteína? ¿Por qué? Queratina. Cisteínas. El agua rompe los puentes de hidrogeno que son enlaces débiles y es por ello que al bañarnos nuestro cabello pierde su forma original y al secarse la recupera. Por su lado la plancha por emitir ondas de calor lo que hace es romper los enlaces disulfuros, reorganizar las cadenas de queratina y hacer que las mismas queden de forma paralela para dar un aspecto lacio al cabello. Las proteínas que forman las hebras se desnaturalizan. 32. Defina los siguientes términos: a) Dominio de una proteína Es la zona de la proteína donde se halla mayor densidad, es decir, donde hay más plegamientos. b) Subunidad Única molécula proteica que se une permanentemente o de manera temporal, con otras moléculas proteicas para formar un complejo proteico. c) Oligómeros Molécula formada por varias unidades estructurales similares enlazadas en cantidad moderada. d) Protómero Subunidad de la proteína o varias subunidades diferentes, que se reúnen en una estequiometria definida para formar un oligómero. e) Dímero Sierras Romero Katherine Es un fragmento de proteína que se produce cuando alguien tiene un coágulo sanguíneo. Generalmente, los coágulos sanguíneos comienzan a descomponerse lentamente después de formarse, y este proceso libera el dímero D en la sangre. f) Ligando Sustancia (usualmente una molécula pequeña) que forma un complejo con una biomolécula. Es una molécula que envía una señal al unirse al centro activo de una proteína. g) Aloterismo Es la regulación de una enzima u otra proteína al unirse una molécula efectora en el sitio alostérico de la proteína. 33. ¿Cómo se mantienen unidas las subunidades en la estructura cuaternaria? Mediante las mismas interacciones que estabilizan sus estructuras terciarias, como los enlaces por puente de hidrogeno y los puentes salinos entre los grupos R, enlaces por puente disulfuro e interacciones hidrofóbicas. 34. ¿Por qué crees que la estructura cuaternaria de las proteínas sea tan sensible al entorno? Es debido a que depende de muchas partes y enlaces que pueden ser vulnerables gracias al entorno que los rodea estando compuesto por tantos enlaces y cadenas polipeptídicas es normal que el ambiente afecta de una manera más notoria que con otras estructuras. 35. Explica ampliamente en que consiste la desnaturalización de proteínas. Es el proceso en el cual una proteína cambia su estructura tridimensional, y de esta manera originar la perdida de la función de esta. Las proteínas funcionan correctamente en entornos celulares concretos. Condiciones diferentes originan la desnaturalización. La desnaturalización ocurre por ciertas condiciones físicas y químicas, llamados “factores desnaturalizantes”. La mayoría de las proteínas se pueden desnaturalizar mediante el aumento de la temperatura. 36. ¿Cuáles son algunas condiciones desnaturalizantes de proteínas? Detalle. Los factores que pueden dañar o alterar las proteínas son: concentraciones de macromoléculas y compuestos de baja masa molecular, e pH, la fuerza iónica, y la temperatura. Las reacciones utilizadas para precipitar una proteína son ejemplos de condiciones de desnaturalización de estas, por ejemplo, el ponerlas en contacto con sales, con solventes orgánicos, Reactivo de Biuret, etc. Sierras Romero Katherine 37. Busca un video en YouTube o cualquier otra plataforma en internet que sirva como recurso didáctico para el tema de aminoácidos y proteínas. Señala: ¿Qué aprendiste con el video? ¿Ventajas y desventajas de usar este método para el aprendizaje? https://www.youtube.com/watch?v=7AQ6uP6_7e0 En el video aprendí que los aminoácidos son moléculas que se combinan para formar proteínas. Los aminoácidos y las proteínas son los pilares fundamentales de la vida. Cuando las proteínas se digieren o se descomponen, los aminoácidos se acaban y que las proteínas son moléculas grandes y complejas que desempeñan muchas funciones críticas en el cuerpo. Realizan la mayor parte del trabajo en las células y son necesarias para la estructura, función y regulación de los tejidos y órganos del cuerpo. • Ventajas: Es que puedo reforzar y complementar el tema. • Desventajas: Es que si tengo alguna duda es difícil que me quede claro. https://www.youtube.com/watch?v=7AQ6uP6_7e0
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