Bioquimica general_contenido total - Renato Archundia Cuevas

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Bioquímica general 
Alberto Gómez & Laura del Olmo 1 
Bioquímica general 
 
Alberto Gómez & Laura del Olmo 1º de Medicina 
Bioquímica general 
Alberto Gómez & Laura del Olmo 2 
Índice de contenidos 
 
Introducción: El agua………………………………………………….…………………………………….3 
Proteínas 
Tema 2. Aminoácidos, péptidos y proteínas…………………………..………………………………....8 
Tema 3. Ejemplos de proteínas……………………………………….………………………………….37 
Enzimas 
Tema 4. Cinética enzimática……………………………………………………………………….……..77 
Tema 5. Regulación enzimática………………………………………………………………………….96 
Tema 6. Coenzimas…………………………………………………………………………………...…106 
Otras biomoléculas 
Tema 7. Hidratos de carbono……………………………………………………………….…………..116 
Tema 8. Lípidos……………………………………………………………………………….………….124 
Tema 9. Bioenergética……………………………………………………………………………..…….136 
Bioquímica general 
Alberto Gómez & Laura del Olmo 3 
Leccion 1 
El agua 
Importancia biológica 
El agua es la sustancia inorgánica de mayor importancia biológica, esta importancia se debe en 
gran parte a sus características, que son las siguientes: 
• Se trata, como ya ha sido mencionado, de una molécula inorgánica 
• Constituye las 2/3 partes del organismo de media, aunque existen variaciones en el 
porcentaje determinadas sobre todo por la edad: 
− El recién nacido está compuesto en un 80% de agua 
− El individuo adulto esta cantidad disminuye al 70% de agua 
− En el anciano, esta cantidad ronda el 60-65% de agua 
• Al ser uno de los principales componentes del organismo, forma parte de todos los líquidos 
del cuerpo. 
• Determina la estructura de numerosas macromoléculas, resaltando fundamentalmente 
proteínas y enzimas. 
• Tiene una importante función disolvente, de la que se hablara mas adelante 
• Participa activamente en la respiración, siendo el medio en el que se lleva a cabo el 
intercambio de gases por disolución de los mismos. 
• Participa en la digestión 
• Favorece la absorción de nutrientes. 
Estructura 
 
El agua es un dipolo que presenta dos cargas parciales, una carga δ+ en cada uno de los 
hidrógenos y una carga δ2- 
 
 
 
 
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Propiedades 
Las propiedades que hacen del agua imprescindible para la vida son fundamentalmente las 
siguientes: 
• Puede formar enlaces de hidrógeno. Debido a que es una molécula que presenta un 
marcado momento dipolar, el agua puede formar enlaces de hidrógeno entre sí, y con otras 
moléculas con electronegatividad de distinto signo, este enlace de enorme importancia 
biológica presenta las siguientes características: 
− Es un enlace débil de naturaleza electrónica, pero es estable en la dirección 
adecuada 
− Es un enlace cooperativo, pues favorece la formación de otros enlaces 
− Es un enlace dinámico debido a que se forma y se rompe con facilidad. 
• El agua se trata del disolvente cuasi-universal, por tanto puede disolver las siguientes 
sustancias: 
− Sustancias iónicas, formando esferas de solvatación con los iones. El agua tiene 
una elevada constante dieléctrica lo que facilita la separación de cargas con distinto 
signo. 
− Sustancias polares no iónicas (p.e. OH, SH, COOH, NH2). Disuelve estas sustancias 
empleando enlaces iónicos o de hidrógeno y forma clatratos. 
− Es en cambio incapaz de disolver sustancias apolares, pero es capaz de dispersar 
sustancias anfóteras y anfolitos, que se disponen en micelas en un medio acuoso. 
• El agua es altamente termorreguladora. Esto se debe a que es preciso aportar mucha 
energía para romper los enlaces de hidrogeno, por ello también el agua tiene un elevado 
calor de vaporización, y es un excelente conductor térmico. 
• Distinta densidad en estado líquido/sólido. El agua líquida es mas densa que el agua sólida 
debido a la apertura angular que pasa de ser de 104,5º en el agua líquida, a 109,5º en el 
agua sólida. 
• El agua tiene una elevada tensión superficial debido al ordenamiento de sus moléculas. 
Fisiológicamente esto presenta un problema en la presión sanguínea que debería ser muy 
elevada, pero el organismo soluciona esto favoreciendo el intercambio de materia 
células/sangre, con lo que aumenta el desorden molecular, y se rompe la tensión 
superficial. 
Balance hídrico 
El organismo siempre controla la concentración de sustancias perjudiciales en exceso, como la 
glucosa, o el agua. El organismo ha de mantener la concentración acuosa constante en la sangre 
y en el interior celular (mediante la homeostasis del H2O). Esta regulación depende de la ingesta 
de sólidos y líquidos (que provienen tanto de alimentos, bebida, y agua metabólica). El exceso de 
agua se elimina a través de orina, piel (sudor), y respiración. 
En el medio celular, el intercambio de agua con el medio se realiza a través de proteínas 
transmembrana denominadas acuaporinas, y depende de la concentración iónica a ambos lados 
de la célula. Si la concentración iónica [Ión] en el interior de la célula [Iónint] es igual a la del 
exterior de la célula [Ionext] y a su vez es igual al 0,9%, hablamos de un medio isotónico. En 
cambio si la concentración iónica exterior es mayor que la intracelular, hablamos de un medio 
hipertónico. Para igualar su concentración con la del medio, la célula expulsa agua al exterior, 
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pudiendo producirse plasmolisis. Cuando la concentración iónica exterior es inferior a la 
intracelular se habla de un medio hipotónico, entrando agua al interior de la célula para 
compensar la diferencia, y produciéndose turgencia celular. Ambos fenómenos (turgencia y 
plasmolisis) pueden conducir a la citolisis o muerte celular. 
Electrolitos y pH 
El agua en sí es un electrolito débil que se ioniza según la formula (H2O->H3O
++OH-) tiene una 
baja constante de equilibrio Keq 
Normalmente en el agua pura, las concentraciones moleculares son las siguientes: 
− [H2O]= 55,55 M 
− [H3O
+]= 10-7 M 
− [OH-]= 10-7 
Se ha definido una nueva constante, Kw, que se obtiene multiplicando [H3O
+] por [OH-] y es igual 
a 10-14 
El pH se obtiene mediante el –log[H3O] (u [H
+]) 
El pH es una medida de gran importancia biológica que determina entre otras cosas la estructura 
de todas las moléculas del organismo, fundamentalmente las proteínas (y dentro de estas, las 
enzimas), que a valores fuera de parámetros biológicos (pH= 7) se desnaturalizan. 
No podemos hablar de un pH fisiológico como tal, ya que en distintas partes del organismo 
existen distintos pH, como por ejemplo los siguientes: 
− pH(sangre)= 7,35 - 7,45 
− pH(intracelular)= 6,8 
− pH(gástrico)= 1,5 – 3 
− pH(páncreas)= 8 – 8,5 
 
 
 
 
 
Tampones 
Los tampones se tratan de sistemas encargados de mantener constante el pH. En el organismo 
existen tres sistemas de amortiguación de pH: 
1.) Tampones especies químicas. 
En ellos coexisten en equilibrio una especie ácida y una especie básica. Según la siguiente 
reacción, extraemos una nueva constante en los tampones: pK 
Keq= [A
-]·[H3O
+]/[AH] 
Keq·[AH
-]=[A-]·[H3O+] 
[H+]=Keq·[AH]/[A
-] 
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-log[H+]=-log(Keq)+log([A
-]/[AH]) 
][
][
log
AH
A
pKpH
−
+= 
Esta es la fórmula de Henderson-Hasselbach, que determina el comportamiento de los 
tampones, sabiendo su pK y sus concentraciones de especie ácida y básica 
 
][
][
log
Ácido
Base
pKpH += 
 
Los tampones cumplen las siguientes características 
− El pK de un tampón determina su eficacia amortiguadora con respecto al medio. Ésta 
capacidad es máxima cuando pK= pH ± 1 
− El pH de un tampón depende de la relación entre su especie ácida, y su especie básica, 
y permanece invariable a la dilución 
− La capacidad amortiguadora de un tampón depende de su concentración total 
Los principales sistemas especie química en el organismo son los siguientes 
 
Medio intracelular. Tampón fosfato 
H3PO4 –(1)- H2PO4
- -(2)- HPO4
2- -(3)- PO4
3- 
 
(1) pK= 1,98 (Sólo neutraliza hidroxilos) 
(2) pK= 6,8 
(3) pK= 12 (Sólo neutraliza protones)Medio extracelular (sangre). Tampón bicarbonato 
En este tampón intervienen activamente el sistema renal, y respiratorio a pesar de ser un tampón 
especie química. 
 
CO2 (pulmones) -> CO2 + H2O –(1)- H2CO3 –(2)- HCO3
- (Especie bicarbonato) 
 
Este tampón tiene las siguientes características: 
 
− pK= 6,1 
− Alta concentración de bicarbonato (22-26 Mm) y aproximadamente 20 veces más de 
bicarbonato que de dióxido de carbono 
− La especie ácida es el CO2 y la básica el HCO3
- 
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− El dióxido de carbono se elimina mediante los pulmones, si estos fallan, se produce una 
acidosis (bajada de pH en sangre) respiratoria al aumentar la concentración de (especie 
acida) en sangre, en cambio, si se produce hiperventilación, se produce alcalosis (subida 
de pH en sangre) al eliminarse demasiada especie acida 
− El bicarbonato se elimina vía renal, por ello si fallan los riñones por defecto se produce una 
alcalosis metabólica al no eliminarse suficiente bicarbonato, y si fallan por exceso de 
eliminación, se producirá una acidosis metabólica. 
− La acidosis es una afección que consiste en que el pH sanguíneo baje por debajo de 7,35 
− La alcalosis es una afección que consiste en que el pH sanguíneo suba por encima de 7,45 
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Tema 2 
AMINOÁCIDOS, PÉPTIDOS y PROTEÍNAS 
���� PROTEÍNA = una de las moléculas más versátiles de nuestro organismo cuyos 
bloques constitutivos son los AMINOÁCIDOS 
Existen muchos sistemas de clasificación de las proteínas. Nosotros las clasificaremos según 3 
criterios: 
CRITERIO I: según su FUNCIÓN 
1. ESTRUCTURALES: su misión es conferir CONSISTENCIA a un orgánulo o TJ. 
Se pueden encontrar en la MB de las células, en las uñas o en los cabellos, en el líquido 
intersticial, en el ADN (dan consistencia a los CR)… 
2. RECONOCIMIENTO � de sustancias o moléculas que se encuentran fuera de la célula. 
Ej.: en un diabético la insulina actúa “metiendo” la glucosa dentro de las células. 
¿Cuál es la función concreta de la insulina? Avisar a las células de la existencia de glucosa en el 
medio que puede ser utilizada. 
¿Cómo actúa? “Toca” un receptor al que se une, activando a los canales de glucosa (= 
funcionamiento de todas las hormonas). 
3. ENZIMÁTICA: ¿qué somos? reacciones químicas catalizadas por enzimas. 
4. TRANSPORTADORA: de O2 (aquoporinas), de lípidos apolares, de e- en la cadena 
respiratoria… a través de la MB. 
5. HORMONAL 
6. DE DEFENSA: proceso inmune. 
CRITERIO II: según su COMPOSICIÓN 
1. SIMPLES: sólo por aá = HOLOPROTEÍNAS 
2. CONJUGADAS: parte no proteica o grupo prostético + parte proteica (aá) = 
HETEROPROTEÍNAS 
•••• Tipos de grupos prostéticos (partes no proteicas): metales (citocromos), grupos 
hemo (hemoglobina), lípidos, glúcidos… 
 Los iones resultan esenciales para que se unan. 
CRITERIO III: según su FORMA/MORFOLOGÍA 
1. FIBROSAS: aspecto de fibra e INSOLUBLES en agua 
Ej.: colágeno 
2. GLOBULARES: aspecto esférico (tridimensionales) y SOLUBLES en agua 
 
Así una proteína se puede encajar dentro de los 3 criterios de clasificación. 
Ej.: hemoglobina = 
- Según su función � 
transportadora 
- Según su composición � 
heteroproteína 
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- Según su forma 
� globular 
 
���� AMINOÁCIDOS (AÁ) = bloques 
constitutivos de las proteínas 
Clasificación 
1. PROTEICOS = forman parte de las proteínas 
2. NO PROTEICOS = jamás van a formar parte de las proteínas como los aá ornitina y 
citrulina, que son intermediarios en el metabolismo de algunos compuestos nitrogenados 
en el organismo. 
 
1. PROTEICOS 
A. COMUNES: una vez transcritos forman parte tal cual de la proteína. 
Ej.: los 20 aá comunes en las proteínas 
B. NO COMUNES: una vez transcritos y que ya forman parte de la proteína sufren una 
modificación. 
Hay algunos aá raros que forman parte de algunos tipos particulares de proteínas, tales como las 
fibrosas. 
Por ejemplo, el aá hidroxiprolina se encuentra casi exclusivamente en la proteína llamada 
colágena. Hay otros aá que no forman parte de ninguna proteína. 
 
Estructura 
Constan de un grupo amino (-NH2), un grupo carboxilo (-COOH), un átomo de hidrógeno y 
un grupo distintivo R (cadena lateral), unidos al átomo de carbono α. 
 El grupo distintivo R o cadena lateral determinará su clasificación. 
CLASIFICACIÓN DE LOS AÁ COMUNES 
I. Según la polaridad de la cadena lateral distinguimos 2 grandes grupos: 
���� POLARES 
- Sin carga neta - Con carga neta 
���� APOLARES = Ø carga 
¡OJO! la Glycina es APOLAR (así lo consideramos en clase aunque en alguno sitios la 
consideren polar) 
Características aá APOLARES 
Todas las cadenas laterales ® apolares están formadas por CADENAS HIDROCARBONADAS 
ALIFÁTICAS (no se pueden ionizar) y se encuentran separadas por un C de la estructura común 
3 Excepciones: 
•••• Glycina 
•••• Alanina 
•••• Prolina = su cadena lateral se 
encuentra directamente unida al Cα 
y al α-amino 
Aparecen otros grupos que según el giro: 
•••• Grupos benceno = fenialanina •••• Grupos indol = triptófano 
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Características aá POLARES 
- Todos separados 
- Aparecen otros grupos que se pueden ionizar: -OH, amida, tiol… 
 Casi nunca van a aparecer ionizados porque no van a tener carga en nuestro cuerpo 
 
AÁ POLARES 
SIN CARGA CON CARGA 
HYSTIDINA = grupo IMIDAZOL Hay otros grupos que sí aportan cargas: 
•••• ÁCIDOS = cadena lateral negativa 
•••• BASES = cadena lateral positiva 
Existen otros grupos –COO- y –NH3
+ en las 
cadenas laterales que no se deben confundir 
con el Cα 
Ej.: Cα-CβH
2-COO- = β-carboxilo 
 
II. Según la NATURALEZA de los GRUPOS FUNCIONALES que se 
encuentran dentro de las CADENAS LATERALES 
- Alifáticos 
- Aromáticos = benceno 
- Azufrados 
- *Hidroxílicos* = los más 
importantes porque permiten unir el 
P, lo que determina que las 
cadenas metabólicas funcionen o 
no 
- Cíclicos 
- Carboxílicos 
- Aminos 
- Imidazol 
… 
 
III. Según su OBTENCIÓN 
���� ESENCIALES: dependemos de la dieta para adquirirlos 
���� NO ESENCIALES: los sintetizamos sin ningún problema 
 Hay aá esenciales cuyo carácter “esencial” puede variar a lo largo de las etapas de la 
vida. 
Ejemplo.: 
- His = esencial en niños y jóvenes 
- Lys = esencial en adultos 
- Arg = esencial en niños 
Estructura 
Los 20 tipos de cadenas laterales de los aminoácidos que conforman las proteínas, varían en 
tamaño, forma, carga, capacidad de formar puentes de hidrógeno y reactividad química. La 
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clasificación de aminoácidos se hace con base en la estructura y polaridad de sus cadenas 
laterales. 
 
Aminoácidos con cadenas laterales alifáticas 
 
 
 
Glicina 
(Gly, G) 
Alanina 
(Ala, A) 
Valina 
(Val, V) 
Leucina 
(Leu, L) 
Isoleucina 
(Ile, I) 
Prolina 
(Pro, P) 
 
Aminoácidos con cadenas laterales aromáticas 
 
 
Fenilalanina 
(Phe, F) 
Tirosina 
(Tyr, Y) 
Triptófano 
(Trp, W) 
 
Aminoácidos con cadenas laterales azufradas 
 
 
Cisteína 
(Cys, C) 
Metionina 
(Met, M) 
 
 
 
Aminoácidos con cadenas laterales hidroxiladas 
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Serina 
(Ser, S) 
Treonina 
(Thr, T) 
 
Aminoácidos con cadenas laterales básicas 
 
 
Lisina 
(Lys, K) 
Arginina 
(Arg, R) 
Histidina 
(His, H) 
pKa=10.8 pKa=12.5 pKa=6.0 
 
Aminoácidos con cadenas laterales ácidas y sus amidas respectivas 
 
 
 
Aspartato 
(Asp, D) 
Glutamato 
(Glu, E) 
Asparagina 
(Asn, N) 
Glutamina 
(Gln, Q) 
pKa=4.0 pKa=4.3 
 
1/10/2010 
ESTRUCTURA DE LOS AÁ COMUNES � PROPIEDADES FÍSICAS 
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En todos los aminoácidos, *excepto la glicina = glicocola*, el carbono-a está unido a cuatro 
sustituyentes/radicales diferentes: grupo amino, carboxilo, cadena lateral (R) e hidrógeno 
Debido a esto,el carbono-a constituye un centro quiral = sitio donde es posible tener 2 
configuraciones diferentes, que son imágenes especulares no superponibles, llamadas 
ENANTIÓMEROS 
Los enantiómeros se pueden distinguir porque rotan de manera diferente el plano de la luz 
polarizada. 
Todos los aminoácidos que forman parte de las 
proteínas son enantiómeros L. Algunos D-
aminoácidos se encuentran en péptidos sintetizados 
fuera de los ribosomas. 
 
 La forma química correcta de “escribir” un aá 
es colocando el grupo α-carboxilo en la parte 
superior porque es el grupo más oxidado. 
 
 
Características del Cα 
- Es un carbono asimétrico porque posee 4 
sustituyentes o radicales distintos 
*Excepto la glicina o glicocola porque su cadena 
lateral es un H, así que posee 2 sustituyentes iguales* 
- Debido a ello constituye un centro quiral, por lo que los aá pueden existir 
como IMÁGENES ESPECULARES NO SUPERPONIBLES 
- Esto confiere una propiedad física, la ENANTIOMERÍA 
Formas en las que el grupo 3HN
+
α puede adquirir una orientación concreta en el 
espacio 
 
 
Hay 2 formas de representar a los ENANTIÓMEROS 
MODELO CONVENCIONAL � 2 tipos: 
1. Según a dónde desvíen el plano de la luz polarizada 
a) (+) Dextrógiro = hacia la 
derecha 
b) (-) Levógiro = hacia la 
izquierda 
 No posee ninguna trascendencia fisiológica ya que el organismo no tiene haces de luz 
polarizada 
2. Según la orientación que adopte 3HN
+
α con respecto a un eje imaginario 
CONVENCIÓN DE FISCHER = ¡trascendencia fisiológica! 
Gliceraldehído primero que se descubrió 
���� Si el grupo 3HN
+
α se queda hacia la IZQUIERDA = L aminoácido 
3HN
+-Cα 
 ¡¡¡Gran trascendencia fisiológica!!! Todos nuestros aá son de la forma L 
���� Si el grupo 3HN
+
α se queda hacia la DERECHA = D aminoácido 
Cα -3HN
+ 
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 En humanos los D aminoácidos son TÓXICOS; el organismo los discrimina y los 
elimina por la orina, por lo que no debe haber Daá en nuestras proteínas ya que todas 
las reacciones enzimáticas de nuestro organismo son ESTEREOESPECÍFICAS, es 
decir, todas las reacciones químicas son capaces de diferenciar si el grupo α-amino se 
encuentra a la derecha o a la izquierda. 
Podemos encontrar Daá en la pared celular de las bacterias. Cuando éstas entran en 
nuestro organismo las atacamos rompiendo su pared. 
Si los acumulamos se almacenan en forma libre en nuestro organismo, por eso son tóxicos, 
porque aumenta la concentración y el organismo no sabe qué hacer con ellos. 
 
 
 
 
 
 
PROPIEDADES QUÍMICAS 
Derivan de su estructura; por tener un grupo amino y un grupo carboxilo = SUSTANCIAS 
ANFÓTERAS 
Se pueden comportar como ácido o como base 
Por tanto los aá ionizables se pueden describir a través de equilibrios de ionización y poseerán 
pK (valor del pH en el que tengo la misma cantidad de ácido y de base) 
a) Aminoácidos APOLARES 
Partimos de un aá común, con su grupo α-amino protonado, es decir, cargado positivamente, 
en un medio ácido (exceso de H+) 
3HN
+ - CαH – COOH 
1. El grupo α-carboxilo perderá 1 protón (y se desprenderá 1 H2O) dando lugar a una 
especie neutra capaz de captar un exceso de H+, y manteniéndose constante el pH: 
3HN
+ - CαH – COO
- 
pK1 = 1.5 – 2.5 
- Hace referencia a la pérdida del H+ del Ácido carboxílico - 
2. El siguiente grupo en perder 1 protón será el α-amino (y se desprenderá otra molécula 
de H2O) dando lugar a una especia cargada negativamente: 
2HN – CH – COO
- 
pK2 = 8 – 9.0 
- Hace referencia al valor aproximado del pH en el que se pierde el H+ del grupo α-amino – 
 
 Así podemos definir el PUNTO ISOELÉCTRICO (pI) = pH del aá sin q 
Valor del pH al cual el aá NO TIENE CARGA NETA, apareciendo la especie ZWITTERION 
 
Cálculo del pI (es un pH) = en este punto el aá no tiene carga 
Media de los valores de pH (a ambos lados) adyacentes a la especie sin carga (q) o 
especie ZWITTERION (q0): 
pI = pK1 + pK2 / 2 
Propiedades ácido-base (derivan de las propiedades químicas = anfóteros) 
Todos los aminoácidos tienen por lo menos 2 grupos ionizables, y por lo tanto, su carga neta 
depende del pH del entorno 
- Los grupos carboxilo del Cα tienen valores de pKa entre 1.8 - 2.8 
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- Los valores de pKa de los grupos α-amino varían entre 8.8 - 10.6 
A pH neutro, los aminoácidos en disolución se encuentran como iones dipolares (zwitteriones), 
es decir, el grupo amino se encuentra protonado y el grupo carboxilo disociado 
 Los aminoácidos ácidos y básicos también tienen grupos ionizables en su cadena lateral. 
Sus valores de pKa se encuentran tabulados. 
 
Para ilustrar la dependencia de la carga neta de un aminoácido con respecto al pH del 
entorno, se considerará al aminoácido histidina (curva de titulación de la His). 
Además de los grupos carboxilo y amino en el Cα, (valores de pKa de 1.8 y 9.2, 
respectivamente), la histidina tiene un anillo de imidazol en su cadena lateral con un valor 
de pKa de 6.0. 
Por lo tanto, la carga neta (la suma de las cargas positivas y negativas) cambia de +2 a -1 
a medida que se incrementa el pH. 
A pH de 7.6, la carga neta es cero aunque la molécula contiene dos grupos casi 
completamente ionizados bajo estas condiciones. 
Al valor de pH donde la carga neta es cero, se llama punto isoeléctrico. 
 
 
El pI se calculará considerando los grupos imidazol (grupo R) y el grupo α-amino: 
- El primero al ionizarse da lugar a la especie con carga neta 0 � pK2 = 6.0 
- El segundo al ionizarse convierte a esta especie en una con carga neta -1 � pK3 = 9.2 
Así, el pKa será (6.0 + 9.2)/2 = 7.6 
 
 
b) Aminoácidos POLARES SIN 
CARGA 
Ej.: Tyr � posee un grupo –OH en la 
cadena lateral, así que la pérdida del 
protón se producirá en el siguiente 
orden 
1. –
C
O
OH 
2. –OH de la cadena 
lateral 
3. -3HN 
 ¡OJO! Aunque tengan en 
una cadena lateral 1 
grupo polar sin carga, NO 
SE IONIZA 
FISIOLÓGICAMENTE, 
sino que SIGUE LAS 
MISMAS PAUTAS que 
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los AMINOÁCIDOS APOLARES 
 
c) Aminoácidos POLARES CON CARGA ÁCIDOS (R-COOH) 
1. El 1er H+ que siempre se pierde sin excepción es el del grupo α-carboxilo = pK1 
 El grupo α-amino va a tirar del grupo α-carboxilo facilitando que éste pierda su protón 
2. En siguiente grupo en perder el protón será el grupo polar cargado de la cadena 
lateral del aá ÁCIDO = pKR 
3. Por último el grupo α-amino perderá su protón = pK2 
 
 El rango sigue siendo el mismo que el de los aá apolares sin carga: 
- pK1 = 1.5-2.5 - pKR = ¿? - pK2 = 8-9 
pI = pK1 + pKR / 2 
 
Curva de Ionización 
 
 
 
 
4-6/10/2010 
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 Recordatorio: un aminoácido es una SUSTANCIA ANFÓTERA 
- En un medio ácido � exceso de H+ - 
���� En un aá neutro (apolar o polar sin carga): 
- α-COOH = 1º en desprotonar SIEMPRE 
- α-NH3
+ = 2º en desprotonar 
pI = pK1 + pK2 / 2 
���� En un aá ácido (polar con q) se desprotonará primero el grupo ácido 
de la cadena lateral (R-COOH) que el grupo α-NH3
+ 
pI = pK1 + pKR / 2 
���� En un aá básico (polar con q) se desprotonará primero el grupo α-
NH3+ que el grupo básico de la cadena lateral (R-NH3
+) 
pI = pK2 + pKR / 2 
 
 
d) Aminoácidos POLARES CON CARGA BÁSICOS (R-NH3
+) 
1. El 1er H+ que siempre se pierde sin excepción es el del grupo α-carboxilo = pK1 
2. El siguiente grupo en perder el protón será el grupo α-amino = pK2 
3. Por último el grupo polar cargado de la cadena lateral del aá BÁSICO perderá su 
protón = pKR 
pI = pK2 + pKR / 2 
 
 
 
 
 
Tampones orgánicos: Las proteínas y aminoácidos como tampón 
Los aminoácidos y proteínas son electrolitos anfóteros, es decir, pueden tanto ceder protones 
(ácidos) como captarlos (bases) y, a un determinado pH (en su pI), tener ambos comportamientos 
al mismo tiempo. La carga depende del pH del medio: 
•••• En un medio muy básico se cargan negativamente 
•••• En un medio muy ácido se cargan positivamenteDesde el punto de vista fisiológico este tipo de amortiguador resulta de especial interés a nivel 
tisular. 
 
 Casi ningún aminoácido puede comportarse como un tampón en la sangre o en el medio 
intracelular; sí en el jugo gástrico. 
•••• A pH = 8-9 (básico) todos los aminoácidos actuarán como tampón � se cargarán 
negativamente 
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•••• A pH < 7 (ácido) los aminoácidos se cargarán positivamente 
*Excepción*: HISTIDINA (His) � pKR = 6 
Posee en su cadena lateral (R) 1 Grupo IMIDAZOL ciclado, con 2 grupos amino (captan 1 H+ de 
más) 
Es un IMINOÁCIDO = molécula que contiene tanto un grupo funcional imino (>C=NH) como 
un carboxilo (-COOH). 
- 1er H+ en desprotonar � -COOH 
- 2º H+ en desprotonar � uno de los grupos amino de la cadena lateral � -NH 
 ¡Único aminoácido que en la sangre y en el medio intracelular puede actuar como 
acidificador (dador de protones H+)! 
� Enorme importancia en la funcionalidad de la hemoglobina – Hb – (en los glóbulos 
rojos) = transporte de O2 
 
La histidina contiene un grupo IMIDAZOL, un anillo aromático que también puede estar 
cargado positivamente. 
Con un valor de pKR cercano a 6, el grupo imidazol puede estar sin carga o cargado 
positivamente en las proximidades del pH neutro, dependiendo del entorno local. 
Por ello, la histidina se encuentra a menudo en los centros activos enzimáticos, donde el 
anillo de imidazol puede unir y liberar protones durante las reacciones que se dan en ellos. 
 
Los aminoácidos se pueden clasificar según su grupo R 
5 clases principales basadas en las propiedades de sus grupos R, en especial su polaridad, o 
tendencia a interaccionar con el agua a pH biológico (cerca de pH = 7.0). 
La polaridad de los grupos R varía enormemente desde totalmente apolar o hidrofóbico (insoluble 
en agua) a altamente polar o hidrofílico (soluble en agua). 
 Dentro de c/clase existen gradaciones de polaridad, tamaño y forma de los grupos R. 
1. Grupos R apolares alifáticos = glicina, alanina, prolina, valina, leucina, isoleucina y 
metionina 
2. Grupos R aromáticos = fenilalanina, tirosina y triptófano 
3. Grupos R polares sin carga = serina, treonina, cisteína, asparagina y glutamina 
Son más solubles en agua, o más hidrofílicos, que los de los aá apolares, debido a que contienen 
grupos funcionales que forman puentes de H con el agua. 
 Fisiológicamente no pierden el H+ del grupo -OH 
*Excepciones* 
La serina (ser) y la cisteína (cys), en el plegamiento de la proteína se encuentran localizadas en 
el centro activo de la proteína; por lo que, en condiciones adecuadas y en determinadas 
proteínas sí se puede perder ese H+ del grupo –OH o tiol (-SH) 
���� Serina (ser) 
Su polaridad proviene de sus grupos –OH 
���� Cisteína (cys) 
Bioquímica general 
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Su polaridad proviene de su grupo sulfhidrilo -SH = ácido débil que puede establecer enlaces de 
H débiles con el O2 o el N2 
La cisteína se oxida con suma facilidad formando un aminoácido dimérico unido covalentemente 
llamado cistina, en el que 2 moléculas de cisteína están unidas a través de un enlace disulfuro. 
Los residuos unidos por un enlace disulfuro son fuertemente hidrofóbicos o apolares. 
Desempeñan un papel esencial en la estructura de muchas proteínas puesto que forman uniones 
covalentes entre partes de una molécula de proteína o entre dos cadenas proteica diferentes 
4. Grupos R cargados positivamente (básicos) = lisina, arginina e histidina 
*Aunque el grupo R de la histidina se muestra sin carga, su pKR es tal que una fracción pequeña 
pero significativa de estos grupos está cargada positivamente a pH = 7.0 
Al ser el único aminoácido común que posee una cadena lateral ionizable con un pKR próximo a 
la neutralidad, la histidina tanto puede estar cargada positivamente (forma protonada) como no 
tener carga a pH = 7.0 
Los residuos de His facilitan muchas reacciones catalizados por enzimas al servir de 
dadores/aceptores de protones. 
5. Grupos R cargados negativamente (ácidos) = aspartato y glutamato 
Los 2 aminoácidos que tienen grupos R con una carga neta negativa a pH 7.0 son el aspartato y 
el glutamato, cada uno de los cuales tiene un 2º grupo carboxilo. 
 
Otra propiedad: CAPACIDAD DE ABSORBANCIA DE LA LUZ 
Los aminoácidos pueden absorber la luz a una longitud de onda (λ) determinada: 
λ = 220 nm � máximo de absorbancia característico 
Los aminoácidos con grupos R aromáticos, debido a su estructura hexagonal, poseen un 
máximo de absorbancia mayor: 
λ = 280 nm 
 
SUSCEPTIBLES DE SUFRIR REACCIONES QUÍMICAS 
Los aminoácidos, debido a sus grupos –COOH y –NH3 son susceptibles de sufrir reacciones 
químicas. 
A. Debidas al grupo α-COOH: 
1. ESTERIFICACIÓN: proceso por el cual se sintetiza un éster (compuesto derivado de la 
reacción química entre un ácido carboxílico y un alcohol) y se desprende 1 molécula de 
H2O. 
 Es una de las formas que tienen las moléculas para interaccionar con los aminoácidos. 
 
 
2. “AMIDACIÓN”: proceso por el cual se sintetiza una amida por sustitución del grupo —
OH del ácido por un grupo —NH2, —NHR o —NRR' (llamado grupo amino) y se 
desprende 1 molécula de H2O. 
 
3. DESCARBOXILACIÓN a AMINAS: proceso por el cual se sintetiza una AMINA 
mediante una reacción química en la cual el grupo carboxilo es eliminado del compuesto 
en forma de dióxido de carbono (CO2) con la pérdida de 1 molécula de H2O. Ej.: 
histidina � histamina 
 Es una reacción NO ESPONTÁNEA, catalizada por ENZIMAS del tipo 
DESCARBOXILASAS. 
 
Bioquímica general 
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B. Debidas al grupo α-NH3: 
1. Adición de ÁCIDOS ORGÁNICOS (otro aminoácido � R-COOH) con la formación de un 
ENLACE AMIDA o PEPTÍDICO (O=C-N-H) y con la pérdida de 1 molécula de H2O. 
 
 
2. Adición de ALDEHÍDOS (R-CH=O) con la formación de una BASE de SCHIFF = grupo 
funcional que contiene un enlace doble carbono-nitrógeno el cual constituye un 
enlace fisiológico muy fuerte; y pérdida de 1 molécula de H2O. 
 
 
3. DESAMINACIÓN OXIDATIVA (en presencia de una enzima) con pérdida de 1 molécula 
de H2O. Consiste en una deshidrogenación enzimática del aminoácido, el cual se 
hidroliza por una reacción no enzimática, formando el ácido α cetónico correspondiente 
y amoniaco. 
 
 
 
 
 
 
 
C. Debido a grupos reactivos en las CADENAS LATERALES (R): 
���� Grupo HIDROXILO (-OH) 
���� Grupo TIOL o Sulfhidrilo (muy reactivo): compuesto que contiene el grupo 
funcional formado por un átomo de azufre y un átomo de hidrógeno (-SH). 
- El grupo tiol es el análogo del azufre al grupo hidroxilo (-OH), que se encuentra en 
los alcoholes 
• CISTEÍNA (tiol muy importante): se oxida formando un ENLACE DISULFURO. Para 
formarlo necesita energía, y una vez constituido cuesta mucho romperlo. 
- Gran importancia fisiológica: refuerza la estructura terciaria o cuaternaria de las 
proteínas, además de formar parte de centros activos enzimáticos. 
 
 
 
 
 Cuando los grupos tiol de 2 residuos de cisteína (como en monómeros o unidades 
constituyentes) se acercan uno al otro durante el plegamiento de proteínas, una 
reacción de oxidación puede crear una unidad de cistina con un enlace disulfuro (-S-
S-). 
Importancia biológico-fisiológica del enlace disulfuro 
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- Pueden contribuir a la estructura terciaria de una proteína si las císteinas forman parte 
de una misma cadena peptídica o contribuir a la estructura cuaternaria de proteínas 
multiméricas formando fuertes enlaces covalentes entre diferentes cadenas de péptidos. 
- Las cadenas pesadas y ligeras de los anticuerpos se mantienen unidas por puentes 
disulfuro. 
- Los pliegues en el pelo rizado son producto de la formación de cistina. 
- Los productos químicos utilizados en el alisamiento del cabello son reductores de 
puentes disulfuro de cistina a cisteína con grupos sulfhidrilo libres, mientras que los 
productos químicos utilizados en el cabellorizado son oxidantes que oxidan los 
grupos sulfhidrilo de la cisteína y forman puentes disulfuro de cistina. 
- Los grupos sulfhidrilo en el sitio activo de una enzima pueden formar enlaces no 
covalentes con la enzima y el sustrato, lo que contribuye a la actividad catalítica. 
 
AÁ NO COMUNES O MODIFICADOS 
Una vez transcritos y que ya forman parte de la proteína sufren una modificación. En realidad 
podríamos hablar de aá comunes que sufren una modificación una vez incorporados a la proteína. 
a) PROTEICOS. Sufren modificación por: 
- CARBOXILACIÓN 
- HIDROXILACIÓN 
- FOSFORILACIÓN (una de las 
reacciones químicas más 
importantes del organismo): adición 
de un grupo fosfato (P) � regula la 
actividad enzimática 
- METILACIÓN: adición de un grupo 
metilo � metilcisteína, metilserina 
- ACETILACIÓN � acetilglutámico 
Por ej.: el aá hidroxiprolina y la hidroxilisina (modificados por hidroxilación) se encuentran casi 
exclusivamente en el colágeno (proteína). 
 Comentado en clase: 
���� ¿Por qué es importante la glucosa (hígado � músculo, cerebro)? 
- Proporciona energía a nuestras células de forma rápida 
- Es la única fuente de energía del cerebro 
���� ¿Cómo sabe la célula que tiene glucosa? 
- Será necesario fosforilar esa glucosa para que la célula sepa que la tiene 
que degradarla 
 
b) NO PROTEICOS. No forman parte de ninguna proteína. 
Funciones 
•••• HORMONAL. Por ej.: tiroxina � tirosina 
•••• NEUROTRANSMISORA. Por ej.: ácido glutámico (descarboxilación) � ácido gamma-
aminobutírico (GABA) = principal neurotransmisor inhibitorio cerebral 
•••• ANTIOXIDANTE 
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NIVELES ESTRUCTURALES DE LAS PROTEÍNAS 
¿Cómo se van a unir los aminoácidos? 
ENLACES PEPTÍDICOS 
= enlace covalente fuerte y resistente que permite unir ≠ aá entre sí 
- Formación: 
•••• Catalizado enzimáticamente 
•••• Hay un gasto de energía (ATP/GTP) 
•••• En una zona concreta de la célula: los ribosomas 
•••• Siempre interviene: 
 
α-Carboxilo de un aá 
α-Amino del siguiente 
 
 
= Reacción de deshidratación 
con la pérdida de 1 molécula de 
H2O 
- Nomenclatura: la unión de 2 aá da 
lugar a un DIPÉPTIDO; 3aá = 
tripéptido; 4aá = tetrapéptido… 
 Conclusión: como resultado de la unión 
de 2 aminoácidos a través del enlace 
peptídico se forman PÉPTIDOS 
- Características 
1. Presenta una particularidad, es un 
HÍBRIDO DE RESONANCIA; es decir, 
tiene carácter de ENLACE SENCILLO 
y ENLACE DOBLE (oscila entre una forma sencilla-doble), lo que resulta 
fisiológicamente importante. 
• 60% = simples 
• 40% = dobles 
 
60 simples > 40 dobles 
 Esto condiciona que los elementos que forman parte del enlace peptídico se encuentren 
en un MISMO PLANO 
2. Ø CAPACIDAD de GIRO. Derivado de la oscilación simple-doble, los elementos que 
forman parte del enlace peptídico (O=C-NH) se encuentran en un MISMO PLANO 
constituyendo un enlace rígido, por lo que no pueden girar. 
 
 
 
 Al no poder girar, el péptido resultante limita su capacidad de giro a los enlaces del 
Canomérico o Cα. 
 
3. La capacidad de giro del péptido resultante se limita al Cα 
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4. El oxígeno (O) y el hidrógeno (H) que se encuentran dentro del plano adoptan una 
disposición TRANS: 
- O a un lado del plano 
- H al otro lado del plano (lado opuesto al O) 
*CYS: en un mismo plano 
5. Siempre que la proteína pueda las cadenas laterales (R) de los aminoácidos adyacentes 
se sitúan a ambos lados del eje imaginario que podríamos establecer. 
6. Capacidad de formar enlaces de hidrógeno con otros elementos electronegativos (O, S, 
P) 
 
LÍMITE PÉPTIDO-PROTEÍNA (convenio) 
���� PÉPTIDO: resultado de la asociación de < de 50 aá 
���� PROTEÍNA: asociación de > de 50 aá 
 
 Hay excepciones. Ej.: la insulina (secuencia de 51 aá) se considera un péptido 
 
PÉPTIDOS. Capacidad de IONIZACIÓN 
Capacidad de ionización debido a sus grupos: 
•••• α-amino 
•••• α-carboxilo 
•••• Grupos amino y carboxilo de las 
cadenas laterales (R) 
Se sintetizan siempre: Nt ���� Ct 
- Grupo α amino-terminal = izquierda 
- Grupo α carboxilo-terminal = derecha 
Conclusión: la ionización queda limitada a estos extremos terminales y a los grupos amino y 
carboxilo de las cadenas laterales (R) 
 Excepción: grupo hidroxilo (-OH) y grupo TIOL (-SH) de la cisteína 
 
 
 
PROTEÍNAS. PUNTO ISOELÉCTRICO (Pi) 
Todas las proteínas tienen un pI característico, determinado por los grupos que se pueden ionizar 
en esa proteína. 
 
HORMONAS = PÉPTIDOS 
���� INSULINA: indica a las células de los TJ que hay glucosa en circulación (sangre) que 
pueden utilizar. 
•••• 2 Tejidos que si usan glucosa no la devuelven a la sangre: muscular y adiposo 
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•••• En cambio, la glucosa que entra en el hígado es devuelta a la sangre por la vena 
porta 
���� GLUCAGÓN (sintetizado en el páncreas): indica los niveles de glucosa en sangre. 
 Es complementario a la insulina, ya que indica a las células de los TJ que no tienen 
glucosa � homeostasis 
• Insulina = hay glucosa • Glucagón = no hay glucosa 
Desmayo = llega poca glucosa al cerebro � levantar piernas para facilitar la circulación de la 
glucosa hasta el cerebro 
���� OXITOCINA (5 aá): regula la contracción uterina – importante para la dilatación 
cervical previa al parto. 
���� VASOPRESINA (9 aá): regula la presión, y por tanto, la tensión arterial 
Hormona antidiurética (ADH), o arginina vasopresina (AVP) 
Liberada principalmente en respuesta a cambios en la osmolaridad sérica o en el volumen sanguíneo 
- Hace que los riñones conserven agua mediante la concentración de orina y la reducción de su volumen, 
estimulando la reabsorción de agua. 
- También tiene funciones en el cerebro y en los vasos sanguíneos. 
 Curiosidad: el consumo de alcohol hace que esta hormona se inhiba y no se produzca la reabsorción del 
agua. Esta agua es desechada por la orina, razón por la cual se acude tanto al servicio cuando se bebe 
alcohol. 
 
NEUROTRANSMISORES = PÉPTIDOS 
���� Endorfinas (“hormona de la alegría”) 
���� Encefalinas 
Neurotransmisores opioides producidos en el Sistema Nervioso Central como moduladores del 
dolor, reproducción, temperatura corporal, hambre y funciones reproductivas. 
���� Sustancia P: participa en la percepción del dolor. 
 
AGENTES VASOACTIVOS: reguladores de la presión y tensión en el interior de venas y arterias 
= PÉPTIDOS 
���� Bradiquinina (9 aá): causa vasodilatación � disminuye la PA y la TA 
���� Angiotensina: causa vasoconstricción � aumenta la PA y la TA 
 
ANTIOXIDANTES = PÉPTIDOS 
���� GLUTATIÓN (3 aá - tripéptido): principal antioxidante intracelular que ayuda a 
proteger las células de especies reactivas de oxígeno (como los radicales libres o 
peróxidos). 
- Ác. glutámico (Glu) 
- Cisteína (Cys) 
- Glicina (Gly) 
ANTIBIÓTICOS = PÉPTIDOS 
���� Valinomicina: rompe la pared D de las bacterias 
Bioquímica general 
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- Péptido cíclico con acción antibiótica que contiene aminoácidos de la serie D 
- Es un ionóforo: capaz de transportar iones potasio a través de las MB biológicas. 
 
���� Amanita = PÉPTIDO TÓXICO 
 
8/10/2010 
NIVELES ESTRUCTURALES 
Las proteínas tienden a adoptar en el espacio una estructura de máxima estabilidad que guiará 
al resto de estructuras = ESTRUCTURA NATIVA 
- Características de la estructura nativa: 
•••• Estructura de máxima estabilidad de una proteína 
•••• Funcional 
•••• Supone la disposición final de la proteína en el espacio 
•••• El alcanzarla condiciona todos los niveles estructurales que tiene esa proteína 
Los aá polares se disponen esencialmente en el exterior, y tienden a estar separados para que 
no aparezcan interacciones entre ellos (cargas) o con el H2O, que conducirían al plegamiento de 
la proteína y su consecuente pérdida de funcionalidad (desnaturalización). 
 El pI no tiene por qué coincidircon los valores de pK de los aá individuales, porque 
interaccionan entre ellos o con el medio, lo que hace que varíe este pI: 
- Si un aá posee un pK/pH < pI � + (no hay carga suficiente para que la proteína pueda 
interactuar con el medio) 
- Si un aá posee un pK/pH = pI � igual nº de cargas + que – por lo que no tiene carga 
neta (q0) 
- Si un aá posee un pK/pH > pI � - 
 
 
Todas las proteínas alcanzan 3 niveles estructurales (hasta la estructura terciaria) pero solo 
algunas alcanzan un 4º nivel, la estructura cuaternaria. 
A. ESTRUCTURA PRIMARIA = estructura COVALENTE de las proteínas 
Secuencia de aá, orden en el que se encuentran colocados en la cadena peptídica. 
- Va a determinar indirectamente la función de la proteína, ya que determina su forma. 
- Va a determinar directamente: 
•••• La forma de la proteína 
•••• Su vida media 
•••• Su localización 
•••• La unión de otras moléculas a esa proteína (glúcidos, metales…grupos 
prostéticos o no aminoacídicos) y la presencia de modificaciones. 
Bioquímica general 
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¿Qué aá? ¿En qué orden? ¿Qué grupos prostéticos? 
 
Clasificación de las proteínas según su estructura primaria 
Las secuencias de aá de las proteínas pueden ser semejantes o no: 
���� Las proteínas con una estructura primaria semejante (muy conservada) 
= HOMÓLOGAS 
���� Las proteínas con una estructura primaria no semejante, que no se 
parece en nada (no conservada) = HETERÓLOGAS 
 
Clasificación de los aá que forman parte de la estructura primaria 
Dentro de la estructura primaria puede haber aá: 
���� Fundamentales para el funcionamiento de esa proteína, es decir, si fueran sustituidos 
por otros la proteína perdería su función = INVARIABLES 
���� No esenciales para el funcionamiento de la proteína = VARIABLES 
 Gran importancia fisiológica: por ej., una de las teorías que se “baraja” acerca del origen 
del cáncer, es la mutación de los aá invariables de la proteína. Otra enfermedad debida 
a un cambio en 1 solo aá (invariable) es la anemia falciforme o drepanocítica, ya que 
la mutación en ese aá hace que la hemoglobina (Hb) cambie su forma, por tanto el 
eritrocito cambia también la suya (de forma normal bicóncava � forma patológica de 
media luna) lo que hace que se “atasque”, provocando obstrucciones o trombos. 
Es una hemoglobinopatía, enfermedad que afecta a la hemoglobina, una proteína que forma parte de los glóbulos 
rojos y se encarga del transporte de oxígeno. 
Es de origen genético y se da por la sustitución de un aminoácido en su conformación, lo que provoca que a baja 
tensión de oxígeno la hemoglobina se deforme y el eritrocito adquiera apariencia de una hoz o media luna. 
La nueva forma provoca dificultad para la circulación de los glóbulos rojos, por ello se obstruyen los vasos 
sanguíneos y causan síntomas como dolor en las extremidades. 
Los glóbulos rojos también padecen de una vida más corta provocando anemia por no ser reemplazados a 
tiempo. 
 
La estructura primaria está sujeta fisiológicamente a alteraciones/modificaciones producidas por 
enzimas específicas � PEPTIDASAS, que rompen la estructura “cortando” el enlace peptídico 
entre bastante aá 
Distintos tipos de peptidasas según donde actúen: 
���� Si actúan en los extremos (carboxilo) de la cadena peptídica (los más habituales) = 
CARBOXIPEPTIDASAS A, B y C 
- Carboxipeptidasa A: rompen el enlace peptídico (por el extremo carboxilo 
terminal) del último aminoácido si no es prolina (Pro), lisina (Lys) ni arginina 
(Arg) 
- Carboxipeptidasa B: exclusivamente si el último aminoácido es Pro, Lys o Arg 
Carboxipeptidasa A (complementaria) ~ de la Carboxipeptidasa B 
- Carboxipeptidasa C: exclusivamente si el último aminoácido es PROLINA, ya 
que se trata de un aá “difícil” debido a su cadena lateral alifática 
 Las carboxipeptidasas pueden llegar a romper por completo la estructura proteica, y no 
se encuentran de forma libre en el organismo, sino que se sintetizan por un precursor 
activado por 1 señal. 
 
Bioquímica general 
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���� Si actúan en el interior de la cadena peptídica = ENDOPEPTIDASAS c y n 
- Endopeptidasa c: reconoce al aá que aporta el grupo carboxilo al enlace 
peptídico 
TRIPSINA y QUIMIOTRIPSINA 
 
•••• TRIPSINA 
o AÁ básicos: Arg ó Lys 
Enzima endopeptidasa c, que rompe los enlaces de las proteínas mediante hidrólisis para formar péptidos de menor 
tamaño y aminoácidos. 
Es producida en el páncreas y secretada en el duodeno, donde es esencial para la digestión. 
Es una enzima específica ya que liga al péptido en las posiciones del carboxilo de residuos Arginina (Arg) o 
Lisina (Lys) en la cadena, ambos aminoácidos con grupos R cargados positivamente, fragmentando al péptido inicial. 
•••• QUIMIOTRIPSINA (tinción específica) 
o AÁ aromáticos: Trp ó Phe 
o AÁ alifáticos con cadenas voluminosas ramificadas: Val ó Leu 
Facilita la rotura de enlaces peptídicos por reacciones hidrolíticas 
El principal sustrato de la quimotripsina incluye el triptófano, tirosina, fenilalanina y metionina (cadena lateral 
azufrada), que son hidrolizados en el carboxilo terminal. 
 
- Endopeptidasa n: reconoce al aá que aporta el grupo amino al enlace peptídico 
TERMOLISINA y PEPSINA 
•••• TERMOLISINA (carácter apolar) 
o AÁ hidrofóbicos 
Es un termoestable neutral metaloproteinasas de la enzima producida por el gramo-positivas Bacillus (bacterias). 
Necesita 1 ión Zn para la actividad enzimática y 4 iones Ca para la estabilidad estructural. 
Cataliza específicamente la hidrólisis del enlace peptídico que contiene, en el extremo amino, 
aminoácidos hidrofóbicos. 
Pero la termolisina es utilizada a menudo para la formación de enlaces peptídicos por la reacción inversa de hidrólisis. 
•••• PEPSINA 
o AÁ aromáticos: Phe, Tyr ó Trp 
o AÁ alifáticos voluminosos 
Es una endopeptidasa n que corta a los aá Phe, Tyr y al Trp en los grupos amino. 
Es una enzima digestiva que degrada proteínas en el estómago. Las otras enzimas digestivas importantes son la 
tripsina y la quimiotripsina. 
Se produce en el estómago, actúa sobre las proteínas degradándolas, y proporciona péptidos y aá en un ambiente 
muy ácido. 
El pepsinógeno es un precursor de la pepsina; cuando actúa el HCl sobre el pepsinógeno, éste pierde aá y queda 
como pepsina, de forma que ya puede actuar como proteasa. 
Es más activa con un pH de entre 2 y 4; y se desactiva permanentemente con un pH > 6. 
 
 PEPSINA (extremo izquierdo Nt) & QUIMIOTRIPSINA (extremo derecho Ct) = 
COMPLEMENTARIAS: se diferencian en la localización 
 
La mayor parte de las PEPTIDASAS se forman en el PÁNCREAS pero no se encuentran libres 
en el organismo, sino que se activan dentro del bolo alimenticio 
Pancreatitis = inflamación del páncreas 
Bioquímica general 
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- Mecanismo normal: las peptidasas se sintetizan en el páncreas en proforma (como 
precursoras) no activa y se liberan al intestino; solo se sintetizarán cuando hay alimento 
que degradar, y cuando no lo hay se autodegradan, pero todo ello ya en el intestino. 
- Mecanismo patológico: si las peptidasas se activan en el páncreas irán a degradar a 
las proteínas (molécula básica de todo TJ), y producirán la inflamación. 
 Conclusión: uno de los motivos de la pancreatitis es que las peptidasas se activen en el 
páncreas (cuando el mecanismo normal sería que se activasen en el intestino) 
14/10/2010 
B. ESTRUCTURA SECUNDARIA: estructura tridimensional que adopta un segmento 
de la proteína (un nº limitado de aá) en el espacio, repetitiva y ordenada. 
���� Mismo plano ���� Misma cadena peptídica 
Está condicionada por la limitación de giro del enlace peptídico � CARÁCTER PLANAR 
•••• Enlace Ф: 3HN+ – Cα •••• Enlace ψ: Cα – COOH 
De modo que la cadena peptídica solo podrá girar a través de estos enlaces - de los extremos α-
aminoterminal (Ф) y α-carboxiloterminal (ψ) – lo que condiciona el nº de estructuras secundarias, 
mayoritariamente de 2tipos (aunque existen más): 
���� α-HÉLICE ���� LÁMINA β 
 Todas vienen indicadas en las representaciones tabuladas de RAMACHANDRAN 
(posibles variaciones en los giros de los enlaces Ф y ψ) 
���� α-HÉLICE: disposición helicoidal que adopta un fragmento de aá en el espacio, 
constituido entre 11-17 aá. 
- Dimensiones estructurales que siempre se cumplen: 
•••• Hélice dextrógira 
•••• 3.6 aá x vuelta aprox. (5.4 Å) 
•••• Diámetro (Ø): 5 Å 
- ¿Cómo se ESTABILIZA? A través de ENLACES de HIDRÓGENO 
intracatenarios (se forman dentro de la cadena peptídica) = estabilización 
COOPERATIVA (“efecto cremallera”) 
•••• Se forman entre los elementos del enlace peptídico: 
o Entre el grupo amino del enlace peptídico de un aá 
o El grupo carboxilo de otro enlace peptídico de otro aá 
separados el uno del otro por 4 aá (i ���� i + 4) 
Ej.: entre 1-5, 2-6, 3-7… 
 Solo cuando ocurre esta distribución se permite que los enlaces de hidrógeno estén 
perfectamente orientados en paralelo (alineados) al eje imaginario de esa α-hélice 
- Las cadenas laterales (R) siempre quedan en el exterior, lo que genera 
impedimentos pues habrá aá que debido a su R no podrán adoptar una estructura 
en α-hélice. 
Bioquímica general 
Alberto Gómez & Laura del Olmo 29 
Tipos de aá que dificultan la estructura en α-hélice: 
•••• Cadenas laterales VOLUMINOSAS en la estructura primaria: 5 ó + aá 
•••• Fragmentos con aá muy PEQUEÑOS: glicina (Gly) ó alanina (Ala) 
•••• AÁ IONIZADOS (con q) 
- NO ADOPTARÁN la estructura en α-hélice – 
- ¿Dónde se encuentran las α-hélice? 
•••• Mayoritariamente en las proteínas FIBROSAS (> 70 %) 
•••• También en las proteínas globulares 
 
 
���� LÁMINA β: fragmentos de aá que adoptan una disposición en ZIGZAG en el espacio 
(dentro de una misma proteína): 
 Se asocian en el espacio con otras, y estas se pueden apilar a su vez dando lugar a 2 
tipos de Láminas β: 
A. PARALELAS: cuando los extremos aminoterminal (Nt) y carboxiloterminal (Ct) de cada una 
de esas láminas β coinciden en la misma orientación 
- ¿Cómo se estabilizan? Mediante enlaces de hidrógeno de disposición cruzada 
- Las cadenas laterales (R) se disponen a ambos lados del plano definido por las 
Lβ (hacia arriba ó hacia abajo) 
- Unión entre las distintas Lβ = LAZOS � heterogéneos (pueden tener o no tener 
una estructura secundaria concreta) 
 
 
 
B. ANTIPARALELAS: cuando sus extremos aminoterminal (Nt) y carboxiloterminal (Ct) no 
coinciden en la misma orientación 
- ¿Cómo se estabilizan? Mediante enlaces de hidrógeno de disposición paralela 
- Unión entre las distintas Lβ = GIROS � muy concretos (formados siempre por 
aá pequeños o con impedimento de giro: glicina -Gly- y prolina –Pro-) 
 Mucho MÁS ESTABLES que las Lβ PARALELAS debido a la orientación alineada de 
sus enlaces de hidrógeno 
 
 
 
Tipos de aá que dificultan la estructura en lámina β: 
•••• AÁ VOLUMINOSOS •••• AÁ CARGADOS ó 
IONIZADOS (se repelen) 
 
¿Dónde se encuentran las lámina β? 
•••• Mayoritariamente en las proteínas GLOBULARES 
Bioquímica general 
Alberto Gómez & Laura del Olmo 30 
•••• También en las proteínas fibrosas 
���� Subtipos de α-hélice: 
- Hélice 310 
- Hélice Л 
BIOQ GENERAL 
31 
 
Poseen menor probabilidad de que se establezcan enlaces de 
hidrógeno entre los elementos del enlace peptídico de sus aá por lo 
que disminuye su estabilidad 
���� Estructura SUPERSECUNDARIA: asociaciones repetitivas de 
estructura secundaria 
 
15/10/2010 
C. ESTRUCTURA TERCIARIA: plegamiento de la estructura secundaria, es decir, 
disposición de toda la cadena peptídica en el espacio. 
- ¿Cómo se estabiliza? Por enlaces débiles: 
•••• Enlaces de hidrógeno 
•••• Interacciones electroestáticas/iónicas/dipolo-dipolo/hidrofóbicas 
•••• Enlaces de Van der Waals 
Cuando la proteína alcance su conformación nativa (de máxima estabilidad) podrán aparecen 
enlaces covalentes disulfuro con el objetivo de reforzar esta estructura una vez que ya está 
estabilizada. 
o Enlaces covalentes disulfuro: refuerzan la estructura terciaria, NO 
ESTABILIZAN 
- Objetivo de la estructura terciaria: “esconder” a los aá con cadenas laterales apolares 
•••• Los aá con cadenas polares se orientan hacia el exterior 
•••• Los aá con cadenas apolares se orientan hacia el interior 
o Los aá con cadenas polares sin q pueden orientarse hacia el interior 
 No siempre será así, ya que por ej., hay proteínas fibrosas con gran nº de aá apolares, 
así que alguno de ellos estará en contacto con el agua. 
 
���� “TODAS” las proteínas alcanzan una estructura terciaria; sin embargo, no todas llegan 
a adoptar una estructura cuaternaria. 
 
D. ESTRUCTURA CUATERNARIA: sólo en proteínas con más de 1 cadena proteica 
= proteína OLIGOMÉRICA 
���� PROTÓMERO = cada una de las cadenas polipeptídicas de una proteína 
oligomérica 
- ¿Cómo se estabiliza? Mediante enlaces débiles *¡”nunca” covalentes!* 
 Excepcionalmente, en proteínas muy concretas (funcionales) es necesaria la 
aparición de un enlace covalente entre los protómeros. 
- Objetivo de la estructura cuaternaria: 
BIOQ GENERAL 
32 
 
1. Facilitar la síntesis proteica en el organismo, pues es más fácil sintetizar varios 
protómeros que una cadena polipeptídica larga. Ej.: 4 subunidades en vez de una 
cadena muy larga 
2. Facilitar la solución de daños/modificaciones o mutaciones de la proteína. En 
el caso de que 1 protómero esté dañado es fácil solucionar ese daño, cambiando 
un protómero por otro; en cambio en una cadena larga habría que modificar toda 
la proteína 
3. Facilitar la regulación de la actividad de estas proteínas en reacciones 
concretas 
 
 
FACTORES QUE PODRÍAN DESESTABILIZAR LA ESTRUCTURA NATIVA DE 
LA PROTEÍNA (Agentes desnaturalizantes) 
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) TEMPERATURA: un aumento de la temperatura hace que se rompan los enlaces 
débiles que mantienen la estructura terciaria, perdiendo la estructura de forma 
irreversible. 
• Formará otros enlaces débiles (no suficientemente estables) para esconder los aá 
apolares, para lo que se volverá a plegar. 
 
Cuando la temperatura es elevada aumenta la energía cinética de las moléculas con lo que se desorganiza la 
envoltura acuosa de las proteínas, y se desnaturalizan. 
Asimismo, un aumento de la temperatura destruye las interacciones débiles y desorganiza la estructura de la 
proteína, de forma que el interior hidrofóbico interacciona con el medio acuoso y se produce la agregación y 
precipitación de la proteína desnaturalizada. 
 Una desnaturalización producida por calor es siempre IRREVERSIBLE. Únicamente, una 
proteína extremadamente soluble en medio básico (como por ej. la albúmina) podría 
redisolverse lentamente en medio básico. 
 
2) pH: los cambios bruscos de pH provocan un cambio de carga, principalmente en las 
cadenas laterales polares (R), lo que produce un cambio de estructura: 
•••• + — + = cargas eléctricas de tipo repulsivo: se repelen � mantienen la estructura 
•••• - — + = se atraen: facilitan la agregación intermolecular � precipitación 
- pH < pI � proteínas + 
BIOQ GENERAL 
33 
 
- pH = pI � no hay carga neta (q0) 
- pH > pI � proteínas – 
Los iones H+ y OH- del agua, además de afectar a la envoltura acuosa de las proteínas, también afectan a la carga 
eléctrica de los grupos ácidos y básicos de las cadenas laterales de los aminoácidos. 
Esta alteración de la carga superficial de las proteínas elimina las interacciones electrostáticas que estabilizan la 
estructura terciaria y a menudo provoca su precipitación. La solubilidad de una proteína es mínima en su punto 
isoeléctrico, ya que su carga neta es cero y desaparece cualquier fuerzade repulsión electrostática que pudiera 
dificultar la formación de agregados. 
 
3) SALES NEUTRAS: se disuelven con el agua (disociación) “robando” la esfera de 
solvatación que rodea a las proteínas, produciéndose una pérdida de solubilidad drástica 
al aumentar la concentración de la sal. Así estos solutos compiten por el agua, rompiendo 
los enlaces débiles o interacciones electroestáticas y por tanto, la proteína pierde su 
estructura (se expande) y función. 
- Redisolución y Renaturalización. Serían posibles simplemente recuperando el agua 
(añadiendo agua) 
- Constituye un excelente método de purificación 
 
 
4) FUERZA IÓNICA — Adición de ácidos o bases muy concentrados 
Un aumento de la fuerza iónica del medio (por adición de sulfato amónico, urea o hidrocloruro 
de guanidinio, por ejemplo) también provoca una disminución en el grado de hidratación de los 
grupos iónicos superficiales de la proteína, ya que estos solutos: 
• Compiten por el agua 
• Rompen los puentes de hidrógeno o las interacciones electrostáticas 
� de forma que las moléculas proteicas se agregan y precipitan 
- Redisolución y renaturalización. En muchos casos, la precipitación provocada por el 
aumento de la fuerza iónica es reversible. 
Mediante una simple diálisis se puede eliminar el exceso de soluto y recuperar tanto la 
estructura como la función original. 
A veces es una disminución en la fuerza iónica la que provoca la precipitación. Así, las 
proteínas que se disuelven en medios salinos pueden desnaturalizarse al dializarlas frente 
a agua destilada, y se renaturalizan cuando se restaura la fuerza iónica original 
- Ejemplo: tenemos 3 tubos de ensayo con una proteína soluble en el agua; en 2 de ellos 
añadimos un ácido fuerte y ambas precipitan; en otro añadimos una base fuerte (NaOH) y 
no precipita. 
BIOQ GENERAL 
34 
 
���� En los 2 primeros tubos la proteína precipita porque se le han agregado o ha 
interaccionado con aniones muy voluminosos (-) � su redisolución se producirá en 
medio básico para que deje de tener carga + (y así no interaccionará); sin embargo 
la proteína se hallará totalmente desnaturalizada: soluble pero inservible 
���� En el tubo con NaOH la proteína no precipita porque se le ha agregado un catión 
poco voluminoso (Na+ = catión ligero), por lo que no se supera el producto de 
solubilidad. 
5) SOLVENTES ORGÁNICOS — POLARIDAD 
• Disminuyen la cte. dieléctrica del medio = capacidad solvente � capacidad de 
oponerse a la atracción de las moléculas (q1 x q2) 
Fuerza de interacción (Fe) = K q1 x q2 / r
2 
Cuanto más fuerte la interacción entre las cargas (q1 x q2) menos capacidad solvente 
• “Roban” también la esfera de solvatación 
• Favorecen las interacciones entre las cadenas laterales apolares (R) del interior � 
sacándolas al exterior = pérdida de solubilidad 
 Casi siempre IRREVERSIBLE 
- Ejemplo: el agua posee una elevadísima cte. dieléctrica, mucho más elevada que la del 
etanol-acetona, así que al ser añadido éste, rebajamos la potencia del agua como 
solvente, disminuyendo la interacción proteína-disolvente � las cadenas peptídicas se 
acercan y la proteína precipita. 
- Redisolución y renaturalización. Si se hubiera trabajado en condiciones de frío (a -20ºC) no 
se hubiera alterado su estructura, y por tanto se redisolvería en agua; por otro lado, en 
condiciones de frío algo superiores a la anterior (0ºC), se hubiera podido redisolver 
forzando el medio hacia ácido. Sin embargo, si hubiéramos necesitado forzar mucho el 
medio hacia ácido significaría que habríamos producido mucho desnaturalización. 
La polaridad del disolvente disminuye cuando se le añaden sustancias menos polares que el agua 
como el etanol o la acetona. 
Con ello disminuye el grado de hidratación de los grupos iónicos superficiales de la molécula 
proteica, provocando la agregación y precipitación. 
Los disolventes orgánicos interaccionan con el interior hidrofóbico de las proteínas y 
desorganizan la estructura terciaria, provocando su desnaturalización y precipitación. 
La acción de los detergentes es similar a la de los disolventes orgánicos. 
6) METALES PESADOS: interaccionan con los enlaces débiles, pudiendo llegar a: 
•••• Oxidar a cadenas laterales (R) 
•••• Intercalarse en la estructura proteica de forma IRREVERSIBLE formando enlaces 
covalentes; además, al ser voluminosos, pueden superar el producto de solubilidad de la 
proteína con su consecuente precipitación 
BIOQ GENERAL 
35 
 
7) AGENTES REDUCTORES: rompen los enlaces covalentes disulfuro, que están 
reforzando a la estructura proteica. 
- Casi ninguna estructura se recupera = IRREVERSIBLE; aunque por ej., con las sales 
neutras a veces se puede recuperar la estructura nativa 
*Recordatorio* 
���� Objetivo de la adopción de una estructura terciaria o cuaternaria: llegar a una estructura de 
máxima estabilidad, la cual está proporcionada por los enlaces débiles; si se rompen = 
pérdida de función 
���� Las cadena laterales (R) se disponen separadas para que no interaccionen entre sí, pero 
sí con el agua, formándose la esfera de solvatación, que permite el mantenimiento de esta 
estructura nativa o de máxima estabilidad. 
���� Todo lo que cambie esto llevará a la pérdida de estructura. Aquí es donde actúan los 
agentes reductores, “robando” la esfera de solvatación a la proteína, lo que provoca: 
•••• Plegamientos de la molécula proteica que hacen que los R se dispongan más 
“juntos” y que interaccionen entre sí 
•••• Además, al perder la esfera de solvatación se condiciona que las cadenas laterales 
(R) de la proteína pueden interaccionar con los R de otras proteínas � aumenta 
interacción proteína-proteína = precipitación 
Ej.: etanol, agua oxigenada… 
Comentado en clase 
 Problema actual con los metales pesados: debido a la contaminación presente en 
nuestros mares, cada vez son más los peces contaminados con mercurio, plomo… que 
son metales pesados, muy peligrosos para nuestro organismo por su interacción con las 
proteínas. ¿Qué ocurre entonces? No hay manera de saber si el pescado que consumimos 
está contaminado o no, a no ser que provenga de piscifactoría. Si lo consumimos, el 
mercurio y el plomo se intercalarán en la estructura nativa de nuestras proteínas, y 
oxidarán a los aminoácidos de las cadenas peptidicas, lo que impedirá que la proteína lleve 
a cabo su función. 
 
 Falsos mitos sobre la desinfección de heridas mediante soluciones orgánicas: 
“El agua oxigenada y el alcohol son buenos desinfectantes” 
- El agua oxigenada destruye a los tejidos (necrosis tisular). 
- El alcohol produce vasodilatación. 
•••• Cómo desinfectar una herida correctamente: limpiar con agua y jabón, del centro a la 
periferia. Si la herida es profunda, utilizar suero fisiológico. 
 "La saliva es un buen desinfectante" (base fundamental en la imitación animal). Está 
compuesta por una enzima, la lisozima, que rompe las paredes celulares de las bacterias 
contenidas en los alimentos, protegiendo en parte a los dientes de las caries y de las 
BIOQ GENERAL 
36 
 
infecciones. Sin embargo, su poder bactericida es muy bajo y lo más probable es que la 
aplicación de saliva en las heridas favorezca el transporte de gérmenes más agresivos 
que aumenten el riesgo de infección de las mismas. 
 
Todo este plegamiento (conformación de las estructuras en el espacio) se produce en los seres 
vivos de forma natural, simplemente por la interacción del agua con las cadenas polipeptidicas. 
REPLEGAMIENTO DE LAS PROTEÍNAS: CHAPERONAS 
En ocasiones es necesario plegar proteínas que han sufrido un desplegamiento parcial; Ej.: las 
proteínas de transmembrana se han de “desplegar” un poco para atravesar la membrana 
plasmática. 
Este REPLEGAMIENTO es realizado por las CHAPERONAS = 
cilindros (� chaperoninas). Así las proteínas incapaces de adoptar 
su estructura nativa requieren de ellas. 
Además, en el RER forman parte del CONTROL de CALIDAD en 
la síntesis proteica. Así las proteínas mal plegadasson 
bloqueadas por chaperonas, uniéndose a ellas y estabilizando la proteína. Las mantiene 
desplegadas hasta que se corrige el plegamiento. 
 
Son un conjunto de proteínas presentes en todas las células, muchas de las cuales 
son proteínas de choque térmico. 
Función: ayudar al plegamiento de otras proteínas recién formadas en la síntesis de 
proteínas. 
No forman parte de la estructura primaria de la proteína funcional, sino que sólo se unen a ella 
para ayudar en su plegamiento, ensamblaje y transporte celular a otra parte de la célula 
donde la proteína realiza su función. 
Los cambios de conformación tridimensional de las proteínas pueden estar afectados por un 
conjunto de varias chaperonas que trabajan coordinadas, dependiendo de su propia estructura y 
de la disponibilidad de las chaperonas. 
 
 
 
 
 
 
BIOQ GENERAL 
37 
 
Tema 3 
EJEMPLOS DE PROTEÍNAS 
La estructura condiciona la función. 
Así como los polisacáridos se reducen a ser sustancias de reserva o moléculas estructurales, las 
proteínas asumen funciones muy variadas gracias a su gran hetereogeneidad estructural 
(derivada de sus cadenas laterales). Describir las funciones de las proteínas equivale a describir 
en términos moleculares todos los fenómenos biológicos. Podemos destacar las siguientes: 
•••• función enzimática 
•••• función hormonal 
•••• función de reconocimiento de señales 
•••• función de transporte 
•••• función estructural 
•••• función de defensa 
•••• función de movimiento 
•••• función de reserva 
•••• transducción de señales 
•••• función reguladora 
*Transducción de señales: proceso por el que una célula convierte una determinada señal o estímulo exterior, en 
otra señal o respuesta específica. 
Muchas proteínas ejercen a la vez más de una de las funciones enumeradas: 
Las proteínas de membrana tienen tanto función estructural como enzimática; la ferritina es una 
proteína que transporta y, a la vez, almacena el hierro; la miosina interviene en la contracción 
muscular, pero también funciona como un enzima capaz de hidrolizar el ATP… 
Podemos agruparlas en 2 grandes grupos que se subdividen en otros 2 grupos: 
1) FIBROSAS 2) GLOBULARES 
MATRIZ 
EXTRACELULAR 
CONTRÁCTILES DEFENSA UNIÓN AL O2 
 
���� COLÁGENO 
���� ELASTINA 
���� QUERATINA 
���� ACTINA 
���� MIOSINA 
(componentes del 
citoesqueleto de las 
células del TJ 
muscular, huso 
mitótico…) 
���� INMUNO- 
GLOBULINAS 
���� HEMO-
GLOBINA 
(transporte y 
almacenamiento) 
 
1) FIBROSAS 
A. MATRIZ EXTRACELULAR (se hallan formando parte de ella) 
- Función = principalmente ESTRUCTURAL 
•••• ESTABILIZACIÓN de todas las células del TJ (conglomerado) 
•••• DELIMITACIÓN 
•••• CONSISTENCIA � resistencia mecánica 
•••• Permite FIJAR IONES (Ca2+, Mg2+…) 
BIOQ GENERAL 
38 
 
- Composición: 
•••• Glúcidos 
•••• Proteínas = COLÁGENO, 
ELASTINA y QUERATINA 
 
o Minoritarias = lamininas y 
proteoglicanos
� que se implican entre sí, por lo que es difícil establecer qué es proteína y qué es glúcido; 
no es posible delimitarlas porque ambas van a formar parte entre sí. 
 Ej. de estructura no delimitable = proteoglicanos (compuesto proteico y glucídico): los 
clasificamos como hidratos de carbono, ya que estos tienen mayor peso en la molécula. 
���� COLÁGENO 
Es una de las proteínas mayoritarias del organismo (constituye más de 1/3 del total de las 
proteínas) 
Se sintetiza en las células del TJ CONJUNTIVO, pero no se queda dentro de las células, sino que 
se exporta a la matriz extracelular del TJ celular, en especial del TJ conjuntivo. 
Es el componente fundamental de: vasos sanguíneos, tendones, huesos, cartílagos, córnea… (TJ 
conjuntivo o conectivo, óseo, cartilaginoso…) � de todas aquellas estructuras de gran 
elasticidad pero que precisan de una gran resistencia (por eso es una de las más abundantes) 
ESTRUCTURA 
 El colágeno propiamente dicho es una MACROESTRUCTURA formado por apilamiento 
de FIBRAS 
- Compleja y fibrosa 
- Elevado carácter de insolubilidad en H2O 
- Elevado carácter apolar 
a) Estructura primaria � presenta una particularidad, exclusiva del colágeno, que es la 
que lo hace tan APOLAR = repeticiones sucesivas de 1 triplete de aá que siempre 
será: 
GLY – X – Y 
pudiendo ser X ó Y mayoritariamente (58-60%) = 
• Ala • Pro – OHPro • Lys – OHLys 
� La Pro y la Lys son hidroxiladas una vez sintetizada la proteína dando lugar a la OHPro 
y la OHLys = ejemplo de aá modificados dentro de una estructura proteica (aá no 
comunes) 
 Esta particular estructura primaria condiciona la estructura secundaria. 
b) Estructura secundaria = CADENA α 
Debido principalmente a la abundancia de Pro en el triplete de aá que se repite 
sucesivamente y a la apolaridad de los aá que forman la cadena, la cadena peptídica 
adopta una estructura helicoidal, ya que no puede ser de otra forma: 
Pro � giro; Pro � giro… 
Surge así un subtipo de estructura secundaria exclusiva del colágeno = CADENA α 
Características de la CADENA α — muy distinta de la α-hélice 
BIOQ GENERAL 
39 
 
• Levógira — α-hélice dextrógira 
• Muy estrecha, diámetro (Ø) = 3.8Å — α-hélice Ø = 5Å 
• 3 aá por vuelta — α-hélice 3.6 casi 4 aá por vuelta 
• NO ESTABILIZADA POR NINGÚN TIPO DE ENLACE — α-hélice estabilizada por 
enlaces débiles 
 ¿Por qué no se encuentra estabilizada por ningún tipo de enlace? 
Porque la estructura primaria del colágeno, a consecuencia de ese triplete de aá característico y 
exclusivo, no puede adoptar otro tipo de estructura; la Pro (muy abundante, casi 1 Pro c/3 aá) 
impone el giro, es decir, el hecho de esa particular estructura primaria impone una 
estructura obligatoria, que es la cadena α. 
Aunque no se estabilice por enlaces (débiles) de hidrógeno, no significa que no los pueda formar. 
•••• Puede formar enlaces de hidrógeno (que no han contribuido a su estabilización) 
 Conclusión: la CADENA α es estable por sí misma porque es la única estructura que 
puede adoptar la estructura primaria a consecuencia de los giros provocados por la 
abundante prolina (Pro). 
•••• Las cadenas laterales (R) de los aá que forman la cadena α (estructura secundaria del 
colágeno) quedan en el EXTERIOR 
La estructura secundaria o cadena α no es la estructura definitiva. 
c) “Estructura terciaria indefinida” 
No carece de estructura terciaria, pero no podemos aislarla del conjunto, ya que se trata de una 
macromolécula (las fibras de colágeno no constituyen el colágeno propiamente dicho, sino su 
conjunto). 
 Conclusión: resulta difícil identificar a la estructura terciaria, ya que ésta se encuentra 
entre la estructura secundaria (cadena peptídica o cadena α ya plegada) y la 
estructura cuaternaria (cadena polipeptídica/oligomérica o triple asociación de 
cadenas α = tropocolágeno). ¿Dónde se encuentra la separación? 
No se puede saber. 
d) Estructura cuaternaria = TROPOCOLÁGENO 
Asociaciones triples de cadenas α o cadenas peptídicas � TRIPLE 
HÉLICE de cadenas α = TROPOCOLÁGENO 
El tropocolágeno constituye uno de los últimos pasos para llegar a la estructura definitiva. 
•••• La triple hélice gira a derechas = *DEXTRÓGIRA* � esto es lo que le da 
la tremenda RESISTENCIA/CONSISTENCIA al colágeno 
¿Por qué? El tropocolágeno o triple hélice tendrá un sentido de giro (derecha) contrario 
al de las cadenas α (izquierda), lo que hace que actúe como una cuerda de 3 cabos; si se 
intenta “desmontar” se enrrollará aún más. 
•••• Se estabiliza simplemente por su estructura: 
o levógiro-helicoidal (cadenas 
α) 
o tropocolágeno dextrógiro 
 
BIOQ GENERAL 
40 
 
•••• Además, también contribuyen a su estabilización, y resultan totalmente 
fundamentales y necesarios: 
- Enlaces de hidrógeno intercatenarios: aparecen entre los elementos de los 
enlaces peptídicos de las 3 cadenas α 
- Residuos de OHPro e OHLys de distintas cadenas � permiten la formación de 
los enlaces de hidrógeno intercatenarios 
- Interacciones hidrofóbicas: al tratarse de cadenas polipeptídicas apolares se 
dispondránintentando repeler el agua, para lo que se juntarán y pegarán mucho 
entre sí, intentando exponer el menor número de aá apolares posibles al agua 
(aunque siempre habrá algún aá que contacte con el agua) 
 ¿Cómo se hidroxila la Pro y la Lys? 
*HIDROXILACIÓN: reacción química en la que se introduce un grupo hidroxilo (-OH) en un compuesto reemplazando 
un átomo de hidrógeno, oxidando al compuesto. 
En la hidroxilación de las proteínas, el principal receptor del grupo hidroxilo suele ser la prolina, 
formándose hidroxiprolina, uno de los principales componentes del colágeno. 
- Las hidroxilaciones de la cadena primaria se llevan a cabo en estructura secundaria, 
cuando la cadena peptídica ya ha adoptado la cadena α. 
- Las reacciones de hidroxilación de las proteínas son facilitadas (catalizadas) por 
enzimas específicas: 
•••• PROLIL HIDROXILASA •••• LISIL HIDROXILASA 
� Reconocen específicamente en una cadena α cuando hay un residuo de Pro o Lys 
ya que al añadir el grupo –OH marcan a los aminoácidos (si están presentes se hidroxilarán, 
recibirán el grupo -OH) 
 Lo único que las diferencia es la especificidad de la enzima hidroxilasa: prolil ó lisil 
���� Añaden un grupo –OH (la lisil hidroxilasa podrá hacerlo en 2 disposiciones, pero no 
tendrá mayor trascendencia) 
���� Ambas enzimas requerirán de unos elementos esenciales, que les ayudarán a añadir 
ese grupo –OH, y sin los que no podrán realizar la hidroxilación: 
o α-cetoglutarato (αKG) 
o Fe2+ 
o O2 
o *Vit. C* = propensa a la oxidación 
 La Vit. C resulta FUNDAMENTAL para que la prolil o lisil hidroxilasa añada ese 
grupo –OH a esa Pro ó Lys, es decir, ambas necesitarán la participación esencial de la 
vitamina C (su estructura es inestable, por eso al zumo se le “va” la Vit. C, porque al 
estar en contacto con el aire se oxida y se va perdiendo progresivamente) para hidroxilar 
al aminoácido. 
 
22/10/2010 
BIOQ GENERAL 
41 
 
*Curiosidad*: El Ciclo del ácido cítrico o de los ácidos tricarboxílicos recibe erróneamente el 
nombre del Ciclo de Krebs, cuando en realidad el señor Hans Adolf Krebs dedicó su trabajo al 
estudio del Ciclo de la Urea. 
 Resumen: 
COLÁGENO 
���� Estructura primaria � GLY-X-Y = Pro-giro 
���� Estructura secundaria = cadena α 
���� Estructura terciaria indefinida 
���� Estructura cuaternaria = tropocolágeno (triple hélice = asociación de 3 cadenas α) 
- Residuos = grupos –OH � derivados de la prolil-lisil hidroxilasas 
- Permiten la formación de enlaces de H intercatenarios que estabilizan al 
tropocolágeno 
- A su vez estos permitirán la UNIÓN DE GLÚCIDOS al tropocolágeno 
 
Los enlaces de hidrógeno intercatenarios (formados gracias a los grupos –OH de los 
residuos de OHPro e OHLys) van a permitir la unión de glúcidos. 
���� UNIÓN DE GLÚCIDOS AL TROPOCOLÁGENO 
Así clasificamos al colágeno (todavía no constituido completamente) dentro del grupo de las: 
•••• OLIGOPROTEÍNAS (varias cadenas polipéptidicas o tropocolágenos) 
•••• HETEROPROTEÍNAS (criterio II: según su composición � conjugadas = parte no 
proteica o grupo prostético + parte proteica) 
 
���� Las 3 cadenas α (estructura secundaria) pueden ser = ó ≠: 
- Pueden variar en su secuencia/orden de aá 
- Pueden variar en el nº de hidroxilaciones y su posición 
- Pueden variar en la proporción y en el tipo de glúcidos que tengan asociados 
���� Así surgen DISTINTOS TIPOS DE TROPOCOLÁGENO (estructura cuaternaria): 
- Los más habituales se diferencian según su secuencia u orden de los aá: 
a) Cadenas α 1 
b) Cadenas α 2 
- Según el nº y posición de las hidroxilaciones y la proporción y el tipo de glúcidos 
surgen SUBTIPOS de las cadenas α 1 y 2: 
•••• α1 (Tipo I), α1 (Tipo II), α1 (Tipo III)… α1 (Tipo XI) 
BIOQ GENERAL 
42 
 
•••• α2 (Tipo I), α2 (Tipo II), α2 (Tipo III)… α2 (Tipo XI) 
 
���� FORMACIÓN (propiamente dicha) del COLÁGENO 
Existe un nivel estructural superior al tropocolágeno = FIBRAS DE COLÁGENO (último nivel para 
llegar a la estructura definitiva). 
FIBRAS DE COLÁGENO = asociaciones de tropocolágeno, en concreto: 
- Apilamientos de distintas moléculas de tropocolágeno en triples hélices 
- Posterior superposición y apilamiento de las triples hélices de tropocolágeno en 
FIBRAS 
- Dando lugar a una estructura fibrilar que en su conjunto constituye el COLÁGENO 
Estabilización (como se encuentra en los TJs, y los TJs están constituidos fundamentalmente de 
agua, se encontrará ya en un medio polar) 
- Enlaces de hidrógeno con los grupos –OH libres 
- Interacciones hidrofóbicas (por su tremenda apolaridad): el tropocolágeno se “juntará” 
para esconder las partes apolares, lo que le dará consistencia 
 
 Al ser una proteína mayoritariamente APOLAR, en un medio polar como el agua, sus 
moléculas se juntarán para “escapar” (lo que contribuye a mantener su estructura 
estable), por lo que se producirá su polimerización y formación final del polímero o 
macromolécula. 
*Polimerización : proceso químico por el que los reactivos, monómeros (compuestos de bajo 
peso molecular) se agrupan químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso, 
llamada polímero, bien una cadena lineal o una macromolécula tridimensional. 
 
Pero, además, para este nivel estructural superior necesitamos algo más de estabilidad para que 
el tropocolágeno se junte aún más (para que se llegue a “montar”) que nos la conferirán: 
- Enlaces fuertes covalentes = enlaces ALDOL CRUZADOS 
���� Se forman a través de enzimas: LISIL ó AMINO OXIDASAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
En ocasiones solo 1 de las 2 cadenas de tropocolágeno se convierte en AL-LISINA, la cual 
reaccionará con la Lys de la otra cadena α de tropocolágeno, con la formación de una BASE de 
SCHIFF = grupo funcional que contiene un enlace doble carbono-nitrógeno el cual constituye un 
enlace fisiológico muy fuerte (CH=NH) 
 
 
 
 
BIOQ GENERAL 
43 
 
Si se reduce se formará un enlace de Norlisina (CH-
NH) – no tiene ninguna trascendencia. 
 
 Los enlaces covalentes de aldol cruzados 
aumentan con la edad por lo que la proteína se 
vuelve rígida y por tanto más frágil y 
quebradiza; Relacionado con la aparición de 
arrugas y “grietas” en la piel 
¡OJO! 
���� ¿Más enlaces covalentes confieren mayor 
estabilidad o mayor fragilidad? El que haya más 
significa que la proteína se hará más rígida, y por tanto más frágil y quebradiza. 
 
 
El colágeno representa el 30% del peso total de la proteína humana, siendo el responsable de 
la elasticidad, la firmeza, consistencia de la piel. El déficit de colágeno que aumenta 
progresivamente con la edad, origina entre otros fenómenos la formación de arrugas en la 
piel. 
 
 
Estructura del colágeno 
- Podemos observar como la glicina (Gly) queda 
desplazada, formando un ENORME BORDE APOLAR. 
- Según su localización y función, el colágeno se 
encuentra en mayor o menor proporción (abundante si la 
zona precisa de resistencia mecánica, como en el 
músculo) y se dispone de forma cruzada y desordenada 
o en paralelo y ordenado. 
 
 
BIOQ GENERAL 
44 
 
•••• Piel = fibrillas de colágeno apiladas (cruzadas) 
•••• Tendones = haces de colágeno en paralelo 
•••• Córnea = fibrillas de colágeno desordenadas 
 
���� BIOSÍNTESIS DEL COLÁGENO. 
1. La estructura primaria se sintetiza en el RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO 
(RER) en forma de PRE-PROCADENA α (péptido precursor) 
- Contiene en su secuencia una secuencia señal que dirigirá/orientará que la pre-
procadena α llegue al interior del RER 
2. Ya dentro del RER la pre-procadena α pierde el péptido señal = 
� PROCADENA α 
- Los extremos α-amino terminal (-NH3+, Nt) y α-carboxilo terminal (-COOH, Ct) 
carecen de aá apolares y de prolina (Pro), por lo que no girarán 
3. La procadena α pasa al APARATO DE GOLGI (AG) 
- En el AG las procadenas α se asocian = 
� PRO-TROPOCOLÁGENO 
- Se forma una TRIPLE HÉLICE en casi toda su extensión salvo en los extremos 
Nt y Ct (porque carecen de Pro y por tanto no tendrán forma helicoidal) 
•••• El extremo Nt se estabiliza