UNIDAD I CLASE UNICA 2012

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Unidad I:
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS
AMINOÁCIDOS: definición
“ Son ácidos carboxílicos con un sustituyente α-amino”
RADICAL VARIABLE
(Determina solubilidad y permite clasificarlos)
Clasificación Biológica
1. Aminoácidos Proteicos:
	a. Aminoácidos Estándar:		
	
 Esenciales.
 No Esenciales.
	b. Aminoácidos No estándar o Modificados.
2. Aminoácidos NO Proteicos:
		
Aminoácidos Proteicos esenciales
Arginina (Arg), Histidina (His), Lisina (Lys), Treonina (Thr), Isoleucina (Ile), Leucina (Leu), Metionina (Met), Valina (Val), fenilalanina (Phe), Triptófano (Trp) 
Aminoácidos Proteicos semiesenciales
Arginina (Arg), 
Histidina (His), 
Tirosina (Tyr)
Aminoácidos Proteicos NO esenciales
Aspartato (Asp), Glutamato (Glu), Asparagina (Asn), Glutamina (Gln), Cisteína (Cys), Serina (Ser), Alanina (Ala), Glicina (Gly), Prolina (Pro), Tirosina (Tyr)
Clasificación según la estructura del grupo R
 Aminoácidos con Cadenas Laterales Alifáticas
Clasificación según la estructura del grupo R
 Aminoácidos con Cadenas Laterales Alifáticas: Caso especial
Iminoácido
Prolina (Pro) P 
Clasificación según la estructura del grupo R
 Cadenas Laterales que contienen Grupos OH 
Clasificación según la estructura del grupo R
 Cadenas Laterales que contienen Átomos de S: 
Clasificación según la estructura del grupo R
 Cadenas Laterales con Anillos Aromáticos: 
Clasificación según la estructura del grupo R
 Aminoácidos Básicos : 
Clasificación según la estructura del grupo R
 Aminoácidos Ácidos y sus Amidas : 
ÁCIDOS. 
Clasificación según la estructura del grupo R
 Aminoácidos Ácidos y sus Amidas : 
AMIDAS. 
Solubilidad de los aminoácidos
Los aa son solubles en agua, ácidos y bases diluidas, insolubles en solventes no polares.
Puente de hidrógeno
 Hidroxilo de un alcohol y agua
 Carboxilo de una cetona y agua 
Entre grupos peptídicos en polipéptidos
15
ENLACE IONICO
Clasificación según la Polaridad del grupo R
 Aminoácidos con grupo R NO Polar : 
Clasificación según la Polaridad del grupo R
 Aminoácidos con grupo R NO Polar : 
Clasificación según la Polaridad del grupo R
 Aminoácidos con grupos R Polares Sin Carga : 
Clasificación según la Polaridad del grupo R
 Grupos R Polares con Carga Positiva : 
Clasificación según la Polaridad del grupo R
 Grupos R Polares con Carga Negativa : 
Aminoácidos proteicos No estándar
	AMINOACIDO	ESTRUCTURA	LOCALIZACION
	4-Hidroxiprolina		Colágeno, pared celular de las plantas
	6-N-metil-lisina		Miosina
	Ác. Carboxiglutámico
		Protrombina
Aminoácidos proteicos No estándar
	AMINOACIDO	ESTRUCTURA	LOCALIZACION
	CISTINA.		α-QUERATINAS
	AMINOACIDO	ESTRUCTURA	FUNCION
	-Alanina
		Precursora del Ácido Pantoténico
	HOMOCISTEINA		Intermediarios del Metabolismo de los Aminoácidos
	HOMOSERINA 
		Intermediarios del Metabolismo de los Aminoácidos
Aminoácidos NO proteicos
	AMINOACIDO	ESTRUCTURA	FUNCION
	CITRULINA Y ORNITINA
		Intermediarios del Ciclo de la Urea 
Aminoácidos NO proteicos
Aminoácidos NO proteicos
Ác. D-glutámico
Paredes bacterianas
D-Alanina
Larvas, insectos
D-Serina
Gusanos de tierra
Canavanina
Toxinas
-Cianoalanina
Toxinas
LOCALIZACIÓN
AMINOÁCIDO
Propiedades fisicoquímicas de los Aminoácidos
Carbono asimétrico (Quiral)
Enantiómeros
2 n
Propiedades fisicoquímicas de los Aminoácidos
Configuración Absoluta
Los aminoácidos de las proteínas son ESTEREOISÓMEROS L
Actividad Óptica
Actividad Óptica
Dextrógiro
Levógiro
Unidad I:
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS
EL pH.
Propiedades de los Aminoácidos
PROPIEDADES ÁCIDO BÁSICAS
ÁCIDO:
BASE:
Sustancia capaz de ceder protones al medio
Sustancia capaz de aceptar protones del medio
SUSTANCIA ANFÓTERA
(ANFOLITO)
-COOH H+ + COO-
-NH3+ H+ + NH2
PAR ÁCIDO-BASE CONJUGADO
Propiedades de los Aminoácidos
PROPIEDADES ÁCIDO BÁSICAS
Fuerza de un Ácido
R-COOH 	 R-COO- + H+
Ka
 Grado de disociación del ácido.
 Eficiencia en ceder protones.
 A mayor Ka más fuerte es el ácido.
HA
A -
H+
+
Propiedades de los Aminoácidos
PROPIEDADES ÁCIDO BÁSICAS
Fuerza de un Ácido
pKa
Ácido Fuerte:
Disociación total del ácido. Ka infinito
Ácido Débil:
Disociación parcial del ácido. 
A menor pKa más fuerte es el ácido
TIPO DE GRUPO
pKa
Ka
-Carboxilo
2,5
3,2 x 10-3
-Amino
9,6
2,5 x 10-10
= -Log Ka
Soluciones amortiguadoras o Buffers
DEFINICIÓN
Soluciones que se resisten a cambios de pH después de la adición de pequeñas cantidades de ácidos o bases fuertes. pH = pK
COMPOSICIÓN
ÁCIDO DÉBIL BASE CONJUGADA
Ác. Acético
(CH3COOH)
Acetato
(CH3COO-)
Curva de titulación de una solución amortiguadora
Curva de titulación de una solución amortiguadora
pH < pKa [Ácido] > [Base]
pH = pKa [Ácido] = [Base]
pH > pKa [Ácido] < [Base]
-COOH H+ + COO-
-NH3+ H+ + NH2
Ecuación de Henderson Hasselbach
DEFINICIÓN
Es la transformación logarítmica de la expresión para la constante de disociación.
Calcular el valor de pK´ de cualquier ácido, conociendo la relación molar de las especies dadoras y aceptoras de protones a un pH determinado.
FINALIDAD
pH = pK + log [A-] 
 		 [HA] 
Propiedades de los Aminoácidos
Propiedades Ácido Básicas
IÓN BIPOLAR
ZWITERIÓN
IÓN HÍBRIDO
PUNTO ISOELÉCRICO
(pH ISOELÉCTRICO)
 = +1
 = 0
 = -1
Punto Isoeléctrico. AA monoamino-monocarboxilo.
Carga Neta = Cero.
Mínimo Poder Amortiguador.
Mínima solubilidad
pI =
1
2
 (pKa1 + pKa2)
Ionización de los aminoácidos
COOH COO-
 Grupo -carboxílico
pH < pKa [COOH] > [COO-]
pH = pKa [COOH] = [COO-]
pH > pKa [COOH] < [COO-]
Ácida			 Básica
NH3+ NH2
 Grupo -amino
pH < pKa [NH3+] > [NH2]
pH = pKa [NH3+] = [NH2]
pH > pKa [NH3+] < [NH2]
Ácida	 	 Básica
41
Aminoácidos Monoamino-Monocarboxílicos
 Monoamino-Monocarboxílicos
Ej.: Glicina
50% Catión
50 % Zwitterion
100% Zwiterion
50% anión
50 % Zwitterion
 = +1
 = 0
 = -1
Aminoácidos Monoamino-Dicarboxílicos
Ej:
Ácido Glutámico
 = +1
 = 0
 = -1
 = -2
Aminoácidos Diamino-Monocarboxílicos
Ej:
Histidina
 = +2
 = +1
 = 0
 = -1
LOS AMORTIGUADORES FISIOLOGICOS.
BICARBONATO / ACIDO CARBONICO.
HCO3-/H2CO3 	Pka= 6,1
ACIDOSIS RESPIRATORIA O METABOLICA.
ALCALOSIS RESPIRATORIA O METABOLICA
El sistema 
Bicarbonato/Acido carbónico 
representa el 75% de la 
capacidad buffer total de 
la sangre, siendo un 
Buffer excelente.
48
Unidad I:
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS
Péptidos
Enlace Peptídico
Características del enlace peptídico
 El enlace C-N: 
 Es más corto.
 Posee carácter de doble enlace parcial.
 No puede girar libremente.
 Supone una clara restricción para la forma de la molécula. 
 Los átomos: O, C, N, H son casi coplanares.
Amino terminal
Carboxilo terminal
 El grupo de átomos alrededor del enlace peptídico se encuentra generalmente en configuración trans (trans:cis 4:1). 
Péptido
Dos o más aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos.
PÉPTIDOS
OLIGOPÉPTIDOS
POLIPÉPTIDOS
(Proteínas)
PROTEICOS
NO PROTEICOS
(Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu)
(L-Asp-L-Phe)
Péptidos NO proteicos
Características Estructurales
 Cadenas ramificadas.
 Cadenas cíclicas.
 Aminoácidos D, L,  y .
 Enlace peptídico especial.
 Su estructura los protege de las proteasas.
Péptidos Con Actividad Biológica
 ENCEFALINAS
 ANTIBIÓTICOS
 Se producen en el SNC, tienen actividad opiácea
 Gramicidina S.
 Bencil-penicilina.
 BacitracinaA.
Actinomicina D.
Péptidos NO proteicos
PÉPTIDOS CON ACTIVIDAD BIOLÓGICA
 GLUTATIÓN
 -OOC-CH-CH2-CH2-C- N-CH-C- N-CH2-COO-
+NH3
O
H
CH2
SH
H
O
-Glu
Gly
Cys
 Reducido (GSH)
 Oxidado (GSSG)
-Glu-Cys-Gly
-Glu-Cys-Gly
Péptidos NO proteicos
 IMPORTANCIA BIOLOGICA DEL GLUTATION:
 Elimina los peróxidos tóxicos que se forman durante el crecimiento y el metabolismo (aeróbico).
 Mantiene el átomo de hierro de la hemoglobina en estado ferroso (Fe++).
 Es agente reductor de la glutarredoxina.
 Puede experimentar óxido-reducción reversible.
Péptidos NO proteicos
PÉPTIDOS CON ACTIVIDAD BIOLÓGICA
 HORMONAS PEPTÍDICAS
HORMONA
FUNCIÓN
Nº
OXITOCINA
Estimula la contracción uterina
9
VASOPRESINA
Promueve la retención de agua desde los túbulos renales distales.
9
FACTOR LIBERADOR DE LA TIROTROPINA (TRH)
Estimula la liberación de la Tirotropina (TSH)
3
residuos
Péptidos NO proteicos
PÉPTIDOS CON ACTIVIDAD BIOLÓGICA
 HORMONAS PEPTÍDICAS
GLUCAGÓN
Antagonista de la insulina
29
CORTICOTROPINA
Estimula la corteza renal
39
INSULINA
Estimula la glucogénesis, la lipogénesis y la síntesis de proteínas
51*
HORMONA
Nº
residuos
FUNCIÓN
Proteínas
Macromolécula compuesta por una o varias cadenas polipeptídicas, cada una de las cuales tiene una secuencia característica de aminoácidos unidos a través de enlaces peptídicos.
-L-Aminoácidos
únicamente o conjugados con otras biomoléculas de naturaleza no proteica 
Clasificación de las Proteínas
 Proteínas Simples 
	
 Proteínas Conjugadas 
EN BASE A SU COMPOSICION QUIMICA
Clasificación de las Proteínas
 Proteinas Simples: 
	
Producen solo -L-aminoácidos después de su degradación hidrolítica.
Ejemplo:
Ribonucleasa, Quimiotripsina, Seroalbúmina.
Clasificación de las Proteínas
 Proteínas conjugadas: 
	
Su hidrólisis da origen además de -L-aminoácidos a un Grupo prostético. 
EJEMPLOS:
Lipoproteína
-lipoproteína
Lípidos
Glicoproteína
-globulinas
Carbohidratos
Hemoproteína
Hemoglobina
Hemo
CLASE
EJEMPLO
GRUPO PROSTÉTICO
Clasificación de las Proteínas
EN BASE A SU FUNCIÓN
 Catalíticas.
 Estructurales.
 Transportadoras.
 Contráctiles.
 De defensa natural.
 Respiratoria.
 Represoras.
 Hormonales.
 Receptoras.
 Transductoras de señales.
 De la visión.
Niveles estructurales de las proteínas
Residuos de
aminoácidos
-hélice
Cadena 
polipeptídica
Subunidades
Unidas
Clasificación de las Proteínas
 
 FIBROSAS: 
	
 
 GLOBULARES: 
	
 OLIGOMÉRICAS: 
EN BASE A SU CONFORMACIÓN
Unidad I:
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS
Proteínas
Macromolécula compuesta por una o varias cadenas polipeptídicas, cada una de las cuales tiene una secuencia característica de aminoácidos unidos a través de enlaces peptídicos.
-L-Aminoácidos
únicamente o conjugados con otras biomoléculas de naturaleza no proteica 
Proteínas
Clasificación de las Proteínas
 Proteínas Simples 
	
 Proteínas Conjugadas 
EN BASE A SU COMPOSICION QUIMICA
Clasificación de las Proteínas
 Proteinas Simples: 
	
Producen solo -L-aminoácidos después de su degradación hidrolítica.
Ejemplo:
Ribonucleasa, Quimiotripsina, Seroalbúmina.
Clasificación de las Proteínas
 Proteínas conjugadas: 
	
Su hidrólisis da origen además de -L-aminoácidos a un Grupo prostético. 
EJEMPLOS:
Lipoproteína
-lipoproteína
Lípidos
Glicoproteína
-globulinas
Carbohidratos
Hemoproteína
Hemoglobina
Hemo
CLASE
EJEMPLO
GRUPO PROSTÉTICO
Clasificación de las Proteínas
EN BASE A SU FUNCIÓN
 Catalíticas.
 Estructurales.
 Transportadoras.
 Contráctiles.
 De defensa natural.
 Respiratoria.
 Represoras.
 Hormonales.
 Receptoras.
 Transductoras de señales.
 De la visión...
Niveles estructurales de las proteínas
Residuos de
aminoácidos
-hélice
Cadena 
polipeptídica
Subunidades
Unidas
Clasificación de las Proteínas
 
 FIBROSAS: 
	
 
 GLOBULARES: 
	
 OLIGOMÉRICAS: 
EN BASE A SU CONFORMACIÓN
Niveles estructurales de las proteínas
ESTRUCTURA PRIMARIA
Enlaces Estabilizadores: Enlaces Peptídicos 
Se refiere al número y secuencia de aminoácidos de la cadena polipeptídica.
(Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu)
Niveles estructurales de las proteínas
ESTRUCTURA SECUNDARIA
 Enlaces de hidrógeno (intra e intercatenario).
 Enlaces disulfuro.
-hélice
-conformación
ENLACES ESTABILIZADORES
 Enlace peptídico. 
Niveles estructurales de las proteínas
ESTRUCTURA SECUNDARIA
HÉLICE 
 El esqueleto polipeptídico se encuentra compactamente enrollado alrededor del eje longitudinal de la molécula.
 Los grupos R sobresalen del esqueleto helicoidal.
 Todos los enlaces CONH participan en puentes de H.
 El giro es dextrógiro.*
 Cada giro de hélice constituye 3.6 Aac.
 El giro de hélice ocupa  0.56 nm del eje longitudinal.
Niveles estructurales de las proteínas
ESTRUCTURA SECUNDARIA
HÉLICE 
Localización
Aminoácidos desestabilizadores:
 Numerosas moléculas de Glu, Arg o Lys (carga). 
 Asn, Ser, Thr y Leu (forma y tamaño).
 Pro y hidroxiprolina. 
Niveles estructurales de las proteínas
ESTRUCTURA SECUNDARIA
CONFORMACIÓN 
 Enlaces de hidrógeno predominantemente intercatenarios entre los enlaces peptídicos de las -queratinas.
Enlace peptídico. 
Niveles estructurales de las proteínas
ESTRUCTURA SECUNDARIA
CONFORMACIÓN 
A. Paralela
B. Antiparalela
Proteínas Fibrosas
 La secuencia de aminoácidos es repetitiva.
 Tienen un contenido elevado de aa no polares. 
Alto contenido de Cys.
 Son estructuras multihebra con una estructura secundaria altamente regular.
 En general son elásticas y flexibles, pero se endurecen con la formación de enlaces cruzados disulfuro.
-QUERATINA
Niveles estructurales de las proteínas
ESTRUCTURA SECUNDARIA: beta queratina
Niveles estructurales de las proteínas
ESTRUCTURA SECUNDARIA
Proteínas Fibrosas
COLÁGENO
 Secuencia de aminoácidos.
(Gly-X-Y)
 Conformación helicoidal. 
 Enlaces de hidrógeno intercadena.
 Ordenamiento de triple hélice.
 Empaquetamiento ordenado de las moléculas de tropocolágeno.
Proteínas Fibrosas
 Aminoácidos más frecuentes en su estructura: Gly (35%), Ala (11%), Pro (12%), Hyp (9%), Hya (9%).
 La secuencia de AAc. características es: Gly-X-Pro o Gly-X-Hyp.
Estructura secundaria única distinta de la hélice .
 Hélice levógira.
 El enrollamiento superhelicoidal es dextrógiro.
 El empaquetamiento de las cadenas en la triple hélice le proporciona más fuerza de tensión que un cable de acero de idéntica sección.
COLÁGENO
Estructura Supersecundaria
Agrupamiento estable de varios elementos de estructura secundaria que se encuentran comúnmente en más de una proteína. 
Lazo --
Vértice - 
Proteínas Globulares
 Forma compacta. 
 Los diferentes segmentos de una cadena polipeptídica se pliegan unos sobre otros.
 Denso núcleo hidrofóbico.
 Cumplen con una amplia variedad de funciones biológicas dinámicas (transporte, regulación, protección, etc.)
Estructura Terciaria de las proteínas
ENLACES ESTABILIZADORES
 Interacciones electrostáticas.
 Puentes de hidrógeno.
 Interacciones de Van der Waals.
 Enlaces disulfuro.
 Enlace peptídico. 
Proteínas Globulares
ESTRUCTURA:
LOCALIZACIÓN
 Cadena polipeptídica de 153 AAc. 
 Un grupo ferroporfirina o “hemo”, localizado en una hendidura de la molécula.
 Estructura secundaria: todo  (78%).
 Curvaturas: Pro, Ser, Thr, Asn.
 Muy compacta.
 FUNCIÓN
MIOGLOBINA
Grupo Hem
Adición de urea y mercaptoetanol
Eliminación de urea y mercaptoetanol
Estado nativo, 
catalíticamente activo
Estado nativo, catalíticamente activo
Estado desplegado inactivo
Desnaturalización y Renaturalización
RIBONUCLEASA
Renaturalización
REPLEGADO Y FORMACIÓN DE ENLACES DISULFURO
CONFORMACIÓN NATIVA
Estructura Terciaria de las proteínas
DOMINIOS
 Contienen típicamente entre 100 y 150 aminoácidos continuos.
 Presentan un exterior hidrófilo y un interior hidrófobo.
 Varios dominios en una proteína pueden estar conectados por un segmento de la cadena polipeptídica.Regiones compactas semi-independientes que poseen una geometría compacta característica
Características
Estructura Terciaria de las proteínas
PLEGAMIENTO ASISTIDO
Proteínas que facilitan el ensamblaje adecuado de la estructura proteica.
 Chaperonas Moleculares:
 Facilitan rutas de plegamiento correctas.
 Favorecen el microentorno para que tenga lugar el empaquetamiento.
 Bloquean el plegamiento de determinadas proteínas que deben permanecer desplegadas para atravesar la membrana.
 Ayudan al empaquetamiento cuaternario de proteínas oligoméricas.
Unidad I:
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS
Proteínas Oligoméricas
HEMOGLOBINA
 GLOBINA: 4 Cadenas polipeptídicas. 2  (141 Aac.) Y 2 (146 AAc) de 146 AAc. 
 GRUPO HEMO: 4 grupos protéticos hemo (Fe++). 
 ESTRUCTURA:
 LOCALIZACIÓN
 Estado T
 FUNCIÓN.
 Estado R
Proteínas Oligoméricas
ESTRUCTURA CUATERNARIA
ENLACES ESTABILIZADORES
 Puentes de Hidrógeno.
 Interacciones Electrostáticas.
Interacciones de Van Der Waals.
 Enlaces disulfuro.
 Enlace peptídico. 
Geometría de la Coordinación del Hierro en la Oxihemoglobina
El hierro posee 6 sitios de unión: Cuatro están ocupados por los nitrógenos del grupo hemo; el quinto lugar lo ocupa un nitrógeno de la histidina proximal y en el sexto lugar se une el oxígeno. 
His E7
His F8
O2
Transición Cooperativa de la Hemoglobina
HEMOGLOBINA
HEMOGLOBINA (Transporte de Gases)
PAPEL DE LAS GLOBINAS EN EL TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO DE OXÍGENO
Pulmones
VENAS
ARTERIAS
OXIHEMOGLOBINA
DESOXIHEMOGLOBINA
Mioglobina
Curva de Disociación O2-Hb
pH=7,4
Tejiidos
Pulmones
Curva de Disociación O2-Hb
2,3 BISFOSFOGLICERATO
HEMOGLOBINA (Efectos Alostéricos)
pO2 ↑
pCO2 ↓ pH↑
[BPG] ↓
pO2 ↓
pCO2 ↑ pH ↓
[BPG] ↑
4 O2 + HbT*BPG 
HbT*(O2)4 + H+ + BPG
Forma T de la desoxihemoglobina
Forma R de la oxihemoglobina
ANEMIA DREPANOCÍTICA
Hemoglobina S: Sustitución de un aminoácido en la cadena polipeptídica de la Hb
CO se une a la Hb con una afinidad 250 veces mayor que el O2 
HEMOGLOBINA (Interacción con CO)
Muchas Gracias!!!!
“ Sólo aquel que tiene la mente Positiva es el que permanece inmune a la enfermedad”
Thomas Hamblin