AMINOÁCIDOS PROTEÍNAS (1)

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Aminoácidos y Proteínas
Estructura
Dr. Mario Morosano
Cátedra de Química Biológica
Faculatd de Ciencias Médicas
UNR
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Aminoácidos y Proteínas
Contenidos
Proteínas: Definición.
Aminoácidos: Estructura General-Grupos funcionales en el Carbono α (Alfa).
Concepto de Isomería Óptica-Formas L y D- Aplicación a los aminoácidos.
Características de la cadena lateral-Reconocimiento y clasificación de los aminoácidos por su cadena lateral.
Propiedades ácido-básicas de aminoácidos, péptidos y proteínas. Influencia del pH sobre las cargas.
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Aminoácidos y Proteínas
Contenidos (continuación)
Concepto de punto isoeléctrico.
Unión Peptídica-Concepto de Hidrólisis.
Niveles de organización estrucutral de las Proteínas: Estructuras Primaria, Secundaria, Terciaria y Cuaternaria.
Funciones Biológicas de las Proteínas-Relación Estructura Función.
Concepto de Desnaturalización. Agentes que la producen
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Cómo usar este Tutorial
Si Ud. desea recorrer los conocimientos fundamentales del tema le aconsejamos que preste atención a las pantallas con fondo azul. No se detenga en aquéllas que tienen fondo celeste.
Si además desea transitar por contenidos complementarios, adicionales o de menor importancia considere también las pantallas con fondo celeste. 
Es aconsejable hacer primero un recorrido corto por el núcleo fundamental de contenidos (Pantallas de fondo azul) y luego una segunda mirada que incluya los contenidos complementarios (Pantallas de fondo celeste).
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Proteínas - Definición
Las Proteínas son Biopolímeros constituidos por unidades monoméricas básicas denominadas Aminoácidos.
Son macromoléculas, compuestos de elevado peso molecular.
Son polímeros de 20 aminoácidos que se encuentran en el organismo.
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Proteínas y Péptidos: Funciones
Catálisis Enzimática.
Transporte y Almacenamiento.
Soporte Mecánico-Funciones Estructurales.
Protección Inmunitaria.
Coagulación.
Control de Crecimiento y Diferenciación.
Funciones Hormonales (proteínas reguladoras).
Receptores y Canales de Membrana.
Contractilidad y Motilidad.
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Aminoácidos - Estructura General 
Tienen una estructura general común.
Consiste en un átomo de Carbono α (Alfa) al que están unidos:
Un ácido carboxílico.
Un grupo amino
Un átomo de hidrógeno 
Una cadena lateral R
C
Acido Carboxílico
Átomo de Hidrógeno
Grupo Amino
Carbono α (Alfa)
Cadena Lateral
R
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Aminoácidos - Estructura General
La cadena lateral R es diferente para cada uno de los 20 aminoácidos.
El átomo de Carbono se encuentra en el centro de un Tetrahedro con los cuatro sustituyentes en los cuatro vértices.
C α
NH3
COOH
H
R
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El Carbono α es Asimétrico
Está unido por cada una de sus cuatro valencias a átomos o grupos de átomos diferentes.
Esta afirmación se cumple para todos los aminoácidos excepto para la glicina cuya cadena lateral es sólo un átomo de Hidrógeno.
Le confiere a la molécula actividad óptica, es decir capacidad para girar el plano de la luz polarizada.
C α
NH3
COOH
H
R
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L y D Aminoácidos
C
Las configuraciones absolutas de los sustituyentes en torno al Carbono α (marcado con el círculo celeste) comparadas con las del Carbono asimétrico de la molécula de Gliceraldehido (marcado con el círculo rojo) determinan la pertenencia a la familia L ó D.
Si el grupo amino se encuentra a la izquierda (como el oxhidrilo del Carbono asimétrico del L-Gliceraldehido), el aminoácido pertenece a la familia L. Si está a la derecha, corresponde a la familia D.
C
O
H
HO
H
C
H
H
OH
C
C
O
H
OH
H
C
H
H
OH
L-Gliceraldehido
D-Gliceraldehido
C
H2N
H
C
O
OH
C
H
H
H
C
NH2
H
C
O
OH
C
H
H
H
L-Alanina
D-Alanina
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L y D Aminoácidos
Los aminoácidos encontrados en las proteínas del organismo son L - α Aminoácidos.
La capacidad de hacer girar el plano de la luz polarizada hacia la derecha (dextro-rotatorio) ó a la izquierda (levo-rotatorio), es independiente de la pertenencia a las series D o L.
En el caso de los Dextrorrotatorios se anotan con el signo + . Los Levorrotatorios se anotan con el signo - 
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Aminoácidos Clasificación según la estructura de la cadena lateral
Glicina
Alanina
Valina
Leucina
Isoleucina
Cadena Lateral Ramificada
Metilo
Átomo de Hidrógeno
Aminoácidos con Grupos R alifáticos de cadena no polar
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Aminoácidos - Clasificación 
Fenilalanina
Tirosina
Triptofano
Grupo Indólico
Grupo Fenilo
Grupo Fenol
Aminoácidos con anillos aromáticos
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Aminoácidos - Clasificación 
Cisteína
Metionina
Grupo Tiol
Metilo
Aminoácidos con grupos R azufrados
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Aminoácidos - Clasificación 
Acido Aspártico
Asparagina
Acido Glutámico
Glutamina
Grupo Amida
 Ácido Carboxílico
Aminoácidos Ácidos y sus Amidas
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Aminoácidos - Clasificación 
Arginina
Lisina
Histidina
Grupo Amino en Carbono ε (Epsilon)
Grupo Guanidino
Grupo Imidazol
Aminoácidos Básicos
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Aminoácidos - Clasificación 
Serina
Treonina
Alcohol Primario
Alcohol Secundario
Aminoácidos de cadena lateral alifática con grupos hidroxilos
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Imino-ácido
Prolina
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Aminoácidos Clasificación según su polaridad
Apolares: Valina, Leucina, Isoleucina, Alanina, Cisteína, Metionina, Fenilalanina y Triptofano.
De polaridad intermedia: Glicina, Tirosina, Treonina, Serina, Prolina.
Polares: Lisina, Arginina, Histidina, Glutamato, Aspartato, Glutamina, Asparagina.
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Aminoácidos Esenciales y No Esenciales
Esenciales: Valina – Leucina – Isoleucina Fenilalanina – Triptofano – Lisina – Treonina – Metionina.
Relativamente Esenciales: Arginina – Histidina.
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Aminoácidos Derivados 
Cistina.
Hidroxiprolina.
Hidroxilisina.
Desmosina.
Isodesmosina.
Ácido Gama Carboxi – Glutámico.
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Propiedades Ácido-Base
Los Aminoácidos tienen por lo menos dos grupos ionizables en su estructura (son los grupos funcionales de su estructura general común).
C
+H3N
H
C
O
O-
C
H3
L-Alanina
C
O
O-
R
C
O
OH
R
NH3+
R
+ H+
NH2 + H+
R
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Propiedades Ácido-Base
El ácido carboxílico y el ion amonio (en amarillo y verde respectivamente) son los miembros protonados de esos equilibrios.
El grupo amino y el ion carboxilato son las bases conjugadas o aceptores de protones.
C
+H3N
H
C
O
OH
C
H3
L-Alanina
C
O
O-
R
C
O
OH
R
NH3+
R
+ H+
NH2 + H+
R
Ácido Carboxílico
Ion Amonio
Ion Carboxilato
Grupo Amino
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A pH biológico (7.4) los grupos carboxílicos existen casi completamente como su base conjugada el ion carboxilato (en blanco).
Al mismo pH, los grupos amino se encuentran como grupos protonados amonio (en verde).
Propiedades Ácido-Base
C
+H3N
H
C
O
O-
C
H3
L-Alanina
C
O
O-
R
C
O
OH
R
NH3+
R
+ H+
NH2 + H+
R
Ácido Carboxílico
Ion Carboxilato
Ion Amonio
Grupo Amino
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Propiedades Ácido-Base
Los aminoácidos se encuentran ionizados en soluciones acuosas como se puede observar en la estructura de la L-Alanina en el panel superior izquierdo.
Como al pH biológico contienen cargas positivas y negativas sobre la misma molécula, se dice que son iones dipolares, anfolitos o anfóteros (zwitterion). 
Pueden comportarse como ácidos o como bases.
C
+H3N
H
C
O
O-
C
H3
L-Alanina
C
O
O-
R
C
O
OH
R
NH3+
R
+ H+
NH2 + H+
R
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Propiedades Ácido-Base
En soluciones ácidas fuertes (la flecha roja hacia la izquierda del gráfico), el ion dipolar (en este caso la Alanina), capta un protón en su grupo carboxilato (en amarillo). Se comporta como base y el aminoácido adquiere carga positiva. 
En soluciones alcalinas fuertes (hacia la derecha del gráfico) el protón del ion amonio (en verde) es cedido al medio. Se comporta como ácido y el aminoácido se carga negativamente.
La carga neta de un aminoácido depende del pH del medio en el que se encuentra
disuelto.
C
+H3N
H
C
O
O-
C
H3
L-Alanina
C
+H3N
H
C
O
OH
C
H3
C
 H2N
H
C
O
O-
C
H3
[H+]
[H+]
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Propiedades Ácido-Base
Existe un valor de pH en el cual la disociación de cargas positivas y negativas se iguala y por lo tanto la carga neta es 0. Este valor de pH es el denominado Punto Isoeléctrico.
C
+H3N
H
C
O
O-
C
H3
Carga +
C
+H3N
H
C
O
OH
C
H3
C
 H2N
H
C
O
O-
C
H3
[H+]
[H+]
Carga -
Carga 0
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Péptidos y Proteínas
Propiedades Ácido-Base
Las propiedades ácido-básicas de los péptidos y las proteínas dependen mínimamente de los grupos carboxilo y amino terminales y fundamentalmente de los grupos ionizables de las cadenas laterales de los residuos de aminoácidos que las componen.
Del mismo modo como ocurre con los aminoácidos en forma individual, el pH influye sobre la carga neta de los péptidos.
A un pH superior al PI de una proteína, ésta estará cargada negativamente. A un pH inferior al PI tendrá carga positiva.
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Unión Peptídica
En los péptidos y proteínas los bloques constituyentes, los aminoácidos, están unidos por medio de enlaces covalentes que se establecen entre el grupo carboxilo de uno con el grupo amino de otro.
En el proceso de unión se pierde una molécula de agua y el enlace resultante es de tipo amida.
Al conformar las moléculas peptídicas los aminoácidos se convierten en residuos de aminoácidos.
C
H2N
H
C
O
OH
C
H3
L-Alanina
C
 N
H
C
O
OH
C
H3
L-Alanina
H
H
C
H2N
H
C
O
C
H3
C
 N
H
C
O
OH
C
H3
H
+
H2O
Enlace Peptídico
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Estructura del Enlace Peptídico
Es más rígido y corto que un enlace C-N simple.
Posee carácter parcial de doble enlace: no se permite giro alrededor del enlace -C-N-. No hay libertad de rotación en los enlaces que unen al carbono carbonílico y al nitrógeno.
Los átomos que participan (O, C, N, H) son co-planares. La rigidez generada por el enlace peptídico impone ciertas condiciones a las estructuras superiores de las proteínas.
El grupo de átomos alrededor del enlace peptídico puede adoptar dos configuraciones posibles: trans y cis.
El enlace peptídico tiene algunas propiedades muy importantes para la estructura de las proteínas
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Estructura del Enlace Peptídico
Átomo de Oxígeno
Átomo de Nitrógeno
Átomo de Carbono α
R
R
Carbono Carbonílico
Cadena Lateral
Átomos Co-planares del enlace peptídico
Enlaces de libre rotación
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Unión Peptídica
Si se unen dos aminoácidos se forma un dipéptido con una sola unión peptídica. 
Los péptidos y las proteínas tienen una dirección. El primer residuo es el que corresponde al extremo amino-terminal; el último es el que posee el carboxilo terminal.
C
H2N
H
C
O
OH
C
H3
L-Alanina
C
 N
H
C
O
OH
C
H3
L-Alanina
H
H
C
H2N
H
C
O
C
H3
C
 N
H
C
O
OH
C
H3
H
+
H2O
Dipéptido Alanil-Alanina
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Péptidos
Los aminoácidos presentes en los péptidos se llaman residuos de aminoácidos. Se nombran reemplazando los sufijos - ato, - ina de los aminoácidos libres por – ilo ó il. (glutamilo – leucilo – alanilo).
Por ejemplo el tripéptido formado por Alanina, Cisteina y Glicina se nombra: Alanil-Cisteinil-Glicina . La terminación ina de la Glicina denota que el carboxilo alfa de ella no participa en la formación de un enlace peptídico.
Como los péptidos tienen dirección, en el ejemplo anterior el residuo Alanilo es el que corresponde al extremo amino terminal (el comienzo del péptido).
La Glicina posee el carboxilo terminal, es decir que constituye el final de la molécula.
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Péptidos
En caso de ser tres los aminoácidos constituyentes, se forma un tripéptido, con dos enlaces peptídicos.
Una molécula con varios aminoácidos es un oligopéptido (menos de 20) y una con numerosos aminoácidos es un polipéptido (entre 20 y 50).
El límite entre polipéptidos y proteínas se ha establecido en un peso molecular de 6000 D ( el correspondiente a la Insulina que tiene unos 50 aminoácidos).
Cys
Tyr
Phe
Glu
Asp
Cys
S
S
Pro
Arg
Gli
H2N
COO-
1
2
3
4
5
6
7
8
9
 Este Oligopéptido (Nonapéptido) posee Cisteína en su comienzo y Glicina en su extremo final, carboxilo-terminal.
 Posee además un puente disulfuro entre las Cisteínas en posición 1 y 6.
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Hidrólisis
La ruptura de los enlaces covalentes peptídicos por medio de moléculas de agua se denomina Hidrólisis.
Se puede efectuar calentando a 110° en un fuerte medio ácido o básico o por medio de enzimas ( Enzimas Digestivas: Tripsina – Quimotripsina - Carboxipeptidasa).
En la hidrólisis se reconstituyen los grupos amino y carboxilo a partir de los cuales se forman los enlaces peptídicos.
Cys
Tyr
Phe
Glu
Asp
Cys
S
S
Pro
Arg
Gli
H2N
COO-
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
COO-
COO-
H2N
H2N
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Proteínas Conjugadas: Ejemplos
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Proteínas Niveles de Jerarquía Estructural
Estructura Primaria: secuencia de aminoácidos en una cadena polieptídica.
Estructura Secundaria: plegamiento de segmentos cortos contiguos (hasta 30 residuos) en unidades ordenadas.
Estructura Super-secundaria (Motifs): Combinación de estructuras secundarias.
Estructura Terciaria: disposición espacial de toda la estructura polipeptídica.
Dominios
Estructura Cuaternaria: Conformación en el espacio de una proteína con varias cadenas polipeptídicas.
Para comprender la organización y estructura de las proteínas, ésta se ha dividido en cuatro niveles de jerarquía estructural. Asimismo se describen un par de sub-categorías.
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Estructura Primaria
La estructura primaria de péptidos y proteínas se refiere al númer, al tipo y al orden de los residuos de aminoácidos presentes.
Es el orden lineal o secuencia de los residuos de aminoácidos comenzando por el extremo amino terminal y concluyendo por el extremo carboxilo terminal.
Consiste en la estructura covalente de los residuos y la localización de puentes disulfuro (cistinas).
El tipo de enlace característico es el enlace covalente.
La secuencia de aminoácidos condiciona la estructura tridimensional de la proteína.
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Estructura Secundaria
Consiste en las relaciones espaciales entre residuos cercanos entre sí en la estructura primaria que dan origen a ciertas regularidades locales en su conformación.
Es el ordenamiento espacial de los residuos próximos entre sí en la secuencia lineal que produce conformaciones regulares extendidas o arrolladas de segmentos de la cadena peptídica.
Estas estructuras son mantenidas por Puentes de Hidrógeno que constituyen la forma de enlace característica de este nivel estructural.
Existen dos conformaciones estructurales regulares más estables termodinámicamente, que se hallan con mayor frecuencia en las proteínas: la Hélice α (Alfa) y la lámina β (Beta).
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Estructura Secundaria
Hélice Alfa
Es una Estructura Secundaria común encontrada en proteínas globulares.
Su formación es espontánea. 
Se estabiliza por puentes de hidrógeno dentro de la misma cadena peptídica.
Estos se forman entre los Nitrógenos amídicos y los carbonilos que se encuentran a 4 residuos de distancia.
Los grupos R (cadenas laterales) se proyectan hacia el exterior en forma perpendicular al eje de la hélice.
Eje Central de la Hélice
Dirección del giro
Puentes de Hidrógeno
3,6 residuos
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Estructura Secundaria
Hélice Alfa
Las cadenas laterales (grupos R) se proyectan hacia afuera de la hélice.
Las proteínas del organismo (sólo contienen L-α aminoacilos) desarrollan hélices α dextro-rotatorias, mucho más estables.
Las hélices α se representan como cilindros como puede verse en la figura contigua.
Eje Central de la Hélice
Puentes de Hidrógeno
R
R
R
R
R
R
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Puentes de Hidrógeno
Átomo de Oxígeno
Átomo de Nitrógeno
Átomo de Carbono α
Estructura Secundaria
Lámina Beta (Antiparalela)
Conformadas por cadenas de residuos de aminoácidos extendidas, una adyacente a la otra, que forman una hoja plegada (ondulada).
Las cadenas de residuos adyacentes pueden tener la misma dirección (paralelas) o estar alineadas en dirección opuesta (antiparalelas).
Dirección de las Cadenas
Carbono carbonílico
Carbonilo
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Estructura Secundaria
El enlace entre N y Cα se denomina con la letra griega fi (Ф)y el enlace entre el Cα y el grupo Carbonilo se denomina psi (Ψ).
Las conformaciones secundarias ordenadas surgen cuando los ángulos de rotación de los enlaces covalentes adyacentes al enlace peptídico de los residuos de aminoácidos adoptan ciertos valores similares.
Cuando los ángulos fi tienen -57° y los psi -47°, el segmento del polipéptido adopta la conformación Hélice α.
Cuando estos ángulos tienen respectivamente -139° y +135°, se genera la Lámina β antiparalela.
Cuando los ángulos son de -119° y +113° se forma la Lámina β paralela (más extendida y menos estable que la anterior).
Los polipéptidos tienen además de estas conformaciones regulares segmentos de disposición al azar, bucles y asas, curvas, giros, con diferentes ángulos en los enlaces en los residuos involucrados.
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Estructura Super-Secundaria (Inglés: Motifs)
Son asociaciones definidas de elementos estructurales secundarios.
Combinaciones regulares de estructuras secundarias.
Los tipos de uniones que las caracterizan son los enlaces Puentes de Hidrógeno y las uniones hidrofóbicas.
Láminas β Paralelas
Hélice α
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Estructura Super - Secundaria (Inglés: Motifs)
Láminas β Paralelas
Hélice α
Estructura Beta-Alfa-Beta
NH2
Hélice Asa Hélice (Hélices Alfa )
Beta Hairpin
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Estructura Terciaria
Son las relaciones espaciales de residuos distantes entre sí en la secuencia primaria.
La forma general de plegado de una molécula única unida por enlaces covalentes.
El arreglo tridimensional de la molécula en el espacio.
Enlaces característicos: uniones hidrofóbicas en primer término; además puentes de hidrógeno, electrostáticas, fuerzas de Van Der Waals, puentes disulfuro.
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Dominios
Se definen como regiones de plegado particulares dentro de una misma proteína.
Son regiones compactas, semi-independientes que constan de unos 100 a 150 residuos 
Los diferentes dominios que forman parte de algunas proteínas pueden cumplir funciones o propósitos específicos dentro de la funcionamiento general de la proteína.
Enlaces característicos: uniones hidrofóbicas, par iónico, puentes de hidrógeno, Van der Waals.
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Proteínas Globulares y Fibrosas
Las proteínas globulares son aquéllas que guardan relaciones axiles (entre sus ejes) de no más de tres.
Son compactas y aproximadamente esféricas porque ninguno de sus ejes predomina sobre los otros. 
La mayor parte de las enzimas y las proteínas transportadoras de la sangre son globulares.
En cambio, las proteínas estructurales poseen conformaciones extendidas. Tienen relaciones axiles de 10 o más. 
En estas proteínas fibrosas, un eje predomina claramente sobre los demás.
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Estructura Cuaternaria
	Consiste en la asociación de dos o más estructuras polipeptídicas independientes, por medio de fuerzas no covalentes o por puentes disulfuro, para dar origen a una proteína oligomérica o multimérica.
NH3+
COO-
COO-
 Proteína Dimérica 
Formada por dos subunidades o protómeros diferentes señalados con las flechas.
Una unidad (en celeste) posee 5 hélices α.
La otra subunidad al frente (en color rosa) posee solo 4 hélices α.
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Estructura Cuaternaria
Las unidades peptídicas individuales de esta proteína se denominan subunidades y pueden ser idénticas o diferentes una de otra (homo y hetero-oligómeros).
Los tipos de enlaces que caracterizan este nivel estructural son: uniones hidrofóbicas, electrostáticas, puentes de hidrógeno, fuerzas de Van Der Waals, puentes disulfuro.
NH3+
COO-
COO-
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Desnaturalización
Consiste en la ruptura de las uniones que determinan la estructura secundaria terciaria y cuaternaria de una proteína. Pierde su conformación nativa.
En el proceso de desnaturalización se conserva la estructura primaria.
La proteína desnaturalizada pierde su actividad biológica (función), y se torna insoluble.
Agentes desnaturalizantes: calor, pH extremos, agentes químicos, detergentes,etc.
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Bibliografía
Devlin Thomas. Bioquímica Libro de Texto con aplicaciones clínicas. Ed. Reverté 2ª Edición (1989).
Stryer Lubert Bioquímica. Ed. Reverté 3ª edición (1990).
Kuchel Philip, Ralston Gregory. Bioquímica General. Mc Graw Hill 1ª edición (1994).
Roskoski jr, Robert. Biochemistry. Saunders Company 1st edition (1996).
Murray R, Granner D, Rodwell V. Harper Bioquímica ilustrada. 17ª ed. El Manual Moderno (2007). 
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Hay unos 300 aminoácidos en la naturaleza aproximadamente. Sin embargo sólo 20 forman parte de las proteínas del organismo. Son ellos los que tienen por lo menos un codón de DNA específico en el Código Genético. Hay algunos aminoácidos que no forman parte de las proteínas del organismo, pero que desarrollan funciones importantes. Por ejemplo, la Citrulina, la Ornitina y el Arginino-Succinato son intermediarios en el Ciclo de la Urea; la Tirosina es fundamental en la síntesis de hormonas tiroideas y el Glutamato en la producción de neurotrasmisores.
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	Entre las funciones más importantes de las proteínas figura la acción catalítica que es realizada por numerosa cantidad de enzimas que aceleran las reacciones químicas dentro del organismo.
	Dentro de las proteínas de transporte y almacenamiento se pueden mencionar la hemoglobina (transporta oxígeno), la albúmina, diversas globulinas, las lipoproteínas del plasma, la transferrina, la ferritina y la hemosiderina (transporte y almacenamiento de hierro). 
	Como ejemplos de soporte y función estructural encontramos al colágeno la elastina, la queratina. Las proteínas vinculadas a la defensa son las inmunoglobulinas. En el mecanismo de coagulación intervienen el fibrinógeno, la trombina y factores de coagulación.
	Las proteínas y péptidos involucrados en funciones regulatorias son las hormonas. Existen además numerosas proteínas que forman parte de las membranas que funcionan como receptores y canales.
	Dentro de las que tienen funciones contráctiles se encuentran la actina y miosina de las fibras musculares, la tubulina.
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	Al átomo de Carbono Central Alfa, están unidos en forma covalente, un grupo ácido carboxílico, un grupo amino, un átomo de Hidrógeno y una cadena lateral que en este caso en la molécula del aminoácido Glicina corresponde a un solo átomo de Hidrógeno.
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	Un Carbono es asimétrico cuando está unido por sus cuatro valencias a átomos o grupos de átomos diferentes.
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	Los isómeros ópticos son denominados enantiómeros o enantiomorfos.
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Clasificación de los Aminoácidos:
	Cada uno de los 20 aminoácidos encontrados en las proteínas del organismo, puede ser distinguido por la sustitución en su cadena lateral o grupo R unido al Carbono Alfa. Estas cadenas laterales pueden ser hidrofóbicas o hidrof´licas. Los aminoácidos hidrofóbicos tienden a repeler el entorno acuoso y por ello tienden a localizarse en el interior de las proteínas; estos no se ionizan ni participan en la formación de puentes de Hidrógeno. En cambio aquéllos con cadenas laterales hidrofílicas tienden a interactuar con el entorno acuoso, están a menudo involucrados en la formación de puentes de Hidrógeno, y se los encuentra predominantemente en la superficie externa de las proteínas y en los centros activos de las enzimas.
	La Glicina es el aminoácido más sencillo. Su cadena lateral es muy pequeña. Está representada por un solo átomo de Hidrógeno. No tiene Carbono Asimétrico. Por ello, no tiene actividad óptica (se dice que es ópticamente inerte). 
	Existen 4 aminoácidos con cadenas laterales hidrocarbonadas, alifáticas: la Alanina que tiene 3 carbonos, la Valina que tiene 5 carbonos, la Leucina y la Isoleucina (que son isómeros) que poseen 6 carbonos. Los grupos R de estos 4 aminoácidos tienden a formar uniones hidrofóbicas y a
localizarse en el interior de las proteínas, alejados de las moléculas de agua del entorno. La Valina, la Leucina y la Isoleucina son denominados aminoácidos de Cadena Ramificada. Son importantes en el tejido muscular.
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	Tres son los aminoácidos aromáticos. La Fenilalanina consiste en un grupo fenilo unido a la estructura de la Alanina. La Tirosina con un oxhidrilo unido al anillo aromático. Y el Triptofano que posee un anillo indólico unido a un resto similar a la Alanina. Los aminoácidos aromáticos son hidrofóbicos y tienden a ubicarse en el interior de las proteínas. El único que posee cierta polaridad es la Tirosina debido a la presencia del oxhidrilo fenólico.
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	Dos son los aminoácidos que tienen un átomo de azufre en su estructura. La Cisteína que tiene tres átomos de carbono, posee un grupo Tiol que suele ubicarse en los sitios activos de muchas enzimas. El grupo Tiol le confiere a la Cisteína cierta polaridad, como el caso del grupo fenólico de la Tirosina. El dímero oxidado de dos moléculas de Cisteína es el aminoácido derivado Cistina. La Metionina que posee 5 aminoácidos, tiende a ubicarse en el interior de las proteínas dado que su cadena lateral es hidrofóbica. Es un proveedor de metilos en el metabolismo celular.
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	Cuatro aminoácidos son ácidos di-carboxílicos o sus derivados. El ácido aspártico de 4 carbonos y el ácido glutámico de 5 carbonos, tienen grupos ácidos carboxílicos en su cadena lateral. Estos se encuentran ionizados a ph fisiológico (denominándose aspartato y glutamato respectivamente). Estas cadenas laterales pueden formar enlaces iónicos, y actuar como aceptores de Hidrógenos. Las amidas respectivas son la Asparagina y Glutamina. Estos aminoácidos tienen grupos polares amida. Los cuatro aminoácidos mencionados, son hidrofílicos y tienden a ubicarse en el exterior de las proteínas.
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	Tres aminoácidos tienen cadenas laterales nitrogenadas básicas y polares. La lisina, un aminoácido de 6 carbonos, tiene un segundo grupo amino unido al carbono Epsilon (grupo epsilon amino). La Arginina contiene un grupo guanidino unido al esqueleto carbonado en la cadena lateral del aminoácido. Tanto la Lisina como la Arginina tienen cadenas laterales que se cargan positivamente al ph fisiológico. Pueden formar enlaces iónicos y por sus grupos hidrofílicos tienden a ubicarse en la superficie de las proteínas. La Histidina contiene un grupo Imidazol que es un buen aceptor de protones por sus átomos de Nitrógeno. Debido a la reactividad de este grupo la Histidina suele localizarse en los sitios activos de muchas enzimas.
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	Dos aminoácidos contienen grupos alifáticos (no aromáticos) hidroxílicos, es decir funciones alcohólicas. La Serina, un aminoácido de 3 carbonos, tiene una función alcohólica primaria. La Treonina de 4 carbonos con un alcohol secundario. Estos aminoácidos que tienen cierta polaridad, tienden a ubicarse en la superficie de las proteínas. La Serina es el residuo que se fosforila más comunmente en las proteínas, la Treonina es el segundo y la Tirosina el tercero.
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	El último de los aminoácidos a considerar de los que están codificados genéticamente es la Prolina. Tiene una estructura cíclica pero no es aromática. Su átomo de Nitógeno está unido a dos átomos de carbono. Por ello, la Prolina es considerada un iminoácido. Es hidrofóbica pero no se encuentra en el interior de las proteínas tan frecuentemente como la Leucina o la Valina. Así se completó la descripción de los 20 aminoácidos que forman parte de las proteínas del organismo.
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	Además de los 20 aminoácidos que forman parte de las proteínas, una serie de aminoácidos que se forman a partir de ellos se encuentran en el organismo. Se denominan aminoácidos derivados. La Cistina se encuentra en las proteínas que presentan puentes disulfuro. La Hidroxiprolina e Hidroxilisina son propios del Colágeno. La Desmosina y la Isodesmosina se encuentran en la Elastina. Y el Gama carboxiglutamato forma parte de la Protrombina importante en el proceso de coagulación.
Existen además aminoácidos que no forman parte de las proteínas pero que efectúan funciones importantes en el organismo. La ornitina, citrulina y arginino-succinato se encuentran en el ciclo de la urea. La mono y diyodotirosina son precursores de las hormonas tiroideas. La homocisteína, la homoserina y la dihidroxifenilalanina son precursores de aminoácidos y otros compuestos. La taurina se combina con los ácidos biliares. El ácido gama aminobutírico funciona como neurotrasmisor. La β Alanina es componente de coenzimas como la coenzima A.
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	Los valores de PI de las proteínas son difíciles de calcular en base a los Pk de sus grupos R. Pero se pueden medir en forma experimental observando el Ph en el cual la proteína no se mueve en un campo eléctrico.
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	En la figura se puede observar parte de una cadena polipeptídica extendida. Se aprecia un enlace peptídico encerrado con sus átomas coplanares y también los enlaces de los carbonos alfa con el carbono del grupo carbonilo y con el átomo de nitrógeno. Estos enlaces son de libre rotación. Por ello, la cadena polipeptídica extendida constituye una estructura semi-rígida, porque parte de los átomos de su esqueleto están mantenidos en una relación en el mismo plano, unos con otros.
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	Las proteínas que sólo están constituidas por residuos de aminoácidos se denominan proteínas simples. Aquellas que además presentan otros compuestos en su estructura se llaman proteínas conjugadas. En la tabla se pueden observar distintas clases de proteínas conjugadas con sus respectivos grupos prostéticos (porción no aminoacídica) y ejemplos ilustrativos.
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También la estructura primaria de un péptido o proteína incluye la naturaleza y posición de cualquier derivado covalentemente unido.
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	La estructura secundaria depende de las propiedades físicas y químicas de los residuos de aminoácidos que constituyen la cadena polipeptídica, y también a las condiciones de la solución donde se encuentra disuelta la proteína. 
El enlace peptídico es rígido, no rota, porque tiene un carácter parcial de doble enlace. Los enlaces adyacentes que pueden rotar libremente toman distintos ángulos según los residuos de aminoácidos involucrados en la unión peptídica. Según los ángulos denominados fi y psi, se configuran las diferentes conformaciones regulares que constituyen la estructura secundaria.
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La hélice alfa es una estructura secundaria común encontrada sobre todo en las proteínas globulares. La hélice puede ser dextrógira (la más estable) o levógira. Su formación es espontánea y estabilizada por puentes de Hidrógeno establecidos entre el grupo carbonilo de un enlace peptídico, y el N correspondiente al enlace peptídico del cuarto residuo siguiente. Por cada vuelta de 360° tiene 3,6 residuos. La distancia entre dos átomos de Carbono alfa adyacentes es de 1,5 Angstroms. El paso de rosca es de 4,5 Angstroms. Los enlaces peptídicos son paralelos al eje de la Hélice. La distancia entre los átomos que intervienen en el puente de Hidrógeno es de 2,9 Angstroms (distancia óptima para su formación). Los grupos de las cadenas laterales se proyectan perpendicularmente desde el eje de la hélice hacia el exterior.
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	La estabilidad de las hélices alfa que se genera por los puentes de hidrógeno es completada por fuerzas de Van der Waals en el centro de la estructura que está sólidamente empaquetada. Estos tipos de enlaces proveen la fuerza impulsora que favorece su formación desde el punto de vista termodinámico.
No todos los aminoácidos favorecen la formación de hélices alfa debido fundamentalmente a limitaciones estéricas de los grupos R (cadenas laterales). Esto es particularmente evidente en la Prolina. En este iminoácido, su particular estructura (ausencia de libre rotación en el enlace N-Cα), restringe significativamente el movimiento adyacente a la unión peptídica, de modo que interfiere con la extensión de la hélice. Así, cuando está presente la prolina interfiere la conformación de la hélice y genera una curvatura.
Dos o más hélices pueden combinarse formando una especie de cable cuya estructura le otorga resistencia mecánica a la proteína y se encuentra en la queratina (pelos uñas y piel), en la miosina (músculos) y en la fibrina (coágulos).
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	Los residuos de la Lámina β forman un patrón en zig-zag cuando se los observa de costado. Las cadenas laterales de los residuos adyacentes están orientadas en direcciones opuestas. El esqueleto de esta estructura es mucho más extendido que la hélice α. La estabilidad es provista por los puentes de hidrógeno que se generan entre los carbonilos y los hidrógenos de las amidas de los enlaces peptídicos. En la figura de la pantalla falta graficar los átomos de hidrógeno involucrados en el enlace. La línea quebrada roja entre los carbonilos y los átomos de N representa el puente de hidrógeno. Las láminas β que interactúan pueden disponerse siguiendo la misma dirección (amino-carboxilo) de modo de conformar una lámina β paralela, o bien tener sentidos contrarios, constituyendo una lámina β antiparalela que es la que se encuentra graficada en la pantalla. En los gráficos suelen presentarse como flechas aplanadas que apuntan en la dirección amino-carboxilo.
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	En una proteína globular tipo, la mitad de los residuos forman estructuras secundarias regulares, y la otra mitad forma vueltas, giros, asas y curvas y otros tipos de conformación más extendida. Las vueltas y giros son segmentos cortos de aminoácidos que unen dos unidades de estructuras secundarias regulares (dos láminas β antiparalelas por ejemplo). Un giro β involucra cuatro residuos. En él el primero y el cuarto residuos se encuentran unidos por un puente de hidrógeno haciendo que la cadena experimente un giro de 180 grados. En las vueltas β con frecuencia están presentes la Prolina y la Glicina. En cambio, las asas o bucles son segmentos que contienen más residuos de los que son necesarios para conectar regiones adyacentes. Su conformación es irregular pero pueden cumplir funciones importantes en las proteínas. Pueden contener residuos que sean relevantes en la función catalítica de enzimas, por ejemplo. 
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A pesar de que cada proteína se pliega en una conformación única propia de cada secuencia de residuos de aminoácidos que constituyen su estructura primaria, si se comparan las estructuras espaciales de diferentes proteínas, se pueden encontrar disposiciones similares en la ubicación y ordenamiento de sus estructuras secundarias. Así pueden existir varios patrones: 
Estructura todo alfa: Consistente en varias hélices alfa que están unidas por pequeños segmentos de cadenas polipeptídicas lo que permite a las hélices plegarse sobre sí mismas y generar una conformación globular. Ejemplos: Lisozima, mioglobina, subunidades de la hemoglobina.
Estructura α/β tipo barril β: En esta configuración las hojas plegadas β se disponen enrrolladas en el centro, e interconectadas por hélices α en el exterior. Ejemplos: en algunas enzimas como la triosa fosfato isomerasa y la piruvato quinasa se observa esta configuración.
Estructura α/β tipo β clásica retorcida: Similar a la anterior con hojas β en el centro y hélices α en el exteriror. Ejemplos: también se pueden observar estas conformaciones en algunas enzimas como en el dominio 1 de la Lactato deshidrogenasa y en el dominio 2 de la fosfoglicerato quinasa.
Estructura todo β: Se observa en la Superóxido dismutasa y en dominios de las inmunoglobulinas.
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	Los motivos Hélice Asa Hélice que son intermediarios entre estructuras secundarias y terciarias se denominan estructuras supersecundarias. Muchas de estas asas se disponen en la superficie de las proteínas (son segmentos con aminoacilos hidrófilos). Las asas no tienen una regularidad estructural como las hélices o láminas pero poseen una cierta conformación específica mantenida por puentes de hidrógeno, uniones salinas e interacciones hidrofóbicas. Las proteínas también tienen segmentos caracterizados por una elevada variabilidad en su conformación, segmentos de disposición al azar generalmente frecuentes en los extremos amino y carboxilo terminal. Estas regiones desordenadas pueden transformarse en porciones ordenadas al unirse a otra molécula modificando la estructura y función de toda la molécula proteica.
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	La estructura terciaria es la conformación tridimensional completa de un polipéptido. Las hélices alfa, láminas beta, curvas, asas, giros y segmentos al azar se disponen en el espacio formando dominios. Estos dominios se relacionan entre sí conformando así la forma global de la proteína.
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	Las cadenas polipeptídicas a veces se pliegan en regiones compactas semi-independientes denominadas dominios. Cada uno de ellos tiene una estructura espacial esferoidal, con un interior hidrófobo y un exterior polar. En una proteína que cuenta con varios dominios, estos se encuentran unidos por segmentos polipeptídicos sin estructura secundaria regular (con disposición al azar). Los diferentes dominios que forman parte de una proteína, pueden tener un movimiento relativo y/o un propósito funcional particular. Por ejemplo, un dominio de una enzima puede unirse a un sustrato mientras que otro se une a una coenzima; las proteínas que son receptores, tienen dominios que se unen a sus ligandos específicos. En proteínas multi-funcionales cada dominio puede desempeñar funciones diferentes. 
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Se refiere a la posición en el espacio y medios de unión de las cadenas polipeptídicas de una proteína que posee más de una cadena. Es decir el modo como están conformadas e interactúan las subunidades de una proteína oligomérica. Cada una de las subunidades denominas protómeros establece una relación espacial con las otras. Ejemplos: hemoglobina, enzimas como la Aspartato Transcarbamilasa, cubierta del virus de polio. 
Una proteína con dos cadenas se denomina dimérica. Si las dos cadenas tienen idéntica composición, se dice que la proteína es homo-dimérica. Si los polipéptidos constituyentes son diferentes, estamos en presencia de un hetero-dímero. Para nominar las subunidades o protómeros se utilizan las letra griegas α,β,γ, etc. Por ejemplo la hemoglobina normal del adulto es una proteína hetero-tetramérica porque tiene dos subunidades α y dos β.
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	Las subunidades se mantienen unidas fundamentalmente por interacciones no covalentes. Las más importantes son las uniones hidrofóbicas que se establecen entre los residuos de aminoácidos con cadenas laterales no polares que se proyectan al interior de la molécula. También contribuyen a mantener la estructura los puentes de hidrógeno, y los puentes salinos entre las cadenas laterales de Aspartato y Glutamato y las que tienen cargas opuestas (Arginina, Histidina y Lisina). Aunque individualmente estos enlaces con débiles con especto a los enlaces covalentes, considerados en conjunto confieren a la estructura una particular estabilidad. Algunas proteínas poseen puentes disulfuro que también contribuyen a estabilizar su estructura cuaternaria. Un claro ejemplo lo constituyen las inmunoglobulinas.
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	La forma en que se pliegan las proteínas para adquirir su estructura nativa biológicamente activa se establece por razones termodinámicas. La conformación final de la proteína es aquella que resulta más favorecida desde el punto de vista energético. El plegamiento de las proteínas ocurre en etapas. Primero, cuando el polipéptido ha sido recién sintetizado por los ribosomas, los segmentos cortos de residuos se pliegan formando las estructuras secundarias regulares que hemos descripto. Seguidamente las fuerzas que impulsan las interacciones hidrofóbicas conduce a los segmentos no polares hacia el interior de la molécula alejados de las moléculas de agua. Los segmentos de estructura secundaria se reordenan para adoptar la conformación definitiva madura de la proteína. En todo este proceso secuencial existe cierta flexibilidad en el modo en que se van ordenando los diferentes segmentos. Finalmente en las proteínas con estructura cuaternaria, cada protómero se pliega para obener su
conformación final antes de vincularse con las otras subunidades. En las células existen proteínas que ayudan al plegamiento de las cadenas polipeptídicas. Estas proteínas auxiliares se denominan chaperones.