Bioquímica general

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Bioquímica general

Alberto Gómez & Laura del Olmo 1º de Medicina

Alberto Gómez & Laura del Olmo 1

Bioquímica general

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

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])
[ A−]
pH = pK + log
[ AH ]
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

[ Base]
pH = pK + log
[ Ácido]

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)- HPO42- -(3)- PO43-

(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 - Según su composición
transportadora 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 • Prolina = su cadena lateral se
encuentra directamente unida al Cα
• Alanina 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-CβH2-COO- = β-carboxilo

II. Según la NATURALEZA de los GRUPOS FUNCIONALES que se
encuentran dentro de las CADENAS LATERALES
- Alifáticos - Cíclicos

- Aromáticos = benceno - Carboxílicos

- Azufrados - Aminos

- *Hidroxílicos* = los más - Imidazol
importantes porque permiten unir el
P, lo que determina que las …
cadenas metabólicas funcionen o
no

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 Alanina Valina Leucina Isoleucina Prolina
(Gly, G) (Ala, A) (Val, V) (Leu, L) (Ile, I) (Pro, P)

Aminoácidos con cadenas laterales aromáticas

Fenilalanina Tirosina Triptófano
(Phe, F) (Tyr, Y) (Trp, W)

Aminoácidos con cadenas laterales azufradas

Cisteína Metionina
(Cys, C) (Met, M)

Aminoácidos con cadenas laterales hidroxiladas


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Serina Treonina
(Ser, S) (Thr, T)

Aminoácidos con cadenas laterales básicas

Lisina Arginina Histidina
(Lys, K) (Arg, R) (His, H)
pKa=10.8 pKa=12.5 pKa=6.0

Aminoácidos con cadenas laterales ácidas y sus amidas respectivas

Aspartato Glutamato Asparagina Glutamina
(Asp, D) (Glu, E) (Asn, N) (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 b) (-) Levógiro = hacia la
derecha 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. – OH
C
O 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


Bioquímica general
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


Bioquímica general
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 positivamente
Desde 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

Bioquímica general
• 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)


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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

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


Bioquímica general
- 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 cabello rizado 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 de un grupo fosfato (P) regula la
actividad enzimática
- HIDROXILACIÓN
- METILACIÓN: adición de un grupo
- FOSFORILACIÓN (una de las metilo metilcisteína, metilserina
reacciones químicas más
importantes del organismo): adición - 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


Bioquímica general

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
60 simples > 40 dobles
• 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


Bioquímica general

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 • Grupos amino y carboxilo de las
cadenas laterales (R)
• α-carboxilo
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


Bioquímica general
• 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) - Glicina (Gly)

- Cisteína (Cys)

ANTIBIÓTICOS = PÉPTIDOS
Valinomicina: rompe la pared D de las bacterias


Bioquímica general
- 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 coincidir con 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
¿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
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
- 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 2 tipos (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
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
• También en las proteínas fibrosas
Subtipos de α-hélice:

- Hélice 310

- Hélice Л


BIOQ GENERAL
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:

31

BIOQ GENERAL
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 +
32

BIOQ GENERAL
0
- pH = pI no hay carga neta (q )
- 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 fuerza de 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.

33

BIOQ GENERAL
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 / r2

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
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BIOQ GENERAL
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

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BIOQ GENERAL
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 plegadas son
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.

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BIOQ GENERAL

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 de defensa
• función hormonal • función de movimiento
• función de reconocimiento de señales • función de reserva
• función de transporte • transducción de señales
• función estructural • 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 CONTRÁCTILES DEFENSA UNIÓN AL O2
EXTRACELULAR
COLÁGENO ACTINA INMUNO- HEMO-
GLOBULINAS GLOBINA
ELASTINA MIOSINA
(transporte y
QUERATINA (componentes del almacenamiento)
citoesqueleto de las
células del TJ
muscular, huso
mitótico…)

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+…)
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BIOQ GENERAL
- Composición:

• Glúcidos
o Minoritarias = lamininas y
• Proteínas = COLÁGENO, proteoglicanos
ELASTINA y QUERATINA
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

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• 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 o tropocolágeno dextrógiro
α)

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BIOQ GENERAL
• 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
dispondrán intentando 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
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BIOQ GENERAL
*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)

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• 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)

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