Aminoácidos y Proteínas Premedico Universidad Cooperativa de Colombia

1. AMINOÁCIDOS

2. Aminoácidos
Estructura de un Aminoácido
Un aminoácido es una molécula
orgánica con un grupo amino y un grupo
carboxilo.
α
Al Carbono α se unen:
•Un grupo amino (NH2)
•Un grupo carboxilo (COOH)
•Un hidrógeno (H+)
•Una cadena lateral o grupo R
Los α-aminoácidos son los monómeros
que conforman las proteínas
En los genes de todos los organismos
están codificados los mismo 20
aminoácidos diferentes.

3. Aminoácidos
Clasificación de los Aminoácidos
De acuerdo a su Obtención por el Organismo
Esenciales
No Esenciales
Valina (Val, V)
Alanina (Ala, A)
Leucina (Leu, L)
Prolina (Pro, P)
Treonina (Thr, T)
Glicina (Gly, G)
Lisina (Lys, K)
Serina (Ser, S)
Triptófano (Trp, W)
Cisteína (Cys,C)
Histidina (His, H)
Asparagina (Asn, N)
Fenilalanina (Phe, F)
Glutamina (Gln, Q)
Isoleucina (Ile, I)
Tirosina (Tyr, Y)
Arginina (Arg, R)
Aspartato (Asp, D)
Metionina (Met, M)
Glutamato (Glu, E)

4. Aminoácidos
Clasificación de los Aminoácidos
Aminoácidos Esenciales: Mnemotecnia
Fer HIzo un Lío Tremendo y Valentina Le Metió un Triptófano
Metionina
Triptófano
Leucina
Valina
Treonina
Lisina
Isoleucina
Histidina
Fenilalanina
Arginina
Arginina e Histidina solo son
esenciales en periodos de
crecimiento
celular,
la
infancia, la lactancia y la
enfermedad

5. Aminoácidos
Clasificación de los Aminoácidos
Alifáticos
Polares con
Carga
Negativa
Polares con
Carga
Positiva
Aromáticos
De
acuerdo a
sus Grupos
“R”
Polares sin
Carga

6. Aminoácidos
Clasificación de los Aminoácidos
Alifáticos
Fuerte carácter hidrofóbico
La glicina es el aminoácido
más pequeño
La Glicina y la Prolina
dificultan
el
plegado
proteico.
La Metionina
azufre.
contiene

7. Aminoácidos
Clasificación de los Aminoácidos
Aromáticos
Absorben fuertemente la
luz UV
La Tirosina contiene un
grupo
OH,
es
un
aminoácido hidroxilado.

8. Aminoácidos
Clasificación de los Aminoácidos
Polares sin carga
La Serina y la Treonina
aminoácidos hidroxilados
son
La Asparagina y la Glutamina son las
amidas del Aspartato y el Glutamato.
La Cisteína contiene azufre.
Dos Cisteínas pueden oxidarse y
formar un enlace disulfuro o el
“nuevo” aminoácido Cistina.

9. Aminoácidos
Clasificación de los Aminoácidos
Polares con carga positiva
La cadena lateral de la Histidina
puede estar protonada (carga
positiva) o desprotonarse (carga
0) a pH fisiológico, por lo que
puede participar en la catálisis
enzimática

10. Aminoácidos
Clasificación de los Aminoácidos
Polares con carga negativa

11. Aminoácidos
Estereoquímica de los Aminoácidos
Los Isómeros son compuestos que
tienen la misma fórmula
molecular pero diferente fórmula
estructural y, por tanto, diferentes
propiedades
Los Estereoisómeros
son isómeros que tienen la
misma fórmula molecular y la misma
secuencia de átomos enlazados, pero
difieren en la orientación
tridimensional de sus átomos en el
espacio.

12. Los Enantiómeros son estereoisómeros que se
relacionan entre sí por una reflexión: son
imágenes especulares entre sí, y no son
superponibles

13. Moléculas quirales: imagen especular
no superponible de las manos

14. Aminoácidos
Estereoquímica de los Aminoácidos
La existencia de Enantiómeros se explica
por la presencia de centros quirales
(Carbono
que
posee
unidos
4
sustituyentes DISTINTOS )
El Carbono α de los aminoácidos es un
Carbono quiral. La glicina no tiene
carbono quiral
El número de estereoisómeros de un
compuesto quiral dependerá del número
de centros quirales, según la fórmula→ 2n
n= número de centros quirales
Si el grupo amino se encuentra a la
derecha son “D” aminoácidos si esta a la
izquierda son “L” aminoácidos. Esta es la
proyección de Fischer.
La proyección de Fischer es una
disposición arbitraria en base a un grupo
funcional específico.

15. Aminoácidos
Zwitterion
Ión dipolar de un aminoácidos
que se forma al disolverse en
agua.
La forma zwitterionica puede
actuar como ácido o como base
Los aminoácidos son Anfóteros;
específicamente Anfolitos
El pKa del grupo carboxílo es de
aproximadamente 2 y el del
grupo
amino
de
aproximadamente 10.
Un aminoácido tiene carga positiva a un pH por
debajo de su pI y tiene carga negativa a un pH
por encima de su pI.
El punto isoeléctrico (pI) de un
aminoácido es el pH al cual el aa
tiene carga neta 0.

16. Aminoácidos
Zwitterion
El punto isoeléctrico (pI) de un aminoácido es el pH al cual el aa tiene carga neta 0.
Escala de pH
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Punto Isoeléctrico
H+
H+
H+
H+
H+
H+ H +
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+ H +
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+ H +
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H + H+
H+
H+
H+
H+
H+
Un AA tiene carga positiva a un pH por debajo de su pI y tiene carga negativa a un pH por encima de su pI.

17. PÉPTIDOS

18. Péptidos
Enlace Peptídico
Un péptido es el producto de unión de
dos o más aminoácidos
El enlace peptídico es el enlace covalente tipo
amida que se forma entre el grupo α-carboxilo
de un aminoácido y el α-amino de otro.
La reacción es una condensación con
eliminación de una molécula de agua
Los aminoácidos que conforman el péptido
pasan a denominarse residuos de
aminoácidos.

19. Péptidos
Enlace Peptídico
Los péptidos presentan en un extremo un grupo amino sin reaccionar
(amino terminal o N-terminal) y en el otro un carboxilo sin reaccionar
(carboxilo terminal o C-terminal)

20. Péptidos
Estructura del Enlace Péptidico
Tiene carácter parcial de doble
enlace, por lo que es muy rígido.
Se comporta como un híbrido de
resonancia.
La configuración trans está mas
favorecida; la cis esta impedida
estéricamente.
-
+
El Oxígeno carbonílico tiene
carga parcial negativa y el
Nitrógeno amida carga parcial
positiva, por tanto el enlace tiene
carácter polar

21. Péptidos
Estructura del Enlace Péptidico
Solo es posible la rotación alrededor
de los enlaces N-Cα y Cα-C, por tanto
tiene limitada capacidad de rotación

22. Péptidos
Características del Enlace Péptidico
• Es un enlace covalente
• Es un enlace amida
• Tiene carácter parcial de doble
enlace
• Predomina la configuración
trans
• Tiene carácter polar
• Tiene limitada capacidad de
rotación

23. PROTEÍNAS

24. PROPIEDADES DE LAS PROTEÍNAS

25. Propiedades de las Proteínas
• Macromoléculas más abundantes
• Presentes en todas las células
• Polímeros compuestos por monómeros (aminoácidos)
• Estructuras y Funciones diversas
• Organización jerárquica

26. Estructura Primaria
Estructura Primaria
“Sucesión de residuos de aminoácidos en la
cadena polipeptídica, que a su vez esta
determinada por la secuencia de bases en el gen”
La secuencia es única para cada proteína
Determina la estructura tridimensional de las
proteínas y por lo tanto su función
La estructura es estabilizada por:
•Enlace Peptídico

27. Estructura Secundaria
Estructura Secundaria
“Conformación de los residuos de
aminoácidos adyacentes en la cadena
polipeptídica, es decir el plegado
regular local de la estructura
primaria”
“Corresponde al arreglo espacial de
los residuos de AA adyacentes en
una cadena polipeptídica que se
repite de forma regular dando
origen a una estructura periódica”

28. Estructura Secundaria
α- Hélice
Hélice Dextrógira
Grupos R externos

29. Estructura Secundaria
α- Hélice
La estructura es estabilizada por:
•Puentes de hidrógeno
intracatenarios cada 4 residuos
La estructura es desestabilizada por:
1. Tendencia de cada residuo a formar hélice α
2. Interacciones entre grupos R (residuos con carga
consecutivos)
3. Volumen de los grupos R
4. Presencia de Prolina y Glicina
5. Interacción entre los residuos de los extremos y el
dipolo inherente a la hélice

30. Estructura Secundaria
Laminas β
La estructura es estabilizada por:
•Puentes de hidrógeno

31. Estructura Secundaria

32. Estructura Secundaria

33. Estructura Secundaria
Rodopsina

34. Estructura Terciaria
Estructura Terciaria
“
Plegamiento tridimensional de la cadena polipeptídica en una forma
compacta y globular, describiendo las relaciones espaciales entre los
AA de la cadena”
Acerca residuos distantes en la estructura primaria

35. Estructura Terciaria
Fuerzas que estabilizan la Estructura Terciaria
· Los enlaces covalentes pueden deberse a
1. la formación de un puente disulfuro entre dos cadenas laterales
de Cys
2. la formación de un enlace amida (-CO-NH-) entre las cadenas
laterales de la Lys y un AA dicarboxílico (Glu o Asp).
· Los enlaces no covalentes pueden ser de cuatro tipos:
1. fuerzas electrostáticas entre cadenas laterales ionizadas, con cargas
de signo opuesto
2. puentes de hidrógeno, entre las cadenas laterales de AA polares
3. interacciones hidrofóbicas entre cadenas laterales apolares
4. fuerzas de polaridad debidas a interacciones dipolo-dipolo

36. Estructura Terciaria
Fuerzas que estabilizan la Estructura Terciaria
La estructura es estabilizada por interacciones no covalentes como las interacciones
electrostáticas, los interacciones hidrófobas, los puentes de hidrógeno, las fuerzas de van
der Waals y por interacciones covalentes como los enlaces disulfuro

37. Estructura Terciaria
Fuerzas que estabilizan la Estructura Terciaria

38. Estructura Terciaria
Factores que afectan el plegado
Desnaturalización: proceso por el cual se pierde
la estructura nativa de una proteína junto con
la mayoría de sus propiedades específicas
• pH
• Temperatura
• Moléculas orgánicas
─
─
─
─
─
Alcohol, acetona
Urea
Cloruro de Guanidino
Detergentes
Agentes reductores (mercaptoetanol)
Los enlaces peptidicos y puentes disulfuro
no suelen ser afectados (a menos que se use
un agente reductor en el caso de los
puentes disulfuro)

39. Estructura Cuaternaria
Estructura Cuaternaria
Esta estructura informa de la unión, mediante enlaces débiles (no covalentes)
de varias cadenas polipeptídicas con estructura terciaria, para formar un
complejo proteico. Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre
de protómero.

40. Estructura de las Proteínas

41. Funciones de las Proteínas

43. Clasificación
Clasificación de las Proteínas
• Según su Función:
•
•
Estructural→ Queratina, Elastina
Enzimática→ DNA polimerasa III
Defensa→ Inmunoglobulinas
Hormonal→ Insulina
• Transporte→ Transferrina
• Reserva→ Ferritina

44. Clasificación
Clasificación de las Proteínas
• Según su Composición química:
•
Simples → Albúmina
•
Conjugadas Grupos Prostéticos
• Nucleoproteínas → Ribosomas
• Lipoproteínas → HDL
• Hemoproteínas → Hemoglobina
• Flavoproteínas → Succinato Deshidrogenasa
• Glicoproteínas → Inmunoglobulinas
• Metaloproteínas → Ceruloplasmina
• Fosfoproteínas → Caseina

45. Clasificación

46. Clasificación
Clasificación de las Proteínas
• Según su Forma:
•
Fibrosas → Colágeno
• Globulares→ Enzimas → Quimotripsina

47. Clasificación
Clasificación de las Proteínas
• Según el Número de subunidades: Criterio funcional
• Monoméricas → Mioglobina
•
Oligoméricas→ Hemoglobina
Formada por 4 subunidades

48. ALGUNAS PROTEÍNAS DE
IMPORTANCIA FISIOLÓGICA

49. Proteínas de Importancia Fisiológica
• α- queratinas
AA Principales
Estructura
Secundaria
Pequeños sin
carga
Cisteina
α-hélice
Queratinas
Estructura Suprasecundaria
•Protofilameneto
•Protofibrilla
•Filamneto Intermedio
Funciones
Estructura de piel,
pelo, lana, uñas,
plumas, pinzas, etc
• β- queratinas
AA Principales
Estructura
Secundaria
Estructura Suprasecundaria
Funciones
Muy pequeños
sin carga
No hay
Cisteina
Conformación
β
Lámina plegada
antiparalela
Estructura de seda e
hilos de araña

50. Proteínas de Importancia Fisiológica
Colágeno
• Glicina = 35%
Alanina = 11%
Gly – X – Y
• Prolina e Hidroxiprolina (Hyp) = 21%
• Hyp es sintetizada por la Prolil 4-hidroxilasa
que requiere A. ascórbico. Deficiencia → Escorbuto
•
•
•
•
Hélice levógira 3,3 residuos/vuelta
Unión de 3 hélices → Tropocolágeno
Tropocolágeno ordenado → Fibrilla
Varias Fibrillas → Fibras
• Entrecruzamiento por enlaces covalentes
Formados por Lisina o Hidroxilisina

51. Proteínas de Importancia Fisiológica
Elastina
•
La unidad básica se llama tropoelastina, rica en glicina
y alanina.
•
La tropoelastina consiste en segmentos de hélices (no
α) ricos en glicina separado por cortas regiones de
lisina y alanina.
•
Se forman entrecruzamiento covalentes de 2 tipos:
• Desmosina (entre 4 lys)
• Lisilnorleucina (entre 2 lys)
• Una fibra elástica esta formada por un centro de
elastina
rodeado
de
microfibrillas,
formadas
fundamentalmente por fibrilina.
•
Deficiencia en la fibrilina → Síndrome de Marfan

52. Proteínas de Importancia Fisiológica
Proteínas Plasmáticas
Fracciones
%
Principales Proteínas
Funciones
Albúmina
55
α1
5
HDL
Transcobalamina
Protrombina
Transporte reverso de
colesterol
Transporte de Vit B12
Factor de Coagulación
α2
9
Haptoglobina
Ceruloplasmina
VLDL
Fijadora de hemoglobina
Transporte de cobre
Transporte de Lípidos (TG)
β
13
Transferrina
Hemopexina
LDL
Transporte de hierro
Unión con grupo hemo
Transporte de Lípidos (CE)
Fibrinógeno
7
γ
11
Nutritiva, transporte, presión
coloidosmótica
Coagulación sanguínea
A, D, E, G, M
Anticuerpos

53. Proteínas de Importancia Fisiológica
Otras Proteínas
•
Mioglobina → Hemoproteína fijadora de oxígeno en
los músculos
•
Hemoglobina → Hemoproteína transportadora de
oxígeno
•
Citocromo C → Hemoproteína
transportadora de electrones
•
Lisozima → Enzima presente en la clara de huevo y las
lagrimas capaz de hidrolizar polisacáridos de las
paredes bacterianas
•
Ribonucleasa → enzima digestiva secretada por el
páncreas que hidroliza ácidos nucleicos
de
la
cadena

54. MÉTODOS DE ESTUDIO DE LAS
PROTEÍNAS

55. Métodos de Estudio de las Proteínas
•
Centrifugación
• Separa las proteínas por masa o densidad utilizando
la fuera centrífuga.
• Se forma un sedimento y un sobrenadante.
•
Uso de detergentes
• Permite solubilizar las proteínas
•
Salting Out
• Precipita
las
proteínas
concentraciones de sales.
•
utilizando
altas
Diálisis
• Separa las proteínas de otras moléculas como sales
utilizando una membrana semipermeable.

56. Métodos de Estudio de las Proteínas
•
Electroforesis
•
•
•
•
•
•
Separa las proteínas por masa y carga.
La velocidad de desplazamiento aumentará a mayor carga y
menor masa.
Se realizan en papel o en gel (poliacrilamida, agarosa)
Se sumerge el soporte en un Buffer y se corre la corriente
electrica.
Se tiñen las fracciones
Se cuantifica por densitometría o elución.
•
El uso de SDS (Duodecil Sulfato Sódico)permite separar
proteínas solo por su masa al desnaturalizarlas y darles carga
negativa.
•
En el Enfoque Isoelectrico se establece un gradiente de pH
usando una mezcla de polianfolitos.
Las proteínas se desplazan hasta el pH igual a su pI.
•
•
En la electroforesis bidimensional se realizan dos pasos,
primero se separa por carga y luego por masa.

57. Métodos de Estudio de las Proteínas
•
Cromatografía
•
Utiliza una fase sólida (fase estacionaria o lecho), con la cual
interactuan las proteínas.
Entre más interactuen con el lecho más tardarán en moverse.
•
•
•
•
Cromatografía de filtración en gel
Separa las proteínas por masa
Utiliza un lecho poroso (poliacrilamida, agarosa)
Las proteínas pequeñas tardan mas en salir.
•
•
•
Cromatografía de intercambio iónico
Separa las proteínas por carga
Utiliza un lecho cubierto con grupos amino o carboxilo
•
•
•
Cromatografía de afinidad
Separa proteínas por su unión selectiva
Utiliza lechos especiales como sustratos, enzimas, etc.
•
•
•
Cromatografía líquida de alta presión (HPLC)
Utiliza material más fino y altas presiones.
Alta resolución y rápida separación.
•

58. Gracias