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Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

TEMA	
  3.	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura.	
  	
  
Enlace	
  pep)dico.	
  Pép0dos.	
  Niveles	
  de	
  organización	
  estructural	
  de	
  las	
  
proteínas.	
  Estructura	
  primaria.	
  Proteínas	
  homólogas.	
  Estructura	
  
secundaria,	
  terciaria	
  y	
  cuaternaria	
  de	
  las	
  proteínas.	
  Principales	
  mo0vos	
  
de	
  estructura	
  secundaria:	
  hélices	
  alfa,	
  láminas	
  beta	
  y	
  giros	
  beta.	
  Fuerzas	
  
que	
  estabilizan	
  la	
  estructura	
  tridimensional.	
  Desnaturalización	
  de	
  las	
  
proteínas.	
  Principales	
  agentes	
  desnaturalizantes.	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

OBJETIVOS	
  
•  Reconocer	
  los	
  niveles	
  estructurales	
  de	
  las	
  proteínas.	
  
•  Comprender	
  el	
  concepto	
  de	
  homología.	
  
•  Familias	
  de	
  proteínas.	
  Ortólogos	
  y	
  parálogos.	
  
•  Diferenciar	
  las	
  dis0ntas	
  estructuras	
  secundarias.	
  
•  Comprender	
  los	
  factores	
  que	
  determinan	
  su	
  estructura	
  tridimensional.	
  
•  Relacionar	
  la	
  estructura	
  con	
  la	
  función	
  de	
  las	
  proteínas.	
  
•  Comprender	
  cómo	
  la	
  estructura	
  y	
  la	
  función	
  se	
  alteran	
  cuando	
  cambia	
  
el	
  entorno	
  molecular.	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

LOS	
  AMINOÁCIDOS	
  SE	
  PUEDEN	
  UNIR	
  POR	
  ENLACES	
  PEPTÍDICOS	
  
Dos	
  aminoácidos	
  

Eliminación	
  de	
  una	
  
molécula	
  de	
  agua	
  

Enlace	
  pep)dico	
  

...	
  Formación	
  del	
  enlace	
  
CO-­‐NH	
  
Extremo	
  amino	
  

Extremo	
  carboxilo	
  
GarreJ	
  and	
  Grisham.	
  Biochemistry.	
  4ª	
  ed.	
  2009.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

PEPTIDOS	
  Y	
  PROTEINAS	
  
•  PépOdo:	
  hasta	
  50	
  aminoácidos.	
  
•  OligopépOdo:	
  pép0do	
  pequeño.	
  
•  PolipépOdo:	
  pép0do	
  grande.	
  
•  Oligómero:	
  proteína	
  formada	
  por	
  subunidades	
  
idén0cas	
  llamadas	
  protómeros.	
  
•  Proteínas	
  sencillas	
  y	
  conjugadas	
  (poseen	
  grupo	
  
prostéOco).	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

GLUTATIÓN	
  

Glu-­‐Cys-­‐Gly	
  (L-­‐glutamil-­‐L-­‐cisteinil-­‐glicina)	
  
•  Principal	
  pép0do	
  de	
  las	
  células.	
  
•  Papeles	
  biológicos:	
  
	
  -­‐	
  Defensa	
  celular	
  contra	
  compuestos	
  oxidantes:	
  
	
   	
  
	
  H2O2	
  +	
  2GSH	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  GSSG	
  +	
  2	
  H2O.	
  
	
  -­‐	
  Mantenimiento	
  de	
  las	
  proteínas	
  en	
  estado	
  reducido.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

PÉPTIDOS	
  PEQUEÑOS	
  CON	
  FUNCIONES	
  
BIOLÓGICAS	
  IMPORTANTES	
  
•  Hormonas:	
  oxitocina	
  (9	
  aacs),	
  factor	
  liberador	
  de	
  0rotropina	
  (3	
  aacs).	
  
•  AnObióOcos.	
  
•  Venenos	
  (amani0na).	
  
•  Edulcorante	
  (aspartamo).	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

PROTEÍNAS:	
  PRINCIPALES	
  POLÍMEROS	
  ESTRUCTURALES	
  Y	
  
FUNCIONALES	
  DE	
  LOS	
  SERES	
  VIVOS	
  
•  Catálisis	
  de	
  reacciones	
  enzimá0cas,	
  transporte	
  de	
  
vitaminas,	
  minerales,	
  oxígeno	
  y	
  combus0bles.	
  
•  Estructura	
  de	
  tejidos,	
  transmisión	
  nerviosa,	
  
contracción	
  muscular	
  y	
  mo0lidad	
  celular.	
  
•  Coagulación	
  sanguínea,	
  defensas	
  inmunológicas,	
  
hormonas	
  y	
  moléculas	
  reguladoras.	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

	
  CLASIFICACIÓN	
  DE	
  PROTEÍNAS	
  SEGÚN	
  SU	
  GRUPO	
  PROSTÉTICO	
  
CLASE
	
  

GRUPO	
  PROSTÉTICO
	
  

EJEMPLO
	
  

Lipoproteínas
	
  

Lípidos
	
  

B-­‐Lipoproteína
	
  

Glucoproteínas
	
  

Carbohidratos
	
  

Ig	
  G
	
  

Fosfoproteínas
	
  

Fosfato
	
  

Caseína	
  leche
	
  

Hemoproteínas
	
  

Hemo
	
  

Hemoglobina
	
  

Flavoproteínas
	
  

Nucleó0dos	
  flavina
	
  

Succinato	
  DH
	
  

Metaloproteínas
	
  

Hierro
	
  

Ferri0na
	
  

Zinc
	
  

Alcohol	
  DH
	
  

Calcio
	
  

Calmodulina
	
  

Molibdeno
	
  

Dinitrogenasa
	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

SECUENCIA	
  DE	
  LA	
  
INSULINA	
  DE	
  VACA	
  
La	
  insulina	
  0ene	
  dos	
  cadenas	
  
unidas	
  por	
  dos	
  puentes	
  disulfuro.	
  
La	
  cadena	
  A	
  0ene	
  21	
  aa	
  y	
  la	
  B	
  
0ene	
  30	
  aa.	
  

GarreJ	
  and	
  Grisham.	
  Biochemistry.	
  4ª	
  ed.	
  2009.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

NIVELES	
  DE	
  ORGANIZACIÓN	
  DE	
  LAS	
  PROTEÍNAS	
  
Estruct.	
  Primaria	
  	
  	
  Estruct.	
  secundaria	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  Estruct.	
  terciaria	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  Estruct.	
  Cuaternaria	
  

Aminoácidos	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  Hélice	
  alfa	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  Cadena	
  polipep)dica	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  Subunidades	
  ensambladas	
  

Lehninger	
  Principles	
  of	
  Biochemistry.	
  5ª	
  ed.	
  Freeman,	
  2009.	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

FACTORES	
  QUE	
  DETERMINAN	
  LA	
  
CONFORMACIÓN	
  PROTEICA	
  
•  Además	
  de	
  la	
  estructura	
  primaria,	
  las	
  condiciones	
  
csico-­‐químicas	
  del	
  entorno:	
  el	
  pH,	
  concentración	
  
salina,	
  temperatura	
  y	
  otros	
  factores	
  ambientales.	
  
•  Desnaturalización	
  es	
  la	
  pérdida	
  de	
  la	
  conformación	
  
de	
  una	
  proteína.	
  
•  Una	
  proteína	
  desnaturalizada	
  pierde	
  su	
  ac0vidad	
  
biológica.	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

CARACTERIZACIÓN	
  DE	
  UNA	
  PROTEÍNA	
  
•  Composición	
  de	
  aminoácidos.	
  
•  Carga	
  eléctrica	
  (pI).	
  
•  Estructura	
  primaria,	
  secundaria,	
  terciaria,	
  y	
  en	
  las	
  proteínas	
  
mul0méricas,	
  su	
  estructura	
  cuaternaria.	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

ESTRUCTURA	
  PRIMARIA	
  
•  Sirve	
  para	
  entender	
  sus	
  propiedades	
  funcionales,	
  iden0ficar	
  la	
  familia	
  a	
  la	
  
que	
  pertenece	
  y	
  describir	
  los	
  polimorfismos	
  y	
  las	
  proteínas	
  mutantes	
  que	
  
causan	
  enfermedades	
  moleculares.	
  
•  Se	
  determina	
  a	
  par0r	
  de	
  la	
  secuencia	
  del	
  gen	
  o	
  secuenciando	
  la	
  proteína.	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

LA	
  FUNCIÓN	
  DE	
  UNA	
  PROTEÍNA	
  DEPENDE	
  DE	
  SU	
  
SECUENCIA	
  DE	
  AMINOÁCIDOS	
  
•  Cada	
  proteína	
  0ene	
  un	
  número	
  de	
  residuos	
  y	
  secuencia	
  carácterís0cos.	
  
•  Las	
  proteínas	
  con0enen	
  regiones	
  esenciales	
  para	
  su	
  función,	
  cuya	
  secuencia	
  
se	
  encuentra	
  conservada.	
  
•  La	
  estructura	
  primaria	
  de	
  una	
  proteína	
  puede	
  variar	
  en	
  diferentes	
  especies	
  y	
  
dentro	
  de	
  la	
  misma	
  especie	
  entre	
  individuos,	
  tejidos	
  del	
  mismo	
  individuo	
  y	
  
fase	
  del	
  desarrollo	
  (el	
  20-­‐30%	
  de	
  las	
  proteínas	
  humanas	
  son	
  polimórficas).	
  
•  Una	
  mutación	
  puntual	
  puede	
  producir	
  un	
  cambio	
  en	
  la	
  secuencia	
  de	
  aacs	
  
que	
  resulta	
  en	
  una	
  proteína	
  defectuosa,	
  causando	
  una	
  patología.	
  En	
  otros	
  
casos	
  se	
  producen	
  deleciones	
  (distrofina	
  en	
  la	
  enfermedad	
  de	
  Duchene).	
  	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

¿QUÉ	
  INFORMACIÓN	
  PROPORCIONA	
  LA	
  
SECUENCIA	
  DE	
  AMINOÁCIDOS?	
  

•  Predicción	
  de	
  su	
  estructura	
  3D,	
  su	
  función,	
  localización	
  celular	
  y	
  su	
  
evolución.	
  
•  Clasificación	
  de	
  las	
  proteínas	
  en	
  familias	
  (25%	
  de	
  iden0dad	
  
mínima	
  para	
  pertenecer	
  a	
  la	
  misma	
  familia).	
  
•  Detección	
  de	
  mo0vos	
  relacionados	
  con	
  funciones	
  importantes	
  
(localización	
  celular,	
  modificación	
  química	
  y	
  vida	
  media).	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

PROTEÍNAS	
  DE	
  FUNCIÓN	
  SIMILAR	
  TIENEN	
  
FRAGMENTOS	
  DE	
  SECUENCIA	
  SIMILARES	
  	
  

Sabiendo	
  la	
  secuencia	
  de	
  una	
  proteína,	
  se	
  puede	
  predecir	
  si	
  su	
  función	
  	
  
se	
  parece	
  a	
  la	
  de	
  proteínas	
  de	
  función	
  ya	
  conocida.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

PROTEINAS	
  HOMÓLOGAS	
  
•  Moléculas	
  homólogas:	
  derivan	
  de	
  un	
  antecesor	
  común.	
  
•  La	
  homología	
  se	
  manifiesta	
  por	
  una	
  similitud	
  significa0va	
  en	
  la	
  
secuencia	
  de	
  nucleó0dos	
  y	
  aminoácidos,	
  casi	
  siempre	
  
proyectada	
  en	
  la	
  estructura	
  3D	
  y	
  en	
  la	
  función.	
  
•  Proteínas	
  homólogas:	
  0enen	
  secuencias	
  de	
  aacs	
  y	
  funciones	
  
semejantes.	
  
•  Homólogos	
  ortólogos:	
  homólogos	
  presentes	
  en	
  especies	
  
dis0ntas,	
  con	
  funciones	
  idén0cas	
  o	
  similares.	
  
•  Homólogos	
  parálogos:	
  homólogos	
  presentes	
  en	
  la	
  misma	
  
especie.	
  Se	
  diferencian	
  en	
  sus	
  funciones	
  bioquímicas	
  detalladas.	
  
Ejemplo:	
  mioglobina	
  y	
  hemoglobina.	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

Gen	
  ancestral	
  

Especiación	
  

Genes	
  ortólogos	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

Gen	
  ancestral	
  

Duplicación	
  génica	
  

Genes	
  parálogos	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

SECUENCIAS	
  DE	
  LA	
  
MIOGLOBINA	
  
HUMANA	
  Y	
  DE	
  
CACHALOTE	
  
(ORTÓLOGOS)	
  	
  

Mathews	
  &	
  Van	
  Holde.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

ALINEAMIENTO	
  DE	
  SECUENCIAS	
  DE	
  
PROTEÍNAS	
  CON	
  EL	
  USO	
  DE	
  HUECOS	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

ESTRUCTURA	
  SECUNDARIA	
  
•  Patrones	
  repe00vos	
  que	
  se	
  forman	
  al	
  plegarse	
  los	
  polipép0dos.	
  
•  Puede	
  predecirse	
  con	
  bastante	
  fiabilidad	
  a	
  par0r	
  de	
  la	
  secuencia.	
  
•  Tipos	
  de	
  estructura	
  secundaria	
  más	
  frecuentes:	
  
Hélice	
  alfa,	
  lámina	
  plegada	
  β	
  y	
  giro	
  β.	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

EL	
  ENLACE	
  PEPTÍDICO	
  ES	
  PLANO	
  Y	
  RÍGIDO	
  
Los	
  seis	
  átomos	
  del	
  grupo	
  pep)dico	
  están	
  en	
  el	
  mismo	
  plano	
  debido	
  al	
  
carácter	
  de	
  doble	
  enlace	
  parcial	
  del	
  enlace	
  pep)dico.	
  

GarreJ,	
  R.H.	
  and	
  Grisham,	
  C.M.	
  Biochemistry.	
  2ª	
  ed.	
  Saunders	
  College	
  Publishing.	
  1999.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

Un	
  doble	
  enlace	
  puro	
  C-­‐O	
  permiOría	
  la	
  
rotación	
  alrededor	
  del	
  C-­‐N.	
  

	
  LA	
  RESONANCIA	
  DE	
  
ELECTRONES	
  CONFIERE	
  
AL	
  ENLACE	
  PEPTÍDICO	
  
CARÁCTER	
  DE	
  DOBLE	
  
ENLACE	
  PARCIAL	
  

Un	
  doble	
  enlace	
  C=N	
  impediría	
  la	
  
rotación	
  pero	
  en	
  ese	
  caso	
  habría	
  
una	
  carga	
  neta	
  negaOva	
  en	
  el	
  O–	
  

La	
  verdadera	
  densidad	
  electrónica	
  es	
  intermedia.	
  La	
  barrera	
  
para	
  la	
  rotación	
  C-­‐N	
  es	
  de	
  unos	
  88	
  kJ/mol,	
  que	
  es	
  suficiente	
  
para	
  mantener	
  el	
  grupo	
  amido	
  en	
  un	
  plano.	
  

GarreJ,	
  R.H.	
  and	
  Grisham,	
  C.M.	
  Biochemistry.	
  2ª	
  ed.	
  Saunders	
  College	
  Publishing.	
  1999.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

	
  HAY	
  LIBRE	
  ROTACIÓN	
  
ALREDEDOR	
  DE	
  LOS	
  
ENLACES	
  Cα-­‐CO	
  y	
  Cα-­‐N	
  

Nelson,	
  DL	
  and	
  Cox,	
  M.M.	
  Lehninger	
  Principles	
  of	
  Biochemistry.	
  3ª	
  ed.	
  Worth	
  Publishers,	
  2000.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

Un	
  pép0do	
  puede	
  tener	
  varias	
  
conformaciones	
  según	
  los	
  ángulos	
  Phi	
  
y	
  Psi	
  (adopta	
  la	
  más	
  favorable	
  desde	
  el	
  
punto	
  de	
  vista	
  energé0co	
  =	
  menores	
  
impedimento	
  estérico	
  y	
  repulsión	
  
electrostá0ca).	
  
Planos	
  del	
  enlace	
  amida	
  

Cadena	
  lateral	
  

Aminoácidos	
  

GarreJ,	
  R.H.	
  and	
  Grisham,	
  C.M.	
  Biochemistry.	
  2ª	
  ed.	
  Saunders	
  College	
  Publishing.	
  1999.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

HÉLICE	
  ALFA:	
  ESTRUCTURA	
  RÍGIDA	
  EN	
  FORMA	
  DE	
  VARILLA	
  QUE	
  SE	
  FORMA	
  CUANDO	
  UNA	
  
CADENA	
  POLIPEPTÍDICA	
  SE	
  RETUERCE	
  EN	
  UNA	
  CONFORMACIÓN	
  HELICOIDAL	
  A	
  DERECHAS	
  

Se	
  forma	
  un	
  puente	
  de	
  H	
  entre	
  el	
  CO	
  de	
  un	
  aminoácido	
  	
  
y	
  el	
  NH	
  del	
  cuarto	
  aminoácido	
  por	
  detrás.	
  
Nelson,	
  DL	
  and	
  Cox,	
  M.M.	
  Lehninger	
  Principles	
  of	
  Biochemistry.	
  3ª	
  ed.	
  Worth	
  Publishers,	
  2000.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

HÉLICE	
  ALFA	
  
•  Un	
  puente	
  de	
  H	
  entre	
  el	
  CO	
  de	
  un	
  
aminoácido	
  y	
  el	
  NH	
  del	
  cuarto	
  por	
  
detrás.	
  
•  3,6	
  aacs	
  por	
  vuelta	
  de	
  hélice.	
  
•  5,4	
  Amstrong	
  (0,15	
  nm)	
  de	
  distancia	
  
entre	
  vuelta	
  y	
  vuelta.	
  
•  Dextrógira.	
  

GarreJ,	
  R.H.	
  and	
  Grisham,	
  C.M.	
  Biochemistry.	
  2ª	
  ed.	
  Saunders	
  College	
  Publishing.	
  1999.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

Las	
  cadenas	
  laterales	
  
sobresalen	
  de	
  manera	
  
perpendicular	
  al	
  eje	
  de	
  
la	
  hélice.	
  

Nelson,	
  DL	
  and	
  Cox,	
  M.M.	
  Lehninger	
  Principles	
  of	
  Biochemistry.	
  3ª	
  ed.	
  Worth	
  Publishers,	
  2000.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

FACTORES	
  QUE	
  AFECTAN	
  A	
  LA	
  
ESTABILIDAD	
  DE	
  LA	
  HÉLICE	
  ALFA	
  
•  Repulsión	
  o	
  atracción	
  electrostá0ca	
  entre	
  residuos.	
  
•  Impedimento	
  estérico	
  (entre	
  residuos	
  adyacentes	
  y	
  
entre	
  residuos	
  separados	
  por	
  3	
  ó	
  4	
  aminoácidos).	
  
•  La	
  prolina	
  y	
  la	
  glicina	
  0enen	
  un	
  efecto	
  
desestabilizador	
  de	
  la	
  alfa	
  hélice.	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

DOS	
  PROTEÍNAS	
  FORMADAS	
  
MAYORITARIAMENTE	
  POR	
  HÉLICES	
  ALFA	
  

Mioglobina	
  

Bacteriodopsina	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

CONFORMACIÓN	
  EN	
  LÁMINA	
  BETA	
  
•  Se	
  forman	
  cuando	
  se	
  alinean	
  de	
  lado	
  dos	
  o	
  más	
  segmentos	
  de	
  
cadenas	
  polipep)dicas.	
  
•  Esqueleto	
  de	
  la	
  cadena	
  polipep)dica	
  extendido	
  en	
  zig-­‐zag.	
  
•  Las	
  cadenas	
  polipep)dicas	
  en	
  zig-­‐zag	
  se	
  disponen	
  de	
  manera	
  
adyacente	
  formando	
  una	
  lámina	
  estabilizada	
  por	
  puentes	
  de	
  H.	
  
•  Láminas	
  beta	
  paralelas	
  (cadenas	
  orientadas	
  en	
  la	
  misma	
  
dirección)	
  y	
  an0paralelas	
  (orientadas	
  en	
  direcciones	
  opuestas).	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

Hoja	
  beta	
  paralela	
  
3	
  

2	
  

1	
  

Hoja	
  beta	
  an0paralela	
  

GarreJ,	
  R.H.	
  and	
  Grisham,	
  C.M.	
  Biochemistry.	
  2ª	
  ed.	
  Saunders	
  College	
  Publishing.	
  1999.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

HOJA	
  BETA	
  ANTIPARALELA	
  
C	
  	
  

N	
  	
  
C	
  	
  

N	
  	
  
C	
  

N	
  	
  

Nelson,	
  DL	
  and	
  Cox,	
  M.M.	
  Lehninger	
  Principles	
  of	
  Biochemistry.	
  3ª	
  ed.	
  Worth	
  Publishers,	
  2000.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

HOJA	
  BETA	
  PARALELA	
  
N	
  
N	
  
N	
  

Nelson,	
  DL	
  and	
  Cox,	
  M.M.	
  Lehninger	
  Principles	
  of	
  Biochemistry.	
  3ª	
  ed.	
  Worth	
  Publishers,	
  2000.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

GIROS	
  BETA	
  
•  Son	
  elementos	
  de	
  conexión	
  entre	
  hélices	
  alfa	
  y/o	
  
láminas	
  beta.	
  
•  Determinan	
  un	
  cambio	
  de	
  dirección	
  de	
  las	
  cadenas	
  
polipep)dicas.	
  
•  Se	
  forma	
  un	
  puente	
  de	
  hidrógeno	
  entre	
  un	
  residuo	
  
(n)	
  y	
  el	
  situado	
  tres	
  aminoácidos	
  después	
  (n+3).	
  
•  La	
  prolina	
  y	
  la	
  glicina	
  abundan	
  en	
  los	
  giros	
  beta.	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

GIRO	
  BETA	
  

An0paralela	
  

2	
  

3	
  

Paralela	
  

1	
  

GarreJ,	
  R.H.	
  and	
  Grisham,	
  C.M.	
  Biochemistry.	
  2ª	
  ed.	
  Saunders	
  College	
  Publishing.	
  1999.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  

4	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

LA	
  PROBABILIDAD	
  DE	
  FORMAR	
  HÉLICE	
  ALFA	
  O	
  LÁMINA	
  BETA	
  ES,	
  EN	
  CIERTA	
  MEDIDA,	
  
PREDECIBLE	
  A	
  PARTIR	
  DE	
  LA	
  SECUENCIA	
  DE	
  AMINOÁCIDOS,	
  SEGÚN	
  LOS	
  ÁNGULOS	
  Φ	
  Y	
  Ψ	
  

GarreJ,	
  R.H.	
  and	
  Grisham,	
  C.M.	
  Biochemistry.	
  2ª	
  ed.	
  Saunders	
  College	
  Publishing.	
  1999.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

PUEDE	
  HABER	
  LARGOS	
  FRAGMENTOS	
  DE	
  PROTEÍNA	
  SIN	
  
ESTRUCTURA	
  SECUNDARIA	
  DEFINIDA	
  

Quimotripsina	
  
GarreJ,	
  R.H.	
  and	
  Grisham,	
  C.M.	
  Biochemistry.	
  2ª	
  ed.	
  Saunders	
  College	
  Publishing.	
  1999.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

ESTRUCTURA	
  TERCIARIA	
  
•  Estructura	
  espacial	
  de	
  la	
  proteína.	
  
•  Depende	
  de	
  la	
  secuencia	
  de	
  aacs	
  y	
  puede	
  predecirse.	
  
Se	
  determina	
  por	
  difracción	
  de	
  RX.	
  
•  MoOvo:	
  patrón	
  de	
  plegamiento	
  caracterís0co	
  que	
  
aparece	
  en	
  varias	
  proteínas.	
  
•  Dominio:	
  región	
  de	
  la	
  cadena	
  polipep)dica	
  que	
  puede	
  
plegarse	
  de	
  manera	
  estable	
  e	
  independiente.	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

Determinación	
  de	
  	
  
la	
  estructura	
  de	
  	
  
una	
  proteína	
  por	
  	
  
difracción	
  de	
  
rayos	
  X.	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

ESTRUCTURA	
  TERCIARIA	
  DE	
  LAS	
  PROTEÍNAS	
  
•  Cada	
  proteína	
  posee	
  una	
  única	
  estructura	
  3D.	
  
•  La	
  estructura	
  3D	
  de	
  una	
  proteína	
  depende	
  de	
  la	
  secuencia	
  de	
  aacs.	
  
•  La	
  función	
  de	
  una	
  proteína	
  depende	
  de	
  su	
  estructura	
  3D.	
  
•  La	
  estructura	
  3D	
  se	
  estabiliza	
  mediante	
  enlaces	
  disulfuro	
  y	
  fuerzas	
  no	
  
covalentes.	
  
•  Dentro	
  de	
  la	
  gran	
  variedad	
  de	
  las	
  proteínas	
  se	
  reconocen	
  algunos	
  
patrones	
  estructurales	
  comunes.	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

FUERZAS	
  QUE	
  ESTABILIZAN	
  LA	
  ESTRUCTURA	
  TERCIARIA	
  
Asp	
  

Cys	
  

S	
  
Cys	
  

2	
  

Tyr	
  

CO	
  
	
  O-­‐	
  

COO	
  
-­‐	
  

S	
  
1	
  

Glu	
  

Val	
  

OH	
  

3	
  
+	
  
NH
3	
  
Lys	
  

4	
  

CH3	
   CH3	
  
CH3	
  

H	
  O	
  
Ser	
  

CH3	
  

Phe	
  

1.	
  Puentes	
  di-­‐sulfuro.	
  
2.	
  Atracción	
  electrostá0ca.	
  
3.	
  Puentes	
  de	
  hidrógeno.	
  
4.	
  Interacción	
  hidrofóbica.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  

Ile	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

•  Proteínas	
  naOvas	
  son	
  las	
  que	
  se	
  encuentran	
  en	
  su	
  
conformación	
  funcional	
  plegada	
  (la	
  más	
  estable).	
  
•  Las	
  interacciones	
  que	
  estabilizan	
  la	
  conformación	
  na0va	
  de	
  
una	
  proteína	
  son	
  los	
  puentes	
  disulfuro	
  y	
  las	
  interacciones	
  no	
  
covalentes.	
  
•  La	
  conformación	
  más	
  estable	
  es	
  la	
  que	
  permite	
  la	
  formación	
  
del	
  máximo	
  número	
  de	
  puentes	
  de	
  hidrógeno	
  dentro	
  de	
  la	
  
proteína.	
  
•  En	
  general	
  los	
  residuos	
  hidrofóbicos	
  quedan	
  orientados	
  hacia	
  
el	
  interior	
  de	
  la	
  proteína,	
  lejos	
  del	
  contacto	
  con	
  el	
  entorno	
  
acuoso.	
  Los	
  residuos	
  hidroclicos	
  quedan	
  orientados	
  hacia	
  el	
  
exterior.	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

La	
  secuencia	
  de	
  aminoácidos	
  
permite	
  predecir	
  con	
  cierta	
  
aproximación	
  la	
  estructura	
  
tridimensional	
  de	
  dominios	
  no	
  
muy	
  grandes	
  de	
  proteínas.	
  

GarreJ,	
  R.H.	
  and	
  Grisham,	
  C.M.	
  Biochemistry.	
  2ª	
  ed.	
  Saunders	
  College	
  Publishing.	
  1999.	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

ORTÓLOGOS	
  Y	
  
PARÁLOGOS	
  TIENEN	
  	
  
ESTRUCTURAS	
  
TERCIARIAS	
  
SEMEJANTES	
  

(Stryer,	
  2002)	
  
Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  
Bioquímica	
  Estructural	
  y	
  Metabólica	
  
Tema	
  3.	
  	
  Proteínas:	
  composición	
  y	
  estructura	
  

BIBLIOGRAFÍA	
  
•  Lehninger	
  Principles	
  of	
  Biochemistry.	
  5ª	
  ed.	
  Freeman,	
  2009.	
  Caps	
  3,	
  4.	
  
•  Mark’s	
  Basic	
  Medical	
  Biochemistry.	
  A	
  clinical	
  approach.	
  3ª	
  ed.	
  LWW.,	
  2008.	
  Caps	
  6,	
  7.	
  
•  Devlin.	
  Textbook	
  of	
  Biochemistry	
  with	
  Clinical	
  correla>ons.	
  7ª	
  ed.	
  Wiley,	
  2010.	
  Cap	
  9.	
  	
  
•  Feduchi	
  y	
  cols.	
  Bioquímica:	
  conceptos	
  esenciales.	
  Panamericana,	
  2011.	
  Cap	
  5.	
  	
  
•  Berg,	
  Tymoczko	
  and	
  Stryer.	
  Biochemistry.	
  7ª	
  ed.	
  WH.	
  Freeman,	
  2011.	
  Caps	
  2,	
  3.	
  
•  Voet	
  and	
  Voet.	
  Biochemistry.	
  4ª	
  ed.	
  Wiley,	
  2011.	
  Caps	
  7,	
  8.	
  
•  Baynes	
  and	
  Dominiczak.	
  Bioquímica	
  Médica.	
  3ª	
  ed.	
  Elsevier,	
  2011.	
  Cap	
  2.	
  
•  GarreJ	
  and	
  Grisham.	
  Biochemistry.	
  4ª	
  ed.	
  2009.	
  Caps	
  5,	
  6.	
  

Jesús	
  Navas	
  Méndez	
  

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Tema 3. proteinas. composicion y estructura

  • 1. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura  
  • 2. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   TEMA  3.  Proteínas:  composición  y  estructura.     Enlace  pep)dico.  Pép0dos.  Niveles  de  organización  estructural  de  las   proteínas.  Estructura  primaria.  Proteínas  homólogas.  Estructura   secundaria,  terciaria  y  cuaternaria  de  las  proteínas.  Principales  mo0vos   de  estructura  secundaria:  hélices  alfa,  láminas  beta  y  giros  beta.  Fuerzas   que  estabilizan  la  estructura  tridimensional.  Desnaturalización  de  las   proteínas.  Principales  agentes  desnaturalizantes.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 3. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   OBJETIVOS   •  Reconocer  los  niveles  estructurales  de  las  proteínas.   •  Comprender  el  concepto  de  homología.   •  Familias  de  proteínas.  Ortólogos  y  parálogos.   •  Diferenciar  las  dis0ntas  estructuras  secundarias.   •  Comprender  los  factores  que  determinan  su  estructura  tridimensional.   •  Relacionar  la  estructura  con  la  función  de  las  proteínas.   •  Comprender  cómo  la  estructura  y  la  función  se  alteran  cuando  cambia   el  entorno  molecular.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 4. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   LOS  AMINOÁCIDOS  SE  PUEDEN  UNIR  POR  ENLACES  PEPTÍDICOS   Dos  aminoácidos   Eliminación  de  una   molécula  de  agua   Enlace  pep)dico   ...  Formación  del  enlace   CO-­‐NH   Extremo  amino   Extremo  carboxilo   GarreJ  and  Grisham.  Biochemistry.  4ª  ed.  2009.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 5. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   PEPTIDOS  Y  PROTEINAS   •  PépOdo:  hasta  50  aminoácidos.   •  OligopépOdo:  pép0do  pequeño.   •  PolipépOdo:  pép0do  grande.   •  Oligómero:  proteína  formada  por  subunidades   idén0cas  llamadas  protómeros.   •  Proteínas  sencillas  y  conjugadas  (poseen  grupo   prostéOco).   Jesús  Navas  Méndez  
  • 6. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   GLUTATIÓN   Glu-­‐Cys-­‐Gly  (L-­‐glutamil-­‐L-­‐cisteinil-­‐glicina)   •  Principal  pép0do  de  las  células.   •  Papeles  biológicos:    -­‐  Defensa  celular  contra  compuestos  oxidantes:        H2O2  +  2GSH                        GSSG  +  2  H2O.    -­‐  Mantenimiento  de  las  proteínas  en  estado  reducido.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 7. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   PÉPTIDOS  PEQUEÑOS  CON  FUNCIONES   BIOLÓGICAS  IMPORTANTES   •  Hormonas:  oxitocina  (9  aacs),  factor  liberador  de  0rotropina  (3  aacs).   •  AnObióOcos.   •  Venenos  (amani0na).   •  Edulcorante  (aspartamo).   Jesús  Navas  Méndez  
  • 8. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   PROTEÍNAS:  PRINCIPALES  POLÍMEROS  ESTRUCTURALES  Y   FUNCIONALES  DE  LOS  SERES  VIVOS   •  Catálisis  de  reacciones  enzimá0cas,  transporte  de   vitaminas,  minerales,  oxígeno  y  combus0bles.   •  Estructura  de  tejidos,  transmisión  nerviosa,   contracción  muscular  y  mo0lidad  celular.   •  Coagulación  sanguínea,  defensas  inmunológicas,   hormonas  y  moléculas  reguladoras.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 9. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   Jesús  Navas  Méndez  
  • 10. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura    CLASIFICACIÓN  DE  PROTEÍNAS  SEGÚN  SU  GRUPO  PROSTÉTICO   CLASE   GRUPO  PROSTÉTICO   EJEMPLO   Lipoproteínas   Lípidos   B-­‐Lipoproteína   Glucoproteínas   Carbohidratos   Ig  G   Fosfoproteínas   Fosfato   Caseína  leche   Hemoproteínas   Hemo   Hemoglobina   Flavoproteínas   Nucleó0dos  flavina   Succinato  DH   Metaloproteínas   Hierro   Ferri0na   Zinc   Alcohol  DH   Calcio   Calmodulina   Molibdeno   Dinitrogenasa   Jesús  Navas  Méndez  
  • 11. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   Jesús  Navas  Méndez  
  • 12. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   SECUENCIA  DE  LA   INSULINA  DE  VACA   La  insulina  0ene  dos  cadenas   unidas  por  dos  puentes  disulfuro.   La  cadena  A  0ene  21  aa  y  la  B   0ene  30  aa.   GarreJ  and  Grisham.  Biochemistry.  4ª  ed.  2009.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 13. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   Jesús  Navas  Méndez  
  • 14. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   Jesús  Navas  Méndez  
  • 15. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   NIVELES  DE  ORGANIZACIÓN  DE  LAS  PROTEÍNAS   Estruct.  Primaria      Estruct.  secundaria              Estruct.  terciaria                                Estruct.  Cuaternaria   Aminoácidos                    Hélice  alfa                              Cadena  polipep)dica                  Subunidades  ensambladas   Lehninger  Principles  of  Biochemistry.  5ª  ed.  Freeman,  2009.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 16. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   FACTORES  QUE  DETERMINAN  LA   CONFORMACIÓN  PROTEICA   •  Además  de  la  estructura  primaria,  las  condiciones   csico-­‐químicas  del  entorno:  el  pH,  concentración   salina,  temperatura  y  otros  factores  ambientales.   •  Desnaturalización  es  la  pérdida  de  la  conformación   de  una  proteína.   •  Una  proteína  desnaturalizada  pierde  su  ac0vidad   biológica.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 17. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   CARACTERIZACIÓN  DE  UNA  PROTEÍNA   •  Composición  de  aminoácidos.   •  Carga  eléctrica  (pI).   •  Estructura  primaria,  secundaria,  terciaria,  y  en  las  proteínas   mul0méricas,  su  estructura  cuaternaria.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 18. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   ESTRUCTURA  PRIMARIA   •  Sirve  para  entender  sus  propiedades  funcionales,  iden0ficar  la  familia  a  la   que  pertenece  y  describir  los  polimorfismos  y  las  proteínas  mutantes  que   causan  enfermedades  moleculares.   •  Se  determina  a  par0r  de  la  secuencia  del  gen  o  secuenciando  la  proteína.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 19. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   LA  FUNCIÓN  DE  UNA  PROTEÍNA  DEPENDE  DE  SU   SECUENCIA  DE  AMINOÁCIDOS   •  Cada  proteína  0ene  un  número  de  residuos  y  secuencia  carácterís0cos.   •  Las  proteínas  con0enen  regiones  esenciales  para  su  función,  cuya  secuencia   se  encuentra  conservada.   •  La  estructura  primaria  de  una  proteína  puede  variar  en  diferentes  especies  y   dentro  de  la  misma  especie  entre  individuos,  tejidos  del  mismo  individuo  y   fase  del  desarrollo  (el  20-­‐30%  de  las  proteínas  humanas  son  polimórficas).   •  Una  mutación  puntual  puede  producir  un  cambio  en  la  secuencia  de  aacs   que  resulta  en  una  proteína  defectuosa,  causando  una  patología.  En  otros   casos  se  producen  deleciones  (distrofina  en  la  enfermedad  de  Duchene).     Jesús  Navas  Méndez  
  • 20. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   ¿QUÉ  INFORMACIÓN  PROPORCIONA  LA   SECUENCIA  DE  AMINOÁCIDOS?   •  Predicción  de  su  estructura  3D,  su  función,  localización  celular  y  su   evolución.   •  Clasificación  de  las  proteínas  en  familias  (25%  de  iden0dad   mínima  para  pertenecer  a  la  misma  familia).   •  Detección  de  mo0vos  relacionados  con  funciones  importantes   (localización  celular,  modificación  química  y  vida  media).   Jesús  Navas  Méndez  
  • 21. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   PROTEÍNAS  DE  FUNCIÓN  SIMILAR  TIENEN   FRAGMENTOS  DE  SECUENCIA  SIMILARES     Sabiendo  la  secuencia  de  una  proteína,  se  puede  predecir  si  su  función     se  parece  a  la  de  proteínas  de  función  ya  conocida.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 22. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   PROTEINAS  HOMÓLOGAS   •  Moléculas  homólogas:  derivan  de  un  antecesor  común.   •  La  homología  se  manifiesta  por  una  similitud  significa0va  en  la   secuencia  de  nucleó0dos  y  aminoácidos,  casi  siempre   proyectada  en  la  estructura  3D  y  en  la  función.   •  Proteínas  homólogas:  0enen  secuencias  de  aacs  y  funciones   semejantes.   •  Homólogos  ortólogos:  homólogos  presentes  en  especies   dis0ntas,  con  funciones  idén0cas  o  similares.   •  Homólogos  parálogos:  homólogos  presentes  en  la  misma   especie.  Se  diferencian  en  sus  funciones  bioquímicas  detalladas.   Ejemplo:  mioglobina  y  hemoglobina.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 23. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   Gen  ancestral   Especiación   Genes  ortólogos   Jesús  Navas  Méndez  
  • 24. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   Gen  ancestral   Duplicación  génica   Genes  parálogos   Jesús  Navas  Méndez  
  • 25. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   SECUENCIAS  DE  LA   MIOGLOBINA   HUMANA  Y  DE   CACHALOTE   (ORTÓLOGOS)     Mathews  &  Van  Holde.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 26. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   ALINEAMIENTO  DE  SECUENCIAS  DE   PROTEÍNAS  CON  EL  USO  DE  HUECOS   Jesús  Navas  Méndez  
  • 27. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   Jesús  Navas  Méndez  
  • 28. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   ESTRUCTURA  SECUNDARIA   •  Patrones  repe00vos  que  se  forman  al  plegarse  los  polipép0dos.   •  Puede  predecirse  con  bastante  fiabilidad  a  par0r  de  la  secuencia.   •  Tipos  de  estructura  secundaria  más  frecuentes:   Hélice  alfa,  lámina  plegada  β  y  giro  β.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 29. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   EL  ENLACE  PEPTÍDICO  ES  PLANO  Y  RÍGIDO   Los  seis  átomos  del  grupo  pep)dico  están  en  el  mismo  plano  debido  al   carácter  de  doble  enlace  parcial  del  enlace  pep)dico.   GarreJ,  R.H.  and  Grisham,  C.M.  Biochemistry.  2ª  ed.  Saunders  College  Publishing.  1999.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 30. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   Un  doble  enlace  puro  C-­‐O  permiOría  la   rotación  alrededor  del  C-­‐N.    LA  RESONANCIA  DE   ELECTRONES  CONFIERE   AL  ENLACE  PEPTÍDICO   CARÁCTER  DE  DOBLE   ENLACE  PARCIAL   Un  doble  enlace  C=N  impediría  la   rotación  pero  en  ese  caso  habría   una  carga  neta  negaOva  en  el  O–   La  verdadera  densidad  electrónica  es  intermedia.  La  barrera   para  la  rotación  C-­‐N  es  de  unos  88  kJ/mol,  que  es  suficiente   para  mantener  el  grupo  amido  en  un  plano.   GarreJ,  R.H.  and  Grisham,  C.M.  Biochemistry.  2ª  ed.  Saunders  College  Publishing.  1999.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 31. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura    HAY  LIBRE  ROTACIÓN   ALREDEDOR  DE  LOS   ENLACES  Cα-­‐CO  y  Cα-­‐N   Nelson,  DL  and  Cox,  M.M.  Lehninger  Principles  of  Biochemistry.  3ª  ed.  Worth  Publishers,  2000.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 32. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   Un  pép0do  puede  tener  varias   conformaciones  según  los  ángulos  Phi   y  Psi  (adopta  la  más  favorable  desde  el   punto  de  vista  energé0co  =  menores   impedimento  estérico  y  repulsión   electrostá0ca).   Planos  del  enlace  amida   Cadena  lateral   Aminoácidos   GarreJ,  R.H.  and  Grisham,  C.M.  Biochemistry.  2ª  ed.  Saunders  College  Publishing.  1999.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 33. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   HÉLICE  ALFA:  ESTRUCTURA  RÍGIDA  EN  FORMA  DE  VARILLA  QUE  SE  FORMA  CUANDO  UNA   CADENA  POLIPEPTÍDICA  SE  RETUERCE  EN  UNA  CONFORMACIÓN  HELICOIDAL  A  DERECHAS   Se  forma  un  puente  de  H  entre  el  CO  de  un  aminoácido     y  el  NH  del  cuarto  aminoácido  por  detrás.   Nelson,  DL  and  Cox,  M.M.  Lehninger  Principles  of  Biochemistry.  3ª  ed.  Worth  Publishers,  2000.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 34. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   HÉLICE  ALFA   •  Un  puente  de  H  entre  el  CO  de  un   aminoácido  y  el  NH  del  cuarto  por   detrás.   •  3,6  aacs  por  vuelta  de  hélice.   •  5,4  Amstrong  (0,15  nm)  de  distancia   entre  vuelta  y  vuelta.   •  Dextrógira.   GarreJ,  R.H.  and  Grisham,  C.M.  Biochemistry.  2ª  ed.  Saunders  College  Publishing.  1999.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 35. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   Las  cadenas  laterales   sobresalen  de  manera   perpendicular  al  eje  de   la  hélice.   Nelson,  DL  and  Cox,  M.M.  Lehninger  Principles  of  Biochemistry.  3ª  ed.  Worth  Publishers,  2000.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 36. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   FACTORES  QUE  AFECTAN  A  LA   ESTABILIDAD  DE  LA  HÉLICE  ALFA   •  Repulsión  o  atracción  electrostá0ca  entre  residuos.   •  Impedimento  estérico  (entre  residuos  adyacentes  y   entre  residuos  separados  por  3  ó  4  aminoácidos).   •  La  prolina  y  la  glicina  0enen  un  efecto   desestabilizador  de  la  alfa  hélice.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 37. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   DOS  PROTEÍNAS  FORMADAS   MAYORITARIAMENTE  POR  HÉLICES  ALFA   Mioglobina   Bacteriodopsina   Jesús  Navas  Méndez  
  • 38. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   CONFORMACIÓN  EN  LÁMINA  BETA   •  Se  forman  cuando  se  alinean  de  lado  dos  o  más  segmentos  de   cadenas  polipep)dicas.   •  Esqueleto  de  la  cadena  polipep)dica  extendido  en  zig-­‐zag.   •  Las  cadenas  polipep)dicas  en  zig-­‐zag  se  disponen  de  manera   adyacente  formando  una  lámina  estabilizada  por  puentes  de  H.   •  Láminas  beta  paralelas  (cadenas  orientadas  en  la  misma   dirección)  y  an0paralelas  (orientadas  en  direcciones  opuestas).   Jesús  Navas  Méndez  
  • 39. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   Hoja  beta  paralela   3   2   1   Hoja  beta  an0paralela   GarreJ,  R.H.  and  Grisham,  C.M.  Biochemistry.  2ª  ed.  Saunders  College  Publishing.  1999.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 40. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   HOJA  BETA  ANTIPARALELA   C     N     C     N     C   N     Nelson,  DL  and  Cox,  M.M.  Lehninger  Principles  of  Biochemistry.  3ª  ed.  Worth  Publishers,  2000.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 41. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   HOJA  BETA  PARALELA   N   N   N   Nelson,  DL  and  Cox,  M.M.  Lehninger  Principles  of  Biochemistry.  3ª  ed.  Worth  Publishers,  2000.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 42. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   GIROS  BETA   •  Son  elementos  de  conexión  entre  hélices  alfa  y/o   láminas  beta.   •  Determinan  un  cambio  de  dirección  de  las  cadenas   polipep)dicas.   •  Se  forma  un  puente  de  hidrógeno  entre  un  residuo   (n)  y  el  situado  tres  aminoácidos  después  (n+3).   •  La  prolina  y  la  glicina  abundan  en  los  giros  beta.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 43. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   GIRO  BETA   An0paralela   2   3   Paralela   1   GarreJ,  R.H.  and  Grisham,  C.M.  Biochemistry.  2ª  ed.  Saunders  College  Publishing.  1999.   Jesús  Navas  Méndez   4  
  • 44. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   LA  PROBABILIDAD  DE  FORMAR  HÉLICE  ALFA  O  LÁMINA  BETA  ES,  EN  CIERTA  MEDIDA,   PREDECIBLE  A  PARTIR  DE  LA  SECUENCIA  DE  AMINOÁCIDOS,  SEGÚN  LOS  ÁNGULOS  Φ  Y  Ψ   GarreJ,  R.H.  and  Grisham,  C.M.  Biochemistry.  2ª  ed.  Saunders  College  Publishing.  1999.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 45. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   PUEDE  HABER  LARGOS  FRAGMENTOS  DE  PROTEÍNA  SIN   ESTRUCTURA  SECUNDARIA  DEFINIDA   Quimotripsina   GarreJ,  R.H.  and  Grisham,  C.M.  Biochemistry.  2ª  ed.  Saunders  College  Publishing.  1999.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 46. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   ESTRUCTURA  TERCIARIA   •  Estructura  espacial  de  la  proteína.   •  Depende  de  la  secuencia  de  aacs  y  puede  predecirse.   Se  determina  por  difracción  de  RX.   •  MoOvo:  patrón  de  plegamiento  caracterís0co  que   aparece  en  varias  proteínas.   •  Dominio:  región  de  la  cadena  polipep)dica  que  puede   plegarse  de  manera  estable  e  independiente.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 47. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   Determinación  de     la  estructura  de     una  proteína  por     difracción  de   rayos  X.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 48. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   ESTRUCTURA  TERCIARIA  DE  LAS  PROTEÍNAS   •  Cada  proteína  posee  una  única  estructura  3D.   •  La  estructura  3D  de  una  proteína  depende  de  la  secuencia  de  aacs.   •  La  función  de  una  proteína  depende  de  su  estructura  3D.   •  La  estructura  3D  se  estabiliza  mediante  enlaces  disulfuro  y  fuerzas  no   covalentes.   •  Dentro  de  la  gran  variedad  de  las  proteínas  se  reconocen  algunos   patrones  estructurales  comunes.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 49. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   FUERZAS  QUE  ESTABILIZAN  LA  ESTRUCTURA  TERCIARIA   Asp   Cys   S   Cys   2   Tyr   CO    O-­‐   COO   -­‐   S   1   Glu   Val   OH   3   +   NH 3   Lys   4   CH3   CH3   CH3   H  O   Ser   CH3   Phe   1.  Puentes  di-­‐sulfuro.   2.  Atracción  electrostá0ca.   3.  Puentes  de  hidrógeno.   4.  Interacción  hidrofóbica.   Jesús  Navas  Méndez   Ile  
  • 50. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   •  Proteínas  naOvas  son  las  que  se  encuentran  en  su   conformación  funcional  plegada  (la  más  estable).   •  Las  interacciones  que  estabilizan  la  conformación  na0va  de   una  proteína  son  los  puentes  disulfuro  y  las  interacciones  no   covalentes.   •  La  conformación  más  estable  es  la  que  permite  la  formación   del  máximo  número  de  puentes  de  hidrógeno  dentro  de  la   proteína.   •  En  general  los  residuos  hidrofóbicos  quedan  orientados  hacia   el  interior  de  la  proteína,  lejos  del  contacto  con  el  entorno   acuoso.  Los  residuos  hidroclicos  quedan  orientados  hacia  el   exterior.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 51. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   La  secuencia  de  aminoácidos   permite  predecir  con  cierta   aproximación  la  estructura   tridimensional  de  dominios  no   muy  grandes  de  proteínas.   GarreJ,  R.H.  and  Grisham,  C.M.  Biochemistry.  2ª  ed.  Saunders  College  Publishing.  1999.   Jesús  Navas  Méndez  
  • 52. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   ORTÓLOGOS  Y   PARÁLOGOS  TIENEN     ESTRUCTURAS   TERCIARIAS   SEMEJANTES   (Stryer,  2002)   Jesús  Navas  Méndez  
  • 53. Bioquímica  Estructural  y  Metabólica   Tema  3.    Proteínas:  composición  y  estructura   BIBLIOGRAFÍA   •  Lehninger  Principles  of  Biochemistry.  5ª  ed.  Freeman,  2009.  Caps  3,  4.   •  Mark’s  Basic  Medical  Biochemistry.  A  clinical  approach.  3ª  ed.  LWW.,  2008.  Caps  6,  7.   •  Devlin.  Textbook  of  Biochemistry  with  Clinical  correla>ons.  7ª  ed.  Wiley,  2010.  Cap  9.     •  Feduchi  y  cols.  Bioquímica:  conceptos  esenciales.  Panamericana,  2011.  Cap  5.     •  Berg,  Tymoczko  and  Stryer.  Biochemistry.  7ª  ed.  WH.  Freeman,  2011.  Caps  2,  3.   •  Voet  and  Voet.  Biochemistry.  4ª  ed.  Wiley,  2011.  Caps  7,  8.   •  Baynes  and  Dominiczak.  Bioquímica  Médica.  3ª  ed.  Elsevier,  2011.  Cap  2.   •  GarreJ  and  Grisham.  Biochemistry.  4ª  ed.  2009.  Caps  5,  6.   Jesús  Navas  Méndez