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AMINOÁCIDOS
Aminoácidos
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
Estructura de un Aminoácido
Los α-aminoácidos son los monómeros que conforman las
proteínas
En los genes de todos los organismos están codificados
los mismo 20 aminoácidos diferentes.
Aminoácidos
Clasificación de los AminoácidosDe acuerdo a su Obtención por el Organismo
Esenciales No EsencialesValina (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)
Aminoácidos
Clasificación de los Aminoácidos
Fer HIzo un Lío Tremendo y Valentina Le Metió un Triptófano
Fenilalanina
Histidina
Isoleucina
Lisina
TreoninaValina
Leucina
MetioninaTriptófano
ArgininaArginina e Histidina solo son esenciales en periodos de crecimiento celular, la infancia, la lactancia y la enfermedad
Aminoácidos Esenciales: Mnemotecnia
Aminoácidos
Clasificación de los Aminoácidos
De acuerdo a
sus Grupos “R”
Alifáticos
Aromáticos
Polares sin Carga
Polares con Carga
Positiva
Polares con Carga
Negativa
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 contiene azufre.
Aminoácidos
Clasificación de los Aminoácidos
Aromáticos
Absorben fuertemente la luz UV
La Tirosina contiene un grupo OH, es un aminoácido hidroxilado.
Aminoácidos
Clasificación de los Aminoácidos
Polares sin cargaLa Serina y la Treonina son aminoácidos hidroxilados
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.
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
Aminoácidos
Clasificación de los Aminoácidos
Polares con carga negativa
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.
Los Enantiómeros son estereoisómeros que se relacionan entre sí por una reflexión: son imágenes
especulares entre sí, y no son superponibles
Moléculas quirales: imagen especular no superponible de las manos
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
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.
El número de estereoisómeros de un compuesto quiral dependerá del número de centros quirales, según la fórmula→ 2n
n= número de centros quirales
Aminoácidos
Zwitterion
Ión dipolar de un aminoácidos que se forma al disolverse en agua.
La forma zwitterionica puede actuar como ácido o como base
El pKa del grupo carboxílo es de aproximadamente 2 y el del grupo amino de aproximadamente 10.
El punto isoeléctrico (pI) de un aminoácido es el pH al cual el aa tiene carga neta 0.
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.
Los aminoácidos son Anfóteros; específicamente Anfolitos
Aminoácidos
ZwitterionEl punto isoeléctrico (pI) de un aminoácido es el pH al cual el aa tiene carga neta 0.
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.
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+
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14Escala de pH
Punto Isoeléctrico
PÉPTIDOS
Péptidos
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.
Enlace Peptídico
La reacción es una condensación con eliminación de una molécula
de agua
Los aminoácidos que conforman el péptido pasan a denominarse
residuos de aminoácidos.
Péptidos
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)
Enlace Peptídico
Péptidos
Tiene carácter parcial de doble enlace, por lo que es muy rígido. Se comporta
como un híbrido de resonancia.
Estructura del Enlace Péptidico
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
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
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
PROTEÍNAS
PROPIEDADES DE LAS PROTEÍNAS
Propiedades de las Proteínas
• Macromoléculas más abundantes
• Presentes en todas las células
• Polímeros compuestos por monómeros (aminoácidos)
• Estructuras y Funciones diversas
• Organización jerárquica
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”
Estructura Primaria
La secuencia es única para cada proteína
La estructura es estabilizada por:•Enlace Peptídico
Determina la estructura tridimensional de las proteínas y
por lo tanto su función
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”
Estructura Secundaria
α- Hélice
Grupos R externos
Hélice Dextrógira
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 α2.Interacciones entre grupos R
(residuos con carga consecutivos)3.Volumen de los grupos R4.Presencia de Prolina y Glicina5.Interacción entre los residuos de los
extremos y el dipolo inherente a la hélice
Estructura Secundaria
Laminas β
La estructura es estabilizada por:
•Puentes de hidrógeno
Estructura Secundaria
Estructura Secundaria
Estructura Secundaria
Rodopsina
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
Estructura Terciaria
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 Cys2. 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 opuesto2. puentes de hidrógeno, entre las cadenas laterales de AA
polares3. interacciones hidrofóbicas entre cadenas laterales apolares4. fuerzas de polaridad debidas a interacciones dipolo-dipolo
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
Estructura Terciaria
Fuerzas que estabilizan la Estructura Terciaria
Estructura Terciaria
• pH
• Temperatura
• Moléculas orgánicas─ Alcohol, acetona─ Urea─ Cloruro de Guanidino─ Detergentes─ Agentes reductores (mercaptoetanol)
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
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)
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.
Estructura Cuaternaria
Estructura de las Proteínas
Funciones de las Proteínas
Clasificación
• Según su Función:• Estructural→ Queratina, Elastina• Enzimática→ DNA polimerasa III
Defensa→ InmunoglobulinasHormonal→ Insulina
• Transporte→ Transferrina• Reserva→ Ferritina
Clasificación de las Proteínas
Clasificación
• Según su Composición química:
• Simples → Albúmina
• Conjugadas Grupos Prostéticos
• Nucleoproteínas → Ribosomas
• Lipoproteínas → HDL
• Hemoproteínas → Hemoglobina
• Flavoproteínas → Succinato Deshidrogenasa
• Glicoproteínas → Inmunoglobulinas
• Metaloproteínas → Ceruloplasmina
• Fosfoproteínas → Caseina
Clasificación de las Proteínas
Clasificación
Clasificación
• Según su Forma:
• Fibrosas → Colágeno
• Globulares→ Enzimas → Quimotripsina
Clasificación de las Proteínas
Clasificación
• Según el Número de subunidades: Criterio funcional• Monoméricas → Mioglobina
• Oligoméricas→ Hemoglobina
Formada por 4 subunidades
Clasificación de las Proteínas
ALGUNAS PROTEÍNAS DE IMPORTANCIA FISIOLÓGICA
Proteínas de Importancia Fisiológica
• α- queratinas
• β- queratinas
Queratinas
AA Principales Estructura Secundaria
Estructura Suprasecundaria Funciones
Muy pequeños sin cargaNo hay Cisteina
Conformación β
Lámina plegada antiparalela
Estructura de seda e hilos de araña
AA Principales Estructura Secundaria
Estructura Suprasecundaria Funciones
Pequeños sin carga
Cisteina
α-hélice •Protofilameneto•Protofibrilla•Filamneto Intermedio
Estructura de piel, pelo, lana, uñas,
plumas, pinzas, etc
Proteínas de Importancia Fisiológica
• Glicina = 35% Alanina = 11%• Prolina e Hidroxiprolina (Hyp) = 21% • Hyp es sintetizada por la Prolil 4-hidroxilasaque 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 covalentesFormados por Lisina o Hidroxilisina
ColágenoGly – X – Y
Proteínas de Importancia Fisiológica
• 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
Elastina
Proteínas de Importancia Fisiológica
Proteínas Plasmáticas
Fracciones % Principales Proteínas Funciones
Albúmina 55 Nutritiva, transporte, presión coloidosmótica
α1 5 HDLTranscobalamina
Protrombina
Transporte reverso de colesterol
Transporte de Vit B12Factor de Coagulación
α2 9 HaptoglobinaCeruloplasmina
VLDL
Fijadora de hemoglobina
Transporte de cobreTransporte de Lípidos
(TG)
β 13 TransferrinaHemopexina
LDL
Transporte de hierroUnión con grupo hemoTransporte de Lípidos
(CE)
Fibrinógeno 7 Coagulación sanguínea
γ 11 A, D, E, G, M Anticuerpos
Proteínas de Importancia Fisiológica
• Mioglobina → Hemoproteína fijadora de oxígeno en los músculos
• Hemoglobina → Hemoproteína transportadora de oxígeno
• Citocromo C → Hemoproteína de la cadena 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
Otras Proteínas
MÉTODOS DE ESTUDIO DE LAS PROTEÍNAS
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 utilizando altas
concentraciones de sales.
• Diálisis• Separa las proteínas de otras moléculas como
sales utilizando una membrana semipermeable.
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.
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.
Gracias