estructura promiguelsanchez

Estructura de las Estructura de las

ProtenasProtenas

Miguel Martn Snchez CervioMiguel Martn Snchez Cervio

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ndicendice

1.1. Los Monmeros o constituyentes de las Los Monmeros o constituyentes de las

protenas. Los aminocidos.protenas. Los aminocidos.

2.2. Estructura primaria. El enlace peptdico.Estructura primaria. El enlace peptdico.

3.3. Estructura secundaria. Hlice alfa, Hoja o Estructura secundaria. Hlice alfa, Hoja o

Lamina plegada beta.Lamina plegada beta.

4.4. Estructura terciaria.Estructura terciaria.

5.5. Estructura cuaternaria.Estructura cuaternaria.

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Los AminocidosLos Aminocidos

Las protenas son grandes molculas formadas Las protenas son grandes molculas formadas por cadenas de aminocidos enlazados mediante por cadenas de aminocidos enlazados mediante el llamado el llamado ENLACE PEPTIDICOENLACE PEPTIDICO

Un aminocido se caracteriza por poseer un Un aminocido se caracteriza por poseer un grupo grupo amino (amino (--NHNH33)) y un grupo y un grupo carboxilo (carboxilo (--COO)COO), unidos al mismo , unidos al mismo carbono central (CH)carbono central (CH),, llamado tambin llamado tambin carbono alfacarbono alfa, y una , y una cadena lateral (cadena lateral (--R)R) que es que es la que conforma los distintos aminocidos.la que conforma los distintos aminocidos.

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Esquemticamente representaremos los distintos Esquemticamente representaremos los distintos aminocidos de la siguiente manera:aminocidos de la siguiente manera:

A A phph fisiolgico el grupo amino (fisiolgico el grupo amino (--NHNH33++) se ) se

presenta presenta protonadoprotonado y el grupo carboxilo (y el grupo carboxilo (--COOCOO--) sin ) sin protonarprotonar..

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En el hombre se encuentran 20 aminocidos En el hombre se encuentran 20 aminocidos

esenciales, que nicamente se diferencian por la esenciales, que nicamente se diferencian por la

cadena lateral (cadena lateral (--R)R). El mas simple es la . El mas simple es la

GlicinaGlicina, ya que su cadena lateral es simplemente , ya que su cadena lateral es simplemente

un tomo de carbono.un tomo de carbono.

Es habitual clasificarlos de acuerdo con la Es habitual clasificarlos de acuerdo con la

naturaleza de esta cadena lateral: naturaleza de esta cadena lateral: alifticos, alifticos,

aromticos, polares sin carga, cargados aromticos, polares sin carga, cargados

positiva o negativamentepositiva o negativamente..

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Una sencilla clasificacin de los aminocidos por Una sencilla clasificacin de los aminocidos por

sus sus diversas propiedades fisicoqumicas diversas propiedades fisicoqumicas , podra , podra

ser:ser:

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Enlace PeptdicoEnlace Peptdico

Dos aminocidos pueden unirse covalentemente Dos aminocidos pueden unirse covalentemente

formando un enlace amida sustituido, que se formando un enlace amida sustituido, que se

denomina enlace denomina enlace peptdicopeptdico: :

Para ello han reaccionado el carboxilo alfa de un Para ello han reaccionado el carboxilo alfa de un

aminocido con el amino alfa del otro aminocido con el amino alfa del otro

aminocido, perdindose una molcula de agua: aminocido, perdindose una molcula de agua:

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Un nmero cualquiera de aminocidos puede Un nmero cualquiera de aminocidos puede encadenarse mediante sucesivos enlaces peptdicos. Por encadenarse mediante sucesivos enlaces peptdicos. Por ejemplo, la unin de tres aminocidos mediante dos ejemplo, la unin de tres aminocidos mediante dos enlaces peptdicos para producir un tripptido. enlaces peptdicos para producir un tripptido.

La unin similar de un gran nmero de aminocidos La unin similar de un gran nmero de aminocidos forma forma polipptidospolipptidos, que se llaman , que se llaman protenasprotenas cuando cuando son suficientemente grandes y tienen una estructura son suficientemente grandes y tienen una estructura tridimensional definida. tridimensional definida.

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El enlace peptdico es un enlace covalente que se establece entre El enlace peptdico es un enlace covalente que se establece entre un tomo de carbono y un tomo de nitrgeno. Es un enlace un tomo de carbono y un tomo de nitrgeno. Es un enlace muy resistente, lo que hace posible el gran tamao y estabilidad muy resistente, lo que hace posible el gran tamao y estabilidad de las molculas proteicas.de las molculas proteicas.

Los estudios de Rayos X de las protenas han llevado a la Los estudios de Rayos X de las protenas han llevado a la conclusin de que el enlace Cconclusin de que el enlace C--N del enlace peptdico se N del enlace peptdico se comporta en cierto modo como un doble enlace y no es posible, comporta en cierto modo como un doble enlace y no es posible, por lo tanto, el giro libre alrededor de l.por lo tanto, el giro libre alrededor de l.

Todos los tomos que estn unidos al carbono y al nitrgeno del Todos los tomos que estn unidos al carbono y al nitrgeno del enlace peptdico mantienen unas distancias y ngulos enlace peptdico mantienen unas distancias y ngulos caractersticos y estn todos ellos en un mismo plano.caractersticos y estn todos ellos en un mismo plano.

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Hlice Hlice AlfaAlfa

En este tipo de estructura secundaria el esqueleto En este tipo de estructura secundaria el esqueleto

peptdico, las cadenas de aminocidos unidos mediante peptdico, las cadenas de aminocidos unidos mediante

enlaces peptdicos, se enrolla sobre s mismo enlaces peptdicos, se enrolla sobre s mismo 100 100

dextrgiramente dextrgiramente describiendo un helicoide compacto describiendo un helicoide compacto

alrededor del eje longitudinal de la molcula. alrededor del eje longitudinal de la molcula.

Cada aminocido, se desplaza 0,15 nm a lo largo del eje Cada aminocido, se desplaza 0,15 nm a lo largo del eje

con respecto al aminocido anterior, y cada vuelta con respecto al aminocido anterior, y cada vuelta

completa de la hlice supone una elevacin de 0,54 nm completa de la hlice supone una elevacin de 0,54 nm

(paso de hlice).(paso de hlice).

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Hlice AlfaHlice Alfa

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La hlice est estabilizada por puentes de La hlice est estabilizada por puentes de

hidrogeno entre los hidrogeno entre los nitrgenosnitrgenos y los grupos y los grupos

carbonilocarbonilo de los enlaces peptdicos. Se trata de de los enlaces peptdicos. Se trata de

enlaces enlaces intracatenariosintracatenarios; concretamente, los ; concretamente, los

puentes se establecen entre el tomo de puentes se establecen entre el tomo de oxgenooxgeno

carbonlicocarbonlico de un residuo (n) y el de un residuo (n) y el nitrgenonitrgeno del del

residuo situado en posicin (n+4): residuo situado en posicin (n+4):

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Hlice AlfaHlice Alfa

El funcionamiento de los puentes de hidrogeno es el que se El funcionamiento de los puentes de hidrogeno es el que se muestra en la animacin de abajo. muestra en la animacin de abajo.

Un protn es compartido entre dos molculas, principalmente Un protn es compartido entre dos molculas, principalmente tomos de carbono o de oxigeno, teniendo mediante este mtodo tomos de carbono o de oxigeno, teniendo mediante este mtodo un enlace mucho mas dbil que el enlace covalente.un enlace mucho mas dbil que el enlace covalente.

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Hoja o Lamina Plegada BetaHoja o Lamina Plegada Beta

En la En la hebra betahebra beta (o conformacin beta), el (o conformacin beta), el

esqueleto esqueleto polipeptdicopolipeptdico se encuentra extendido, se encuentra extendido,

en lugar de retorcido sobre s mismo en forma en lugar de retorcido sobre s mismo en forma

de hlice. de hlice.

Es frecuente encontrar esta conformacin en Es frecuente encontrar esta conformacin en

varios segmentos de la cadena varios segmentos de la cadena polipeptdicapolipeptdica, que , que

se alinean paralelamente, formando as una se alinean paralelamente, formando as una

lmina beta.lmina beta.

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El El esqueletoesqueleto en una lmina beta es bsicamente en una lmina beta es bsicamente un plano , del cual emergen hacia ambos lados un plano , del cual emergen hacia ambos lados las las cadenas lateralescadenas laterales de los residuos de los residuos aminocidos.aminocidos.

Las lminas beta se estabilizan mediante puentes Las lminas beta se estabilizan mediante puentes de hidrgeno entre de hidrgeno entre NN y y OO pertenecientes a los pertenecientes a los enlaces peptdicos, como en la hlice alfa, pero enlaces peptdicos, como en la hlice alfa, pero en este caso son enlaces en este caso son enlaces intercatenariosintercatenarios, entre , entre las cadenas polipeptdicas adyacentes las cadenas polipeptdicas adyacentes

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Hlice del Colgeno Hlice del Colgeno

El colgeno es una protena fibrosa, El colgeno es una protena fibrosa,

componente principal del tejido conectivo, de la componente principal del tejido conectivo, de la

piel, los tendones, el cartlago y los huesos. En l piel, los tendones, el cartlago y los huesos. En l

se observa una estructura secundaria particular, se observa una estructura secundaria particular,

helicoidal pero ms estirada que la hlice alfa y helicoidal pero ms estirada que la hlice alfa y

girando hacia la izquierda en lugar de a la girando hacia la izquierda en lugar de a la

derecha. Esta estructura recibe el nombre de derecha. Esta estructura recibe el nombre de

hlice del colgeno.hlice del colgeno.

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Hlice del ColgenoHlice del Colgeno

En su secuencia es caracterstica la repeticin de En su secuencia es caracterstica la repeticin de

GlyGlyXXYY, donde X suele ser prolina e Y suele , donde X suele ser prolina e Y suele

ser prolina o hidroxiprolina. ser prolina o hidroxiprolina.

Como veremos ms adelante (estructura Como veremos ms adelante (estructura

cuaternaria), esta secuencia repetitiva es esencial cuaternaria), esta secuencia repetitiva es esencial

para la asociacin de cadenas de colgeno, la para la asociacin de cadenas de colgeno, la

formacin de fibras y, en definitiva, la funcin formacin de fibras y, en definitiva, la funcin

de esta protena. de esta protena.

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Estructura TerciariaEstructura Terciaria

La estructura terciaria informa sobre la disposicin de la La estructura terciaria informa sobre la disposicin de la estructura secundaria de un estructura secundaria de un polipptidopolipptido al plegarse al plegarse sobre s misma originando una conformacin globular. sobre s misma originando una conformacin globular. En definitiva, es la estructura primaria la que determina En definitiva, es la estructura primaria la que determina cul ser la secundaria y por tanto la terciaria.. cul ser la secundaria y por tanto la terciaria..

La estructura terciaria de una protena (su estructura La estructura terciaria de una protena (su estructura tridimensional completa) suele estar formada por varios tridimensional completa) suele estar formada por varios tramos con estructuras secundarias diferentes. tramos con estructuras secundarias diferentes.

La estructura terciaria de una protena es la que le da La estructura terciaria de una protena es la que le da sus caractersticas fsicosus caractersticas fsico--qumicas, esto es, la polaridad o qumicas, esto es, la polaridad o no de la molcula, etc.no de la molcula, etc.

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Se distinguen Se distinguen dos tipos de estructura terciariados tipos de estructura terciaria: : Protenas con estructura terciaria de Protenas con estructura terciaria de tipo fibrosotipo fibroso en las que una de las en las que una de las

dimensiones es mucho mayor que las otras dos. Son ejemplos el dimensiones es mucho mayor que las otras dos. Son ejemplos el colgenocolgeno, la , la queratinaqueratina del cabello o la del cabello o la fibronafibrona de la seda. En este caso, de la seda. En este caso, los elementos de estructura secundaria (hlices a u hojas b) pueden los elementos de estructura secundaria (hlices a u hojas b) pueden mantener su ordenamiento sin recurrir a grandes modificaciones, tan slo mantener su ordenamiento sin recurrir a grandes modificaciones, tan slo introduciendo ligeras torsiones longitudinales, como en las hebras de una introduciendo ligeras torsiones longitudinales, como en las hebras de una cuerda. cuerda.

Protenas con estructura terciaria de Protenas con estructura terciaria de tipo globulartipo globular, ms frecuentes, en las , ms frecuentes, en las que no existe una dimensin que predomine sobre las dems, y su forma que no existe una dimensin que predomine sobre las dems, y su forma es aproximadamente esfrica. En este tipo de estructuras se suceden es aproximadamente esfrica. En este tipo de estructuras se suceden regiones con estructuras al azar, hlice a hoja b, acodamientos y regiones con estructuras al azar, hlice a hoja b, acodamientos y estructuras estructuras supersecundariassupersecundarias. Un ejemplo de esta estructura es la . Un ejemplo de esta estructura es la mioglobinamioglobina. .

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Como resultado de estas interacciones, en las Como resultado de estas interacciones, en las protenas con protenas con estructura terciaria globularestructura terciaria globular::

las las cadenas laterales con carcter cadenas laterales con carcter apolarapolar se se orientan hacia el orientan hacia el interior de la molculainterior de la molcula evitando evitando las interacciones con el disolvente, y forman un las interacciones con el disolvente, y forman un ncleo compacto con carcter ncleo compacto con carcter hidrofbicohidrofbico. .

las las cadenas laterales de los aminocidos polares cadenas laterales de los aminocidos polares se localizan en la superficiese localizan en la superficie de la molcula, de la molcula, interaccionando con el agua y permitiendo que la interaccionando con el agua y permitiendo que la protena permanezca en disolucin.protena permanezca en disolucin.

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Los aminocidos Los aminocidos cargadoscargados y y los los polarespolares son abundantes son abundantes en la superficie, donde en la superficie, donde forman puentes de hidrgeno forman puentes de hidrgeno con el agua.con el agua.

Esta disposicin es Esta disposicin es beneficiosa en trminos beneficiosa en trminos energticos, estabiliza la energticos, estabiliza la estructura terciaria de la estructura terciaria de la protena, y se conoce como protena, y se conoce como efecto hidrfoboefecto hidrfobo. .

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Estructura CuaternariaEstructura Cuaternaria

Esta estructura informa de la unin , mediante enlaces dbiles Esta estructura informa de la unin , mediante enlaces dbiles (no covalentes) de varias cadenas polipeptdicas con estructura (no covalentes) de varias cadenas polipeptdicas con estructura terciaria, para formar un complejo proteico. Cada una de estas terciaria, para formar un complejo proteico. Cada una de estas cadenas polipeptdicas recibe el nombre de cadenas polipeptdicas recibe el nombre de protmeroprotmero. .

El colgeno es una protena fibrosa, formada por la asociacin El colgeno es una protena fibrosa, formada por la asociacin de varias cadenas polipeptdicas; por eso es un ejemplo de de varias cadenas polipeptdicas; por eso es un ejemplo de estructura cuaternaria. estructura cuaternaria.

La unidad bsica de una fibra de colgeno es la molcula de La unidad bsica de una fibra de colgeno es la molcula de tropocolgenotropocolgeno, una hlice triple de tres cadenas polipeptdicas , una hlice triple de tres cadenas polipeptdicas iguales, cada una de ellas con aproximadamente 1000 residuos y iguales, cada una de ellas con aproximadamente 1000 residuos y la estructura secundaria caracterstica, la hlice del colgeno (ya la estructura secundaria caracterstica, la hlice del colgeno (ya estudiada en el apartado de estructura secundaria).estudiada en el apartado de estructura secundaria).

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Recordar que la secuencia consiste en una Recordar que la secuencia consiste en una

repeticin de repeticin de GlyGlyXXYY, donde X suele ser , donde X suele ser

prolina e Y suele ser prolina o hidroxiprolina.prolina e Y suele ser prolina o hidroxiprolina.

La pequea cadena lateral de la glicina La pequea cadena lateral de la glicina GlyGly (un (un

tomo de hidrgeno) se dispone hacia el tomo de hidrgeno) se dispone hacia el

interior, permitiendo una asociacin compacta interior, permitiendo una asociacin compacta

de las tres cadenas polipeptdicas (triple hlice de las tres cadenas polipeptdicas (triple hlice

caracterstica y exclusiva del colgeno). caracterstica y exclusiva del colgeno).

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La molcula de hemoglobina est formada por La molcula de hemoglobina est formada por

cuatro cadenas polipeptdicas o subunidades, las cuatro cadenas polipeptdicas o subunidades, las

globinas globinas alfaalfa11, , alfaalfa22, , betabeta11 y y betabeta22, unidas entre s , unidas entre s

de forma no covalente.de forma no covalente.

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Cada una de las globinas, al igual que la Cada una de las globinas, al igual que la

mioglobina, presenta un elevado contenido de mioglobina, presenta un elevado contenido de

hlice alfa. hlice alfa.

Cada molcula de globina contiene una molcula Cada molcula de globina contiene una molcula

de hemo (representado en rojo para recordar de hemo (representado en rojo para recordar

que es el responsable del color rojo de la que es el responsable del color rojo de la

hemoglobina y de la sangre).hemoglobina y de la sangre).

Los grupos hemo consisten en una molcula de Los grupos hemo consisten en una molcula de

protoporfirina IX complejada con un ion Feprotoporfirina IX complejada con un ion Fe2+2+

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BibliografaBibliografa

http://www.ehu.es/biomoleculas/PROT/PROhttp://www.ehu.es/biomoleculas/PROT/PRO

T.htmT.htm

http://www2.uah.es/biomodel/model1j/prot/ihttp://www2.uah.es/biomodel/model1j/prot/i

nicio.htmnicio.htm

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estructura promiguelsanchez

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