POLÍMEROS DE AMINOÁCIDOS

Presentación del tema: "POLÍMEROS DE AMINOÁCIDOS"— Transcripción de la presentación:

1 POLÍMEROS DE AMINOÁCIDOS
PROTEÍNAS POLÍMEROS DE AMINOÁCIDOS PRODUCTOS NATURALES que contienen N son esenciales para la vida de los animales En 1839 se los denominó PROTEÍNAS (del griego proteios que significa PRIMARIO) Las proteínas juegan un papel CENTRAL en la BIOQUÍMICA y los AMINOÁCIDOS se consideran moléculas antiguas y ubicuas

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3 a-aminoácidos -NH2 -COOH
ESTRUCTURA DE LOS AMINOACIDOS Todas las proteínas están formadas por 20 AA No todas las proteínas contienen los 20 AA simultáneamente a-aminoácidos -NH COOH amino primario como sustituyente en el carbono adyacente al grupo carboxílico

4 estereoquímica Los aminoácidos son compuestos ópticamente activos (excepto Gly), sus moléculas son asimétricas debido a la presencia d átomos de C quirales Los átomos quirales dan origen a enantiómeros que son INDISTINGUIBLES desde el punto de vista químico y físico por la mayoría de las técnicas excepto cuando se prueba su asimetría (ej luz polarizada y reactivos con centros quirales)

5 Proyecciones de Fischer
Estereoquímica Los aminoácidos se designan según la convención de Fischer en L-AA o D-AA por comparación de su estructura espacial con los isómeros del gliceraldehído (estereoisómeros) d-glyceraldehyde l-glyceraldehyde Proyecciones de Fischer NH3+ NH3+ R R d-aminoácido l-aminoácido

6 AA con cadenas laterales no polares
AA con cadenas laterales polares no cargadas AA con cadenas laterales polares cargadas CH2 +NH3

7 CLASIFICACIÓN DE LOS AMINOACIDOS
A PARTIR DE LAS POLARIDADES DE SUS CADENAS LATERALES AA con cadenas laterales no polares (9 aa ) Glicina: cadena lateral más pequeña posible Alanina, Valina, Leucina, Isoleucina : cadenas carbonadas alifáticas Metionina: posee un tioéter (semejante a un grupo n-butilo, el S tiene el tamaño semejante a un grupo –CH2-) Prolina: contiene un grupo cíclico pirrolidina Phenilalanina y Triptofano: ccontienen grupos aromáticos (fenilo e indol) AA con cadenas laterales polares no cargadas poseen grupos hidroxilo, amido o tiol Serina y Treonina: grupo hidroxilo Asparagina y Glutamina: grupo amida Cisteína: grupo tiol

8 AA con cadenas laterales polares cargadas Pueden tener cargas negativas o positivas a valores fisiológicos de pH Aminoácidos ácidos: (cargas negativas) ácido aspártico y ácido glutámico Aminoácidos básicos: (cargas positivas) lisina (butilamonio), arginina (guanidinio), histidina (imidazol)

9 Ejemplos de moléculas quirales usadas en la industria farmacéutica
Ibuprofeno (el enantiómero opuesto no presenta actividad biológica) Talidomida (el enantiómero opuesto presenta actividad biológica y es tóxico) Derivados de aminoácidos MODIFICACIONES DE CADENAS LATERALES O PO OOC COO- CH CH NH CH CO CH2 NH CH CO O-fosfoserina g-carboxiglutamato

10 b) DERIVADOS DE AMINOÁCIDOS
DOPAMINA HISTAMINA GABA TIROXINA c) PÉPTIDO BIOLÓGICAMENTE ACTIVO GLUTATION

11 Los aminoácidos pueden actuar como ácido-bases
Los grupos -NH2 y –COOH se ionizan fácilmente pKa COOH ~ 2,2 a pH fisiológico COO- pKa NH2 ~ 9,4 a pH fisiológico NH3+ Los aminoácidos pueden actuar como ácido-bases y se conocen como iones dipolares o zwiteriones

12 Propiedades ácido-base
Los aminoácidos tienen DOS o más residuos ionizables PUNTO ISOELÉCTRICO pH al cual la molécula no tiene carga neta y se calcula usando las constantes involucradas en la formación de la especie neutra

13 enlace peptídico Los AA pueden polimerizarse y formar cadenas (reacción de condensación). Los polímeros formados se llaman: Dipéptidos Tripéptidos Oligopéptidos Polipéptidos nomenclatura aminoacil-aminoacil-…-aminoácido

14 Existen 20n secuencias posibles Proteína de 100 AA 20100= 1.27 x 10130
PROTEÍNAS: CONFORMACIÓN NATIVA proteína en su conformación funcional y plegada ESTRUCTURA PRIMARIA Es la secuencia de aminoácidos de su cadena polipeptídica o cadenas si está formada por más de una. Cada aminoácido está unido al siguiente por un enlace peptídico. Existen 20n secuencias posibles Proteína de 100 AA = 1.27 x 10130 Péptidos hasta ~ 40 residuos Proteínas: entre 100 y 1000 AA Hay proteínas que contienen varias subunidades (iguales o no)

15 Cinco aspectos importantes a tener en cuenta
La estructura tridimensional de una proteína está determinada por su secuencia de AA La función de una proteína depende de su estructura Una proteína aislada adopta una única forma estructural Las fuerzas más importantes que estabilizan la estructura tridimensional de una proteína son las interacciones no covalentes Existen patrones estructurales comunes

16 PROTEÍNAS: ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL
ESTRUCTURA SECUNDARIA Es el ordenamiento espacial de un esqueleto de átomos del polipéptido , comprende los patrones de plegamiento de las cadenas polipeptídicas. GRUPO PEPTÍDICO Tiene una estructura planar rígida como consecuencia del carácter resonante del enlace peptídico O O- C C N N H H +

17 Los péptidos asumen la conformación TRANS

18 GRAFICO DE RAMACHANDRAN

19 HÉLICE alpha Es una hélice dextrógira , tienen 3.6 residuos por giro y un paso de hélice de 5,4 A

20 CINCO TIPOS DE RESTRICCIONES AFECTAN LA HÉLICE ALFA
Tendencia intrínseca de cada AA a formar una hélice Interacciones con los grupos R Volumen de los grupos R adyacentes Presencia de residuos Pro y Gly Interacciones de residuos en los extremos de la hélice y el dipolo inherente a la hélice alfa

21 HOJA beta Los enlaces de hidrógeno se producen entre las cadenas polipeptídicas vecinas Hoja beta antiparalela Hoja beta paralela

22 Estructura Proteica NO repetitiva
La mayoría de la proteínas son GLOBULARES y contienen estructuras secundarias diferentes incluyendo regiones irregulares . En ciertas condiciones las proteínas presentan una estructura desordenada y fluctuante (no son hélices a u hoja b sino simplemente irregulares y difíciles de describir) Giros beta

23 MOTIVOS ESTRUCTURALES O ESTRUCTURAS SUPERSECUNDARIAS
Es la combinación variada entre elementos de la estructura secundaria (hélices alpha y hojas beta). Puede tener una función o pertenecer a una unidad funcional mayor denominada DOMINIO Coiled-coil Leucine zipper Hélice-giro-hélice

24 Barril beta Beta-alpha-beta Horquilla beta

25 DOMINIO: es la unidad estructural básica de una proteína o unidades que componen a una proteína
La mayoría de las proteínas presentan más de un dominio. Los dominios y la naturaleza de sus interacciones determinan la función de la proteína DOMINIOS es una unidad estructural espacialmente separada puede tener semejanza estructural o de secuencia con otro dominio puede tener o no una función asociada Proteína multidominio o supradominios

26 UN DOMINIO TRES DOMINIOS

27 FAMILIAS de proteínas Las proteínas pueden agruparse en familias según los patrones de plegamiento o según el número de dominios estructurales.

28 PROTEÍNAS FIBROSAS En general tienen papel de soporte, protector o conectivo en los organismos vivos. Son proteínas muy extendidas con un solo tipo de estructura secundaria

29 QUERATINA

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31 COLÁGENO Es una triple hélice y está presente en todos los animales multicelulares y es la proteína más abundante de los vertebrados. Sus fibras son resistentes y forman parte de los tejidos conectivos de huesos dientes cartílago tendones y las matrices de los vasos sanguíneos y piel. Hay diferentes tipos de colágenos en el mismo individuo y uno de los más comunes es el COLÁGENO tipo I. (tiene dos cadenas a1 y una a2)

32 Estructura terciaria Es el plegamiento de los elementos de la estructura secundaria y determina la posición tridimensional de cada átomo en la proteína. La ubicación de las cadenas laterales varía con la polaridad Val, Leu, Ile, Met y Phe se ubican mayormente en el interior de una proteína lejos del solvente acuoso Arg, Hiy, Lys, Asp, Glu se ubican generalmente en la superficie en contacto con el solvente acuoso. Ser, Thr, Asn, Gln, Tyr normalmente están en la superficie o formando puente hidrógeno en el interior de la proteína

33 Los polipéptidos con secuencias similares tienden a formar plegamientos similares (citocromo c de atún y arroz -59% de homología)

34 Estructura cuaternaria
Es el ordenamiento espacial de las subunidades que componen una proteína multimérica. Consecuencia: el aumento del tamaño de una proteína mediante asociación de subunidades es más eficiente que el aumento de la longitud de una cadena polipeptídica única. Las subunidades (idénticas o no) se asocian en general en forma NO covalente OLIGÓMEROS: proteínas con más de una subunidad (EJ. HB a2b2) PROTÓMEROS: unidades idénticas de una proteína oligomérica (ab)

35 Estructura cuaternaria
Las subunidades se asocian en forma simétrica . Cada oligómero ocupa una posición equivalente desde el punto de vista geométrico. Las proteínas tienen SIMETRÍA ROTACIONAL SIMETRÍA CÍCLICA SIMETRÍA DIÉDRICA SIMETRÍA TETRAÉDRICA

36 Estabilidad de la estructura proteica
La estructura proteica es el resultado de un equilibrio delicado entre distintas fuerzas que estabilizan su estado plegado EFECTO HIDROFÓBICO: es para minimizar el contacto con el agua provoca la agregación de los residuos no polares en el interior de las proteínas. PERFIL DE HIDROPATÍA: Tendencia hidrofílica e hidrofóbica de los residuos aminoácidos que forman parte de una proteína

37 Interacciones electrostáticas
Fuerzas de van der Waals Enlaces de Hidrógeno Par iónico Entrelazamiento químico Puentes disulfuro Dedos de Zn

38 DESNATURALIZACIÓN y RENATURALIZACIÓN de las PROTEÍNAS
Toda alteración en el equilbrio de las fuerzas no enlazantes que mantienen la conformación nativa de la proteína provoca la desnaturalización Calentamiento Variación de pH Detergentes Agentes caotrópicos (ión guanidinio- urea)

39 Christian Anfinsen y la ribonucleasa A
La información para el plegamiento está contenida en la estructura primaria Christian Anfinsen y la ribonucleasa A

40 RELACIÓN ESTRUCTURA FUNCIÓN MIOGLOBINA y HEMOGLOBINA
La complejidad estructural y la variedad de las proteínas permite la existencia de un espectro muy amplio de tareas biológicas especializadas MIOGLOBINA Proteína intracelular pequeña presente en el músculo de vertebrados actúa como proteína ligadora de oxígeno. 153 residuos de AA dispuestos en 8 hélices alpha forman una proteína globular que contiene un grupo prostético HEMO

41 Grupo prostético: COMPONENTE NO AMINOACíDICO que forma parte de la estructura de la proteína unido covalentemente HEMO

42 FUNCIÓN de la MIOGLOBINA
Facilitar la difusión de O2 en el músculo facilitando la solubilidad efectiva del gas en las células musculares y actúa como reservorio molecular especialmente en mamíferos acuáticos (ballenas y focas)

43 Mb + O MbO2 [Mb] [O2] [MbO2] K= [MbO2] [Mb] + [MbO2] YO2 = [Mb] [O2] / K [Mb] + [Mb] [O2] /K YO2 = [O2] K+ [O2] YO2 = pO2 K+ pO2 YO2 =

44 HEMOGLOBINA Proteína intracelular presente en los eritrocitos que permite el transporte y la cesión de O2 a los tejidos . a2b unidas por enlaces no covalentes

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47 HOMOTRÓPICA: ligando y modulador son idénticos
PROTEÍNA ALOSTÉRICA: La unión de un ligando afecta las propiedades de unión de otro sitio de la misma molécula induciendo cambios estructurales en la proteína HOMOTRÓPICA: ligando y modulador son idénticos Esto se asocia frecuentemente a cooperativismo HETEROTRÓPICA: modulador distinto al ligando. Efecto resultante puede ser positivo o negativo (cooperativo o antagonista )

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