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.

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