Estructura y función de proteínas

Estructura y función
de proteínas
Luciferina y uciferasa. Producción de luz.
Hemoglobina. Transporte de oxígeno.
Queratina: Principal componente estructural
escamas, cuernos, lana, uñas y plumas.
de
pelo,
1.2.1 Estructura y función de los aminoácidos (aa)
Funciones:
 Formación de proteínas.
 Transmisión del impulso
nervioso.
 Regulación del crecimiento
celular.
 Biosíntesis de porfirinas, purinas,
pirimidinas y urea.
 Participan en las vías de
transmisión de señales.
 Señalización hormonal.
El grupo amino está a la izquierda
El grupo amino está a la derecha
Clasificación de los aminoácidos
No polares
Cadena lateral alifática: Gli, Ala, Pro, Val, Leu,
Met, Ile.
Cadena lateral aromática: Phe, Tir, Trp.
aa
Polares
Cadena lateral
con carga
Positiva: Lis, Arg, His
(Básicos).
Negativa: Asp, Glu (Ácidos).
Cadena lateral sin carga: Ser, Thr, Cis, Asn, Gln.
1
pI  ( pK1  pK 2 )
2
pI 
1
11.94
(2.34  9.60) 
 5.97
2
2
Punto isoeléctrico: Valor
de pH en el que una
molécula no tiene carga
neta.
Si pH<pI, el aa tiene carga (+);
Si pH>pI, el aa tiene carga (-).
1
pI  ( pK1  pK R )
2
pI 
1
(2.19  4.25)  3.22
2
1
pI  ( pK R  pK 2 )
2
1
pI  (6  9.17)  7.59
2
pI:
Ácido aspártico: 3.02
Lisina: 9.7
Arginina: 10.8
Grupos ionizables de los aminoácidos
En el intervalo de pH fisiológico
tanto
los
grupos
de
ácido
carboxílico como los grupos amino
de los α-aminoácidos se hallan
completamente ionizados.
Ejercicio 1. Relación entre la curva de titulación
y las propiedades ácido-base de la glicina
Una solución de 100 mL de glicina 0.1 M a pH
1.72 se tituló con una solución de NaOH 2 M.
Se midió el pH y los resultados se graficaron.
Los puntos clave en la titulación se
designaron como I, II, III, IV, y V. Para cada uno
de los casos, identifique el punto apropiado
en la titulación y justifique la respuesta.
a) La glicina está completamente titulada
b) Este es el punto isoeléctrico
c) El grupo carboxilo ha sido titulado por completo
d) El pH es igual al pKa del grupo carboxilo
e) El pH es igual al pKa del grupo amino protonado
f) La glicina tiene su máxima capacidad amortiguadora
g) La carga neta de la glicina es 0
h) La mitad de los grupos amino están ionizados
i) La glicina está presente predominantemente
como +H3N-CH2-COOH
j) La especie predominante es +H3N-CH2-COO
k) La carga neta promedio de la glicina es -1
l) La glicina está presente predominantemente
en una mezcla de 50:50 de +H3N-CH2-COOH
y de +H3N-CH2-COO
m) La carga neta promedio de la
glicina es de +1/2
n) Este es el fin de la titulación
o) Peores regiones de pH para
poder amortiguador
Ejercicio 2. Tamaño de proteínas
¿Cuál es el peso molecular aproximado para una
proteína de 682 residuos de aminoácidos?
Ejercicio 3. Punto isoeléctrico de la pepsina
Pepsina es el nombre dado a muchas enzimas digestivas secretadas por
glándulas presentes en el estómago. Estas glándulas también secretan
HCl, el cual disuelve algunos componentes de la comida, permitiendo
que la pepsina actúe enzimáticamente sobre las proteínas. La mezcla
de comida, HCl y enzimas de digestión se conoce como Quimo y tiene
un pH de 1.5. El punto isoeléctrico (pI) de la pepsina es 1.0
a) ¿Qué grupos funcionales deben de estar presentes en la pepsina
para darle este punto isoeléctrico?
b) ¿Qué aminoácidos de la enzima pueden contener estos grupos
funcionales?
Ejercicio 4. Punto isoeléctrico de histonas
Las histonas son proteínas que se encuentran en
el núcleo de células eucariotas, fuertemente
ligados al ADN, el cual tiene muchos grupos
fosfato. El pI de las histonas es muy alto, 10.8.
a) ¿Cuáles residuos de aminoácidos deben estar
presentes en alta proporción en las histonas?
b) ¿En qué manera contribuyen estos residuos a
la unión fuerte de las histonas con el ADN?
Ejercicio 5. Solubilidad de polipéptidos
Un método para separar polipéptidos hace uso de sus
diferentes solubilidades. La solubilidad de una cadena
polipeptídica larga depende de la polaridad de los grupos R,
particularmente del número de grupos ionizables, entre más
grupos ionizables estén presentes, mayor será la solubilidad
del polipéptido.
¿Cuál de los siguientes pares de polipéptidos es más soluble
al pH indicado?
a) (Gly)20 o (Glu)20 a pH 7.0
b) (Lys-Ala)3 o (Phe-Met)3 a pH 7.0
c) (Ala-Ser-Gly)5 o (Asn-Ser-His)5 a pH 6.0
d) (Ala-Asp-Gly)5 o (Asn-Ser-His)5 a pH 3.0
Ejercicio 6. Carga de la His a diferentes
pH
• ¿Cuál es la carga neta de la histidina a pH 1, 4,
8 y 12? Determine a cada pH si la histidina
migra hacia el ánodo (+) ó hacia el cátodo (-)
cuando se coloca en un campo eléctrico.
Ejercicio 7. Separación de aminoácidos
Algunas mezclas de aminoácidos son analizadas primero
por cromatografía de intercambio iónico.
Los aminoácidos se colocan en una resina de
intercambio catiónico que contiene grupos sulfonato
(-SO3-) y que fluyen hacia abajo a diferentes velocidades
debido a dos factores que influyen en su movimiento:
1) La atracción de los residuos de los iones -SO3- en la
columna y las cargas positivas de los grupos
funcionales de los aminoácidos, y
2) Las interacciones hidrofóbicas entre la cadena lateral
de los aminoácidos y la fuerza hidrofóbica de la
resina de poliestireno.
Para cada par de aminoácido de la lista, determine
cuál eluye primero de la columna de intercambio
iónico utilizando un amortiguador a pH 7.0.
Asp y Lis
Arg y Met
Glu y Val
Gli y Leu
Ser y Ala
• Si pH<pI el aminoácido tiene carga (+)
• Si pH>pI el aminoácido tiene carga (-)
Ejercicio 8. Estereoisómeros
• La citrulina posee la siguiente estructura. ¿Es
aminoácido D o L? Explique
Clasificación y funciones de los aminoácidos (aa)
Canónicos: A, C, D, E, F, G, H, I, K, L, M,
N, P, Q, R, S, T, V, W, Y
Proteínicos
Derivados: selenocisteína, hidroxiprolina,
hidroxilisina.
Neurotransmisores: GABA, dopamina.
aa
Hormona: tiroxina.
Mediador de reacciones alérgicas: histamina
No proteínicos
Intermediarios de reacciones metabólicas: citrulina,
ornitina, homocisteína, S-adenosilmetionina.
Presentes en antibióticos: D-valina (en valinomicina,
gramicidina A y actinomicina D).
Niveles de estructuración en
las proteínas:
Estructura primaria
Niveles de estructuración en las
proteínas
La estructura primaria de las proteínas es la
descripción de todos los enlaces covalentes que
unen los residuos de aminoácidos en una cadena
polipeptídica:
Enlace peptídico
Enlace disulfuro
ENLACE PEPTÍDICO
Es plano, por lo que no existe
rotación alrededor del enlace.
Posee un carácter de doble
enlace, lo que significa que es
mas corto que un enlace sencillo
por lo que es rígido y plano.
Esta característica previene la libre rotación alrededor del enlace entre el carbono
carbonílico y el nitrógeno del enlace peptídico. El resto de la molécula puede rotar
libremente.
Esta capacidad de rotación permite a las proteínas adoptar una inmensa gama de
configuraciones.
ENLACE PEPTÍDICO
Residuo
Residuo
Conocido también como enlace amida
PÉPTIDOS
Péptido: Cadena de residuos de aminoácidos unidos mediante
enlaces peptídicos.
Enlace disulfuro
Enlace covalente entre los grupos tiol
(-SH2) de dos cisteínas
FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS
 Estructurales: colágeno, elastina.
 De transporte: hemoglobina, albúmina.
 De defensa: inmunoglobulina G.
 Hormonas: insulina, epinefrina, glucagon, tiroxina.
 Factores de crecimiento: hormona del crecimiento.
 Enzimas: hexocinasa, fosfohexosa isomerasa.
 Contráctiles: actina, miosina, conectina.
 Receptores: receptor de insulina, receptor de epinefrina.
 De transferencia de electrones: citocromo c.