PROTEINAS SEMANA 30 2017 Licda Isabel Fratti de

PROTEINAS SEMANA 30 -2017 Licda : Isabel Fratti de del Cid Diapositivas con cuadros, imágenes y estructuras, proporcionadas por la profesora Licda. Lilian Judith Guzmán Melgar

PROTEINAS Las proteínas son macromoléculas biológicas, formadas por uno o más polímeros lineales de aminoácidos. Son aproximadamente 20 aminoácidos ( -aminoácidos) diferentes los que forman las proteínas Además de carbono, hidrogeno y oxigeno todas las proteínas contienen nitrógeno. ( C, H, O, N ) También pueden contener azufre (S), fósforo ( P ) y trazas de otros elementos, pues a veces se hallan asociadas a metales como ( Fe, Mg, Cu, Zn).

CLASIFICACIÓN POR SU COMPOSICIÓN SIMPLES PROTEINAS CONJUGADAS 3

PROTEINAS SIMPLES Formadas solamente por aminoácidos por eso su hidrólisis solo libera -aminoácidos. ALBUMINAS SIMPLES GLOBULINAS HISTONAS ESCLEROPROTEINAS 4

Resumen de Proteínas simples Proteína Características generales y solubilidad. Ejemplos Aporte al organismo Albúminas Las más abundantes, son globulares. Solubles en agua y soluciones salinas diluidas. Albumina del suero, y de la clara de huevo Ayuda a mantener presión sanguínea y osmótica, Transporte de metales, ácidos grasos, colesterol, triglicéridos, etc. Globulinas Son globulares Insolubles en agua pero solubles en soluciones salinas diluidas. Gamma globulinas, ( anticuerpos). Fibrinógeno Defensa contra infecciones, participan en coagulación sanguínea Histonas Proteínas básicas posee alta proporción de aminoácidos básicos lisina, arginina, histidina. Solubles en agua y en soluciones diluidas de Hidróxido de amonio Histonas H 1, H 2 A, H 2 B, H 3, H 4 asociadas a ácidos nucleicos. Estabilizan a los ácidos nucleicos, formando Complejos: Ac. Nucleico-proteinas Esclero pro teínas Son fibrosas Queratina de pelo, piel, uñas, garras, pico Función estructural y de protección.

Proteínas fibrosas ( escleroproteinas) FIBROSAS generalmente poseen función estructural Están formadas por filamentos, largos y finos. INSOLUBLES en agua COLAGENOS Se encuentran en los huesos, dientes y tendones. Cuando el tejido se hierve con agua, la porción de su colágeno que se disuelve se llama GELATINA. ELASTINAS Se encuentran en ligamentos, paredes de vasos sanguíneos. FIBR OSA QUERATINAS S Se encuentran en el cabello, lana, uñas, garras, pico, cachos. MIOSINA Proteína del musculo contráctil. FIBRINA La proteína de mayor proporción en coágulos sanguíneos y trombos.

Proteinas globulares ( globulinas) ALBUMINAS GLOB ULIN AS Ejemplo, se hallan presentes en: La clara de huevo ( ovoalbúmina) y sangre( seroalbúmina) Solubles en agua y en soluciones salinas diluidas. Incluyen a la serie de globulinas que forman parte del mecanismo de defensa del cuerpo: Anticuerpos, GLOBULINAS fibrinógeno sanguíneo. Insolubles en agua, pero solubles en soluciones salinas diluidas.

CONJUGADAS, Compuestas ó proteínas «plus» Formadas por aminoácidos y por un compuesto no péptico. La porción polipeptidica se denomina apoproteina y la parte no proteica se denomina grupo prostético. GLUCOPROTEINAS CROMOPROTEINAS COM PUES LIPOPROTEINAS TAS Proteínas con unidades de azúcar, ( ejemplo la mucina de la saliva. Con una unidad hem como la hemoglobina y la mioglobina, citocromos de la cadena respiratoria. Proteínas que llevan moléculas de lípidos, incluyendo el colesterol. METALOPROTEINAS Proteínas que incorporan un ion metálico, como el caso de muchas enzimas. NUCLEOPROTEINAS Proteínas unidas a ácidos nucleicos como las histonas y las de los ribosomas FOSFOPROTEINAS Proteínas con un grupo fosfato , la caseína es un ejemplo

Clasificación de algunas proteínas y sus funciones Clase de Proteína Función en el cuerpo Ejemplos ESTRUCTURAL Proporciona componentes estructurales Colágeno en tendones y cartílago Queratina en pelo, piel, lana y uñas CONTRACTIL Movimiento de músculos, cilios, flagelos Miosina y actina contraen fibras musculares TRANSPORTE Transporta sustancias esenciales a través del cuerpo Hemoglobina transporta oxigeno, lipoproteínas transporta lípidos Almacena nutrientes Caseína almacena proteína en leche. Ferritina almacena hierro en el bazo e hígado Regula el metabolismo corporal y el sistema nervioso Insulina regula el nivel de glucosa en la sangre Hormona del crecimiento regula el crecimiento corporal Cataliza reacciones bioquímicas en las células Sacarasa cataliza la hidrólisis de sacarosa. Tripsina cataliza la hidrólisis de proteína Reconoce y destruye sustancias extrañas Inmunoglobulinas estimula respuestas inmunológicas. ALMACENAMIENTO HORMONA ENZIMA PROTECCIÓN

ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS Las proteínas presentan las siguientes estructuras : a) Primaria b) Secundaria c) Terciaria d) Cuaternaria : está presente solo si la proteína se compone de dos ó mas cadenas peptídicas. 10

ESTRUCTURA PRIMARIA Se refiere al número y secuencia ( orden lineal en que aparecen los aminoácidos en la cadena peptídica). Esto está codificado en el ADN y es transferido al ARN ( proceso conocido como transcripción)

ESTRUCTURA SECUNDARIA Estructura que resulta cuando los aminoácidos del péptido establecen entre si interacciones mediante enlaces de hidrógeno, dentro de la misma cadena, o cadenas diferentes como es el caso del colágeno o proteínas con estructura de hoja plegada beta. Los 3 tipos más comunes son: 1 )Hélice α 2) Hoja plegado β. 3)La triple hélice. Estas se estabilizan por puentes de hidrógeno , dentro de la misma cadena ó con otras cadenas diferentes. 12

: La espiral se estabiliza por enlaces dehidrogeno entre el hidrogeno amídico de un enlace peptídico y el oxigeno carboxílico del otro enlace peptídico a cuatro aminoácidos de distancia en el siguiente giro de la hélice. Cada vuelta de la espiral se compone de aproximadamente de 4 unidades de aminoácidos. Los grupos R de los diferentes aminoácidos se extienden al exterior de la hélice. La cadena se enrolla hacia la derecha ( dextro gira). Hélice 13

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Hoja plegada β Puede formarse entre cadenas peptídicas diferente pero adyacentes. Ejemplo: Fibroína de la seda. O bien dentro de un segmento de la misma cadenacuando la estructura rígida de la prolina interrum pe la formación de la hélice alfa y forma un pliegue. 15

Colágeno Proteína más abundante en el cuerpo humano. Formado por 3 polipéptidos y c/u contiene los siguientes aminoacidos: glicina ( 33 %), alanina (12%), prolina (22 %) y cantidades menores de hidroxiprolina e hidroxilisina, éstos últimos dos contienen grupos –OH, que forman puentes de Hidrogeno entre las cadenas laterales y fortalecen la estructura de triple hélice del colágeno. El colágeno se encuentra en el tejido conectivo, vasos sanguíneos, córnea de los ojos , piel, huesos, dientes, ligamentos, cartílago y tendones.

Triple hélice. Ej : Colágeno Los 3 polipeptídos se entretejen como una trenza, cuando muchas trenza, hélices triples se asocian, forman las fibrillas que constituyen los tejidos conec tivos y tendones.

En una persona joven el colágeno es elástico. Conforme la persona envejece, entre las fibrillas forman entrecruzamientos adicionales, lo que hace al colágeno menos elástico, provocando arrugas y flacidez de tejidos. .

ESTRUCTURA TERCIARIA Estructura tridimensional que resulta de las atracciones, repulsiones y enlaces entre las cadenas laterales de los aminoácidos de la cadena peptídica. Esto ocasiona que algunos segmentos de la cadena peptídica, se plieguen, originando una forma tridimensional característica, de la que depende la actividad biológica de la proteína. Participan interacciones y atracciones no covalentes como: interacciones hidrofílicas, Interacciones hidro fóbicas, puentes salinos, Puentes de Hidrógeno, y un enlace covalente: enlace disulfuro, formado entre 2 residuos de cisteína. También conocido como : Puente disulfuro. 19

INTERACCIÓN HIDROFILICA AL AGUA HELICE PUENTE DE HIDROGENO INTERACCIÓN HIDROFOBICA PUENTE SALINO ENLACES DISULFURO PUENTE DE HIDROGENO HOJA PLEGADA b

PUENTE DE HIDROGENO INTERACCIONES HIDROFOBICAS PUENTES DE DISULFURO INTERACIONES POLARES 21

Relación entre los residuos o los tipos de aminoácidos y los enlaces o interacciones que forman en la estructra terciaria en una proteína. . 1 - Interacciones hidrofóbicas : Se forman entre aminoácidos no polares, ya que se alejan del agua y forman una región hidrofóbica en el centro de la proteína. Ej: ala, val, ile, fen. 2 -Interacciones Hidrofílicas: Son interacciones entre aminoácidos polares entre ellos ó el medio acuoso, orientandose a la superficie exterior de la proteína. Ej : ser, tre, tir 3 - Puentes salinos: Son enlaces iónicos entre aminoácidos polares con carga, como los aminoácidos ( poseen carga negativa) y básicos (poseen carga positiva), forman puentes salinos ( enlaces iónicos). Ej: Glu, Asp, His, Lis, Arg.

4 - Enlaces por puentes de Hidrogeno: formados entre el H del grupo polar de un aminoácido y el O ó N de otro grupo polar sin carga. Ejemplo : ser, tre, gln, tir. 5 - Enlaces por puentes disulfuro: ( -S-S-), son de naturaleza covalente, formados entre dos grupos –SH de dos cisteínas. Debido a que son covalentes, no se rompedurante la desnaturalizan de la proteína y pueden colaborar en la renaturalización de la misma.

Estructura Terciaria: Ejemplo Mioglobina: 24

ESTRUCTURA CUATERNARIA Esta estructura se observa, únicamente en proteínas que poseen más de una cadena peptídica. Constituye la forma como se adaptan entre sí estas cadenas. Participan los mismos enlaces que estabilizan la estructura terciaria (Interacciones hidrofóbicas, hidrofílicas, puentes salinos, de Hidrogeno, disulfuro) 25

ESTRUCTURAS DE LAS PROTEINAS ESTRUCTURA PRIMARIA ESTRUCTURA SECUNDARIA GRUPO HEMO ESTRUCTURA TERCIARIA HEMO ESTRUCTURA CUATERNARIA

DESNATURALIZACION Es todo cambio que altere la conformación de las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria de una proteína, sin causar una ruptura de los enlaces peptídicos( se mantiene la estructura primaria). Esto provoca cambios drásticos estructurales en las proteínas incluso puede perder su actividad biológica. DESNATURALIZACION PROTEINA NORMAL RENATURALIZACION PROTEINA DESNATURALIZADA

LA DESNATURALIZACIÓN PUEDE SER CAUSADA POR: CALOR ( generalmente superior a 50 °C ) Provoca la coagulación de la proteínas globulares. Se alteran enlaces de Hidrogeno, interacciones hidrofóbicas. Ej: Cocinar alimentos, o freír un huevo. La esterilización de material quirúrgico en una autoclave.

SOLVENTES : (Alcohol etílico e isopropílico) Estos solventes pueden destruir los enlaces de hidrogen intermoleculares de la molécula. Ejemplo : una solución de alcohol al 70% para superficie de la piel antes de una inyección. limpiar la alcohol Eldesnaturaliza paredes proteínas lasy de membranas celulares de las bacteria presentes en la piel del área de la inyección. Las bacterias pueden ingresar pero ya no se reproducen dentro del tejido, pues van inactivadas. 29

CAMBIOS DE p. H Lo ácidos y bases alteran los puentes de Hidrogeno entre grupos polares y enlaces salinos entre aminoácidos con cargas. Ejemplo el ácido láctico formado por bacterias, desnaturaliza la proteína de la leche en la preparación de yogur y quesos, las quemaduras de la piel causadas por ácidos y bases. estos iones de metales pesados forman enlaces con los aniones carboxilato de aminoácidos, alteran enlaces salinos y puentes disulfuro. La proteína precipita como sal insoluble metalproteína. Ej: envenenamiento con plomo o mercurio ; acción antibacterial de los compuestos de plata. METALES PESADOS (Hg+2, Ag+ , Pb+2) 30

DESNATURALIZACION DE CABELLO La queratina , proteína más abundante en el cabello posee una gran proporción de aminoácidos azufrados, los cuales forman puentes disulfuro entre cadenas peptidicas, éstos pueden ser alterados en los procesos de rizado y alisado del cabello. LISO RISO NATURAL PERMANENTE 31

Otro esquema del rizado del Cabello por efecto del calor y una sustancia reductora se rompen los enlaces disul furo, después se aplica una sustancia oxidante, se vuelven a formar los enlaces disulfuro en la forma del «tubo rizador «

Ejemplo de proteinas de importancia biológica INSULINA Hormona producida por el páncreas, se libera en respuesta al incremento del nivel de azúcar en la sangre. Compuesta por 51 aminoácidos, divididos en dos cadenas. La cadena "A" tiene 21 aminoácidos, y la cadena "B" tiene 30. CADENA SECUENCIA A Gli-Ile-Val-Gln-Gli-Cis-Ala-Ser-Val-Cis-Ser-Leu-Tir. Gli-Leu-Gln-Asn-Tir-Cis-Asn B Fen-Val-Asn-Gli-His-Leu-Cis-Gli-Ser-His-Leu-Val-Gln. Ala-Leu-Tir-Leu-Val-Cis-Gli-Gln-Arg-Gli-Fen-Tir-Tre -Pro-Lis-Ala 33

La Mioglobina, proteína globular que almacena Oxígeno en los músculos esqueléticos, posee una sola Cadena y un grupo Hem, almacena solo una molécula de Cavidad para el oxigeno O 2. 34

HEMOGLOBINA La hemoglobina se encuentra exclusivamente en las células rojas de la sangre ( eritrocitos, glóbulos rojos, hematíes ) su función es transportar al Oxígeno desde los pulmones hasta los capilares en los tejidos. La hemoglobina A, la principal en los adultos, está compuesta de cuatro cadenas polipeptidicas (dos cadenas alfa y dos beta). Puede transportar hasta 4 moléculas de Oxígeno. 35

La hemoglobina tambien puede transportar CO 2 desde los tejidos hasta los pulmo nes y de manera inversa llevar Oxígeno a los tejidos desde los pulmones. 36

Características comparativas de Mioglobina y Hemoglobina # de moles de O 2 unidos a la proteína Proteina Fibrosa/ globular # de cade nas Mioglobina globular 1 1ª, 2ª, 3 a Almacena Hemoglobi na globular 4 4 4 1ª, 2ª, 3ª, 4ª, Transporta grupos Hemo Niveles Transporta estructurales / almacena que posee : Oxígeno 1 a, 2ª, 3ª, 4ª,

ENZIMAS Las enzimas son proteínas que catalizan reacciones biológicas. El nombre de una enzima generalmente termina con el sufijo –asa. Muchas enzimas conservaron sus nombres comunes , como las enzimas pepsina, tripsina y quimotripsina ; proteasas que hidrolizan proteínas de la dieta o bién la papaina de la papaya o la bromelina de la piña, éstas son proteasas, hidrolizan proteínas ; por eso suavizan la carne, al estar en contacto con ellas. 38

Las enzimas poseen un sitio activo, donde se unen al sustrato. SITIO ACTIVO: ACTIVO Porción funcional de una enzima. SUSTRATO O REACTIVO: Moléculas o iones sobre los que trabaja una enzima. 39

Algunas enzimas sericas usadas en el Diagnóstico clínico. ENZIMA (S) Lactato deshidrogenasa (LDH) Aspartato transaminasa ( AST) ELEVADAS EN Ataque cardíaco o enfermedad hepática Cirrosis, hepatitis Creatin quinasa (CK) Ataque cardíaca Alanina transaminasa (ALP) Hepatitis Fosfatasa acida ( ACP) Antígeno prostático especifico ( PSA) Carcinoma próstatico Amilasa pancreática (PA) Colinesterasa (CE) Lipasa (LPS) Enfermedad pancreática Fosfatasa alcalina (ALP) Carcinoma hepático , enfermedad ósea ( raquitismo)

CLASIFICACION Comisión Internacional de Bioquímica CLASE OXIDO-REDUCTASAS TRANSFERASAS HIDROLASAS REACCION CATALIZADA EJEMPLOS Reacciones de oxidación-reducción Las oxidasas oxida, las reductasas reducen, las deshidrogenasas eliminan a 2 H para formar un doble enlace Transferencia de un grupo entre 2 compuestos Las transaminasas transfiere grupos amino, las quinasas transfieren grupos fosfato Reacciones de hidrólisis Las proteasas hidrolizan enlaces peptídicos Las lipasas hidroliza los enlaces de tipo ester en los lípidos Las carbohidrasas enlaces glucosídico de los carbohidratos. Las fosfatasas hidrolizan los enlaces ester fosfórico Las nucleasas hidrolizan enlaces presentes en ácidos nucléicos

Cont. Clasificación de la CIB para las enzimas CLASE LIASAS ISOMERASAS LIGASAS REACCION CATALIZADA EJEMPLOS Adición o eliminación de grupos a un doble enlace sin hidrolisis Las carboxilasas añaden CO 2 Las desaminasas eliminan NH 3 Reorganización de los átomos de una molécula formar un isómero Las isomerasas convierten las formas cis en trans o a la inversa, Las epimerasas convierten isómeros D en L y viceversa Forman enlaces entre las moléculas empleando la energía del ATP Las sintetasas enlazan 2 moléculas

Algunas enzimas comunes: ENZIMA RENINA (del cuajo) USO TIPICO Coagulación de la leche para hacer queso BROMELINA ( piña) Ablandamiento de carnes PEPSINA Inicia la digestión de proteínas en el estomago ESTREPTOCINASA Disuelve coágulos sanguíneos PAPAINA Ablandamiento de carnes y evita la sedimentación en las cervezas 43

ANEMIA FALCIFORME o Drepanocitica, ejemplo de como una mutación puntual, puede afectar la conformación de una proteina, provocando una enfermedad. Es una enfermedad genética en donde en lugar de un acido glutámico en la secuencia parece una valina. Cadena b normal Val-His-Leu-Thr-Pro- Glu-Lys Cadena b drenpanocitica Val- His-Leu-Thr-Pro -Val-Glu-Lys Los glóbulos rojos cambian su forma normal por una forma aplastada como de una hoz, afectando su capacidad de transportar oxígeno.

Priones y enfermedad de las vacas locas. Encefalitis espongiforme en los bovinos (enfermedad de Creutfeldt-Jacobs, en humanos) es una enfermedad que afecta el tejido cerebral , formando vacúolas seme jando tejido esponjoso ( espongiforme). Se produce porque el extremo de la cadena peptídica de la proteína, se pliega en forma de cadena beta ( hoja plegada). Esta proteína alterar la conformación de pro teínas adyacentes,

Fin