¡Descarga BioQuímica Tema 2 proteínes y más Apuntes en PDF de Bioquímica solo en Docsity!
Tema 2.- Estructura de les proteïnes
TEMA 2.- Estructura de les proteïnes
Aminoàcids. Enllaç peptídic. Estructura secundària.
Estructura terciària. Dominis estructurals. Estructura quaternària.
Proteïnes fibroses.
Grup amino Grup carboxilat
Cadena lateral
Tema 2.- Estructura de les proteïnes
C H
R
H 2 N
COOH
H
CH 3
CH CH^3
CH 3
CH 2 −CH
CH 3
CH 3
CH−CH 2 −CH 3
CH 3
HN
HOOC H
CH 2 −OH
CH−CH 3
OH
CH 2 OH
NH
CH 2
AMINOÀCIDS NEUTRES
Glicina
Glicocola
Alanina
Valina
Leucina
Gly G
Isoleucina
Ala
Val
L
I
Prolina
V
A
Leu
Metionina Met
Serina
Treonina
Tirosina
Triptòfan
Ile
Pro P
Ser
M
S
CH 2 −COOH
CH 2 −CH 2 −COOH
Thr T
Trp W
Tyr Y
Fenilalanina
Glutamina
Phe F
Asn N
Gln Q
Àc. aspartic
(CH 2 ) 4 −NH 2
(CH 2 ) 3 −NH−C−NH 2
NH
N
H
CH 2 N
Àc. glutamic Glu E
Asparagina
AMINOÀCIDS ÀCIDS
Asp D
AMINOÀCIDS BÀSICS
Arginina
Histidina
Lisina Lys
His
CH 2 −SH
Arg
H
K
R
Cisteïna Cys C
CH 2 −CH 2 −S−CH 3
CH 2
CH 2 −C−NH 2
CH 2 −CH 2 −C−NH 2
O
O
ESTRUCTURA DELS 20 AMINOÀCIDS PROTEICS
Tema 2.- Estructura de les proteïnes
AMINOÀCIDS
POC
FREQÜENTS
H 2 N −C−CH 2 −CH 2 −CH 2 −CH 2 −NH−CH 3
H
COOH
H 2 N−C−CH 2
N
N−CH 3
H
COOH
4-hidroxiprolina
ε- N -metil-lisina
5-hidroxilisina
HN
COOH
OH
H 2 N−C−CH 2 −CH 2 −CH−CH 2 −NH 2
H
COOH
OH
3-metilhistidina
N
(CH 2 ) 3
CH
(CH 2 ) 4
(CH 2 ) 2 −CH
CH
H 2 N COOH
NH 2
COOH
H 2 N COOH
CH 2 −(CH 2 ) 2
H 2 N
HOOC
Desmosina
N
(CH 2 ) 4
CH
H 2 N COOH
NH 2
COOH
H 2 N
HOOC NH 2
COOH
Isodesmosina
(CH 2 ) 2 −CH
(CH 2 ) 3 −CH
CH−(CH 2 ) 2
H 2 N−C−CH 2 −CH 2 −OH
H
COOH
H 2 N−C−CH 2 −CH 2 −SH
H
COOH
H
COOH
H 2 N−CH 2 −CH 2 −COOH
homoserina homocisteïna
citrul.lina ornitina
β-alanina
taurina
H
COOH
O
àcid γ -aminobutíric (GABA)
canavanina
β-cianoalanina
Àcid dyencòlic
H 2 N−C−NH−O−CH 2 −CH 2 −CH−COOH
NH NH 2
N C−CH 2 −CH−COOH
NH
NH 2 NH 2
HOOC−CH−CH 2 −S−CH 2 −S−CH 2 −CH−COOH
γ β α β α
H 2 N−CH 2 −CH 2 −SO 3 H
H 2 N−CH 2 −CH 2 −CH 2 −COOH
H 2 N−C−CH 2 −CH 2 −CH 2 −NH−C−NH 2 H 2 N−C−CH 2 −CH 2 −CH 2 −NH 2
AMINOÀCIDS NO PROTEICS
Tema 2.- Estructura de les proteïnes
ENLLAÇ PEPTÍDIC
R 2
C
H
H 2 N
R 1
C
H
H 2 N COOH COOH H 2 N C
H
R 1
C
O
N
H
C
H
R 2
COOH +
Aminoàcid Aminoàcid Enllaç peptídic
H
R'
R
C N
O
122º
120º
120º
117º 120º
121º
1,0 Å
1,32 Å
1,23 Å 1,47 Å
1,53 Å
C
C N
C
O
H
R 3 H
C
O
N
C
H
R 1 H
C
O
N
H
H R 2
φ (fi) ψ (psi)
3,6 Å
Enllaç peptídic amb
els enllaços en α trans
RESSONÀNCIA
CH
C
N
CH
O
R H
R'
CH
CH
O
R H
R'
C
N
TAUTOMERIA
CH
C
N
CH
O
R H
R'
CH
CH
O
H
R
R'
C
N
CH
C
N
CH
O
R H
R'
CH
C
N
CH
O
H
R
R'
Enllaç peptídic amb
els enllaços en α cis
HN N
CHCH 2
COOH
C NH
O
H 2 N CH 2 CH 2
CARNOSINA : β-alanil-histidina
His−Ser−Gln−Gly−Thr−Phe−Thr−Ser−Asp−Tyr−Ser−Lys−Tyr−Leu−Asp−Ser−Arg−Arg−Ala−Gln−Asp−Phe−Val−Gln−Trp−Leu−Met−Asp−Thr
Glucagon Boví
(^1 )
REPRESENTACIÓ I NOMENCLATURA DELS PÈPTIDS
H 2 N−CH−CH 2 −CH 2 −C −Cys−Gly
COOH O
γ - L-Glutamil-L-cisteïnil-glicina Glutation (GSH)
1 3
N-terminal C-terminal H−S−E−G−T−F−T−S−D−Y−S−K−Y−S−D−S−R−R−A−E−D−F−V−E−W−L−M−N−T
1 10 20 29
Histidinil−Serinil−Glutaminil−Glicinil−Treoninil−Fenilalaninil−Treoninil−.................−Aspartatil−Treonina
ORIGEN NO-PROTEIC
Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Ala-Ser-Val-Cys-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-Asn
S S Cadena A
Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Tyr-Leu-Val-Cys-Gly-Glu-Arg-Gly-Phe-Phe-Tyr-Thr-Pro-Lys-Ala
Insulina Bovina
1 10 20 21
Cadena B
1 10 20
SS S S
30
Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly C
O
NH 2
S S
1 9
Oxitocina humana
9
Vasopressina humana
1
Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly C
S S O
NH 2
H NH^ L^ -Val-Gly-^ L^ -Ala-^ D^ -Leu-^ L^ -Ala-^ D^ -Val-^ L^ -Val-^ D^ -Val-^ L^ -Trp-^ D^ -Leu-^ L^ -Trp-^ D^ -Leu-^ L^ -Trp-^ D^ -Leu-^ L^ -Trp
Gramicidina A
1 10 15
C
O
C NH 2
O
ORIGEN PROTEIC
Tema 2.- Estructura de les proteïnes
PROPIETATS ÀCID-BASE DELS PÈPTIDS
Gly−Gly
H 3 N−CH 2 −COO
H 3 N−CH 2 −CO−NH−CH 2 −COO
H 3 N−CH 2 −CO−NH−CH 2 −CO−NH−CH 2 −COO
H 3 N−CH−COO
CH 3
CH 2
CH 2
CH 2
CH 2
NH 3
H 3 N−CH−CO−NH−CH−CO−NH−CH−CO −NH−CH−COO
CH 3 CH 3 CH 3
H 3 N−CH−CO−NH−CH−CO−NH−CH−CO −NH−CH−COO
CH 3 CH 3 CH 3 CH 3
CH 2
COO
H 3 N−CH 2 −CO−NH−CH−COO
pK 1 ’ α-COOH
pK 2 ’ α-NH 2
pKR’ pI
Gly
Gly−Gly−Gly
Ala
Ala−Ala−Ala−Ala
Ala−Ala−Lys−Ala
Gly−Asp
3,
2,
3,
2,
3,
3,
2,
9, 8, 7,
9,
7,
8,01 10,
8,60 4,
5, 5, 5,
6,
5,
9,
3,
H
H 2 N C
CH 3
H
C
CH 3
H
C
H
C
CH 2
CH 2
CH 2
CH
NH 3
C N N N
O
CH 3
C
O
C
O
H H H
pKa = 8,
pKa = 10,
zwitterió
Ala Ala
H
H 2 N C
CH 3
H
C COO
CH 3
H
C
pI =
8,01 < pH < 10,
H
C
CH 2
Lys Ala
CH 2
CH 2
CH
NH 2
N
pH > 10,
CN N
O
CH 3
C
O
C
O
H H H
Ala Ala Lys Ala
H
H 3 N C
CH 3
H
C COOH
CH 3
H
C
H
C
CH 2
CH 2
CH 2
CH 2
NH 3
C N N N
O
CH 3
C
O
C
O
H H H
pH < 3,
Ala Ala Lys Ala
H
H 3 N C
CH 3
H
C
CH 3
H
C
H
C
CH 2
CH 2
CH 2
CH 2
NH 3
C N N N
O
CH 3
C
O
C
O
H H H
3,58 < pH < 8,
Ala Ala Lys^ Ala
COO
COO
pKa = 3,
PUNT ISOELÈCTRIC D’UNA PROTEÏNA
PROTEÏNA pI
Pepsina 1
Albúmina humana 5.
Fibrinògen 5.
Hemoglobina A 7.
Ribonucleasa 7.
Citocrom c 10.
Histona de timus 10.
“àcides”
“bàsiques”
El genoma humà codifica desenes de milers de proteïnes.
La proteïna “prototip” té un pI entre 5 i 6 (a pH = 7 tenen càrrega negativa).
Tema 2.- Estructura de les proteïnes
PROPIETATS ÒPTIQUES DE LA HÈLIX α
Les proteïnes són més dextrorrotatòries que la suma de les rotacions de cada aminoàcid El poder rotatori és màxim en la forma de hèlix α
nm n
m
= número de restes per volta
= número d'àtoms en l'anell que
tanquen els ponts d'hidrogen
ALTRES HÈLIX
N
C
C
N
C
C
N
C
C
N
C
C
N
C
C
N
C
C
N
C
C
N
C
C
N
C
C
N
C
C
H O
H O
H O
H O
H O
H O
H O
H O
H O
H O
1 2 4 5
6 (^37)
8 9 10
11
12
13 14 16 15
10 13 16
7
Hèlix 3 10
p = 6,0 Å p = 5,2 Å
Hèlix 3,6 13 (hèlix α)
p = 5,4 Å
Cinta 2,2 7
Hèlix 4,4 16 (hèlix^ π)
N
C
Vista des de dalt (N-terminal)
HÈLIX DEXTRO
N
C HÈLIX LEVO
“Bioquímica. Las bases moleculares de la estructura y función celular” A.L. Lehninger. Ediciones Omega S.A. (1980) p. 133
β-QUERATINES
FIBRES D’ARANYES I CUCS DE SEDA
ESCAMES, BECS I URPES DE RÈPTILS I OCELLS
Permeten làmina β estable Alanina Glicina Isoleucina Valina Metionina
Inestabilitzen la làmina β Àcid aspartic Àcid glutamic
Trenquen la làmina β Prolina Hidroxiprolina
Fibroïna de la seda: (Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala)n
Pauling i Corey: α-queratines 0,54 nm
β-queratines 0,65-0,70 nm
Q
Ponts d’hidrògen intermoleculars
DISPOSICIONS PARAL.LELES Nt → Ct Nt → Ct
DISPOSICIONS ANTIPARAL.LELES Nt → Ct Ct ← Nt
Paral.lel
70 Å
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
H O
H O
H O
H O
H O
H O
H O
H O
H O
H O
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
H O
H O
H O
H O
H O
H O
H O
H O
H O
H O
N C
N C
Antiparal.lel
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
H O
H O
H O
H O
H O
H O
H O
H O
H O
H O
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
N
C α
C
O H
O H
O H
O H
O H
O H
O H
O H
O H
O H
C N
N C
Tema 2.- Estructura de les proteïnes
“Bioquímica. Las bases moleculares de la estructura y función celular” A.L. Lehninger. Ediciones Omega S.A. (1980) p. 136
PREDICCIÓ DE L’ESTRUCTURA SECUNDÀRIA
(Mètode de Chou i Fassman)
Probabilitats de hèlix α o làmina β: Chou and Fasman (1974). Biochemistry 13, 222
Tema 2.- Estructura de les proteïnes
PROPIETATS DE LA MIOGLOBINA
- La molècula és molt compacte. Només hi ha espai per a 4 molècules de H 2 O
- Els grups R polars enfocats cap a l’exterior
- Quasi tots els grups R apolars enfocats cap a l’interior
- Les corbes contenen aminoàcids que no formen hèlix α fàcilment (Pro, Ile, Ser, …)
- L’estructura terciària de diverses mioglobines és igual, tot i que pot variar l’estructura secundària.
SIMILITUTS AMB ALTRES PROTEÏNES GLOBULARS
•Plegament compacte (poca H 2 O dins) •Grups hidrofílics R cap a l’exterior •Grups hidrofòbics R cap a l’interior
DIFERÈNCIES AMB ALTRES PROTEÏNES GLOBULARS
•Menys proporció de hèlix α •Més proporció de lamina β
GRUP DE PROTOPORFIRINA IX HEMO (OXIMIOGLOBINA/OXIHEMOGLOBINA) NH
N
N
NH
Fe HOOC
HOOC
Fe2+
O 2
N
N N
N N
UNIONS COVALENTS
UNIONS ELECTROSTÀTIQUES INTERACCIONS DE PONTS D'HIDRÒGEN
INTERACCIONS ENTRE DIPOLS INTERACCIONS HIDROFÒBIQUES
CH−CH 2 −OH
N
OC
H
HOOC−CH 2 −CH 2 −CH
N
C
H
O
CH−CH 2 −OOC−CH 2 −CH 2 −CH
N
O C
H N
C
H
O
H 2 O
Serina (^) Àcid glutàmic
C CH
NH 2
O O
H
CH 3
CH
N
C
H
O
CH−CH 2
N
OC
H
Asparagina Treonina
O
CH
O
H
CH−CH 2 δ(-)
N
OC
H
CH
N
C
δ(-)
δ(+)
δ(+)
H
O
Serina Treonina
H CH 3
N
C
Leucina
H
O
Isoleucina
N
OC
H
CH 3
CH 3
CH 3
CH−CH 2 −CH CH 3 −CH 2 −CH−CH
COOH
H 2 N C H
CH 2
SH
SH
CH 2
H C NH 2
COOH
COOH
H 2 N C H
CH 2
S
S
CH 2
H C NH 2
COOH
oxidació
reducció
1/2 O 2
Cisteïna
H 2 O
Cistina
N
C
H
O
CH −(CH 2 ) 4 −NH 3
N
OC
H
Lisina Àcid glutàmic
OOC−CH 2 −CH 2 −CH
Tema 2.- Estructura de les proteïnes
EJEMPLES D’ESTRUCTURA TERCIÀRIA
BARRIL ANTIPARAL.LEL
ESTABILITZEN L’ESTRUCTURA TERCIARIA
- Ponts d’hidrògen (igual que en l’hèlix α i en la làmina β)
- Altres ponts d’hidrògen
- Interaccions hidrofòbiques entre grups no-polars
- Interaccions iòniques entre grups polars
- Enllaços covalents S-S (Cistina)
Barrera d’energia baixa La proteïna torna a l’estat natiu ràpidament i espontànea
Barrera d’energia alta La proteïna no es renaturalitza espontàneament
DESNATURALITZACIÓ
Calefacció (T) Tractament amb àcids o bases (pH) Detergents (SDS) Urea o clorur de guanidini
RIBONUCLEASA (White & Anfinsen)
ESTAT NATIU ESTAT DESPLEGAT (ATZAR) Pèrdua d’activitat
UREA 8 M β-mercaptoeanol
DIÀLISI (eliminació de la urea)
“Bioquímica. Las bases moleculares de la estructura y función celular” A.L. Lehninger. Ediciones Omega S.A. (1980) p. 147
“Bioquímica. Las bases moleculares de la estructura y función celular” A.L. Lehninger. Ediciones Omega S.A. (1980) p. 144
Tema 2.- Estructura de les proteïnes
FACTORS QUE AFECTEN LA SOLUBILITAT D’UNA PROTEÏNA
1) pH
La solubilitat és mínima quan el pH coincideix amb el punt isoelèctric Les proteïnes precipiten quan la seva càrrega és nul.la
2) Força iònica
SALTING IN (SOLUBILITZACIÓ PER SALAT) A concentracions salines baixes, les proteïnes es solubilitzen.
Les sals neutralitzen les càrregues elèctriques de la proteïna. Les repulsions entre càrregues fan que la proteïna es redissolgui.
SALTING OUT (INSOLUBILITZACIÓ PER SALAT) A concentracions salines elevades, les proteïnes s’agreguen i precipiten.
Les sals competeixen amb la proteïna per l’aigua d’hidratació. Concentracions elevades de sals poden eliminar l’aigua de hidratació de les proteïnes
3) Dissolvents orgànics
La solubilitat de moltes proteïnes globulars disminueix en afegir disolvents orgànics solubles en aigua Incrementen les forces d’atracció entre càrregues oposades (formació d’agregats) Possibilitat de desnaturalització
4) Temperatura La solubilitat augmenta en augmentar la temperatura
Per sobre de 40ºC-50ºC, les proteïnes comencen a desnaturalitzar-se
MgCl (^2) són més eficaços que (NH 4 ) 2 SO 4
NaCl NH 4 Cl KCl
μI = ½ Σ ci Zi
2 i = 1
n
“Bioquímica” D. Voet, J.G. Voet. Editorial Omega S.A. (1992) p. 84
“Bioquímica. Las bases moleculares de la estructura y función celular” A.L. Lehninger. Ediciones Omega S.A. (1980) p. 144
Tema 2.- Estructura de les proteïnes
CLASSIFICACIÓ DE LES PROTEÏNES
SEGONS LA SEVA FUNCIÓ
1.- PROTEÏNES CATALÍTIQUES O ENZIMS
2.- PROTEÏNES ESTRUCTURALS
3.- PROTEÏNES CONTRÀCTILS
4.- PROTEÏNES DE DEFENSA
5.- PROTEÏNES DIGESTIVES
6.- PROTEÏNES DE TRANSPORT
7.- PROTEÏNES DE LA SANG
8.- PROTEÏNES HORMONALS
9.- FACTORS DE CREIXEMENT
10.- PROTEÏNES DE TRANSFERÈNCIA D’ELECTRONS
11.- PROTEÏNES DEL DNA
12.- PROTEÏNES CROMOSÒMIQUES
13.- RECEPTORS DE MEMBRANA
14.- PROTEÏNES RIBOSÒMIQUES
15.- PROTEÏNES D’EMMAGATZEMATGE
16.- PROTEÏNES TÒXIQUES O TOXINES
17.- PROTEÏNES DE LA VISIÓ
Colàgen: teixit connectiu
Miosina/Actina: teixit muscular
Immunoglobulines
Tripsina/Quimotripsina
Hemoglobina
Factors de coagulació
Insulina
Hormona de creixement
Lactat deshidrogenasa
Citocrom
Proteïnes repressores del DNA
Histones
Receptors de neurotransmissors
Ribosomes: proteïnes d’unió a RNA
Proteïnes de llavors vegetals
Toxina del còlera
Opsines/Rodopsines
HOMOPROTEÏNA.- Per hidròlisi només rendeixen un tipus d’aminoàcid
(Poliglicina; Polialanina)
HETEROPROTEÏNA.- Per hidròlisi rendeixen diversos aminoàcids
SIMPLES.- Rendeixen només aminoàcids
CONJUGADES.- Rendeixen aminoàcids i grups prostètics
GRUP PROSTÈTIC.- Altres components orgànics o inorgànics de les proteïnes
NUCLEOPROTEÏNES ÀCIDS NUCLEICS
LIPOPROTEÏNES LÍPIDS
FOSFOPROTEÏNES FOSFAT
METALOPROTEÏNES METALL
GLUCOPROTEÏNES SUCRE
PROTEÏNA MONOMÈRICA.- Conté només una cadena polipeptídica
PROTEÏNA DIMÈRICA.- Conté dues cadenes polipeptídiques
PROTEÏNA TRIMÈRICA.- Conté tres cadenes polipeptídiques
PROTEÏNA TETRAMÈRICA.- Conté quatre cadenes polipeptídiques
PROTEÏNA OLIGOMÈRICA.- Conté varies cadenes polipeptídiques
(SUBUNITATS O PROTÒMERS)
Tema 2.- Estructura de les proteïnes
COLÀGEN
35% Glicina 11 % Alanina 12 % Prolina 9 % Hidroxiprolina
Gly-X-Y Gly-X-Pro Gly-Pro-X Gly-X-Hyp
O
N N
CH 2 −CH
(CH 2 ) 2
CH 2
CH−C
(CH 2 ) 3
NH CH C
C
NH
OH
CH−(CH 2 ) 2 −CH−CH 2 −N
C O
NH
O
NH−CH−C O
CH−(CH 2 ) 2
C O
NH
(CH 2 ) 2
O
NH−CH−C
N
(CH 2 ) 2 −CH
C
NH
O
CH 2
(CH 2 ) 3
NH−CH−C
O
“Bioquímica. Las bases moleculares de la estructura y función celular”
TEIXITS CONNECTIUS A.L. Lehninger. Ediciones Omega S.A. (1980) pp. 138-
TENDONS
ESCLEROTINA (EXOESQUELET DELS INSECTES)
PROTEÏNES FIBROSES
