Docsity
Docsity

Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes

Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity


Consigue puntos base para descargar
Consigue puntos base para descargar

Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium


Orientación Universidad
Orientación Universidad


Estructura tridimensional de proteïnes, Apuntes de Bioquímica

Asignatura: Bioquímica I, Profesor: Maria Plana, Carrera: Biotecnologia, Universidad: UAB

Tipo: Apuntes

Antes del 2010

Subido el 13/03/2007

1158889
1158889 🇪🇸

4.3

(36)

7 documentos

1 / 12

Toggle sidebar

Esta página no es visible en la vista previa

¡No te pierdas las partes importantes!

bg1
TEMA 4: ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL DE PROTEÏNES:
1.JERARQUIA ESTRUCTURAL DE LES PROTEÏNES:
- Estructura primària: organització d’aminoàcids en una seqüència lineal.
- Estructura secundària: conformacions locals, indica la posició en l’espai de
residus propers en la seqüència.
- Estructura terciària: indica la posició en l’espai de tots els àtoms del
polipèptid.
- Estructura quaternària: associació de subunitats del polipèptid (si n’hi ha).
1.1.Enllaç peptídic:
L’enllaç peptídic és planar i rígid, per això mateix el plegament de l’esquelet peptídic
està limitat.
• Els Cα d’aminoàcids adjacents es troben separats per tres enllaços covalents en
aquest ordre: Cα-C-N-Cα. Mentre els enllaços N-Cα i Cα-C poden rotar, i els
seus angles de rotació són:
- phi(Φ): enllaç entre N- Cα (hetero)
- psi(ψ): enllaç entre Cα-C (same)
l’enllaç C-N no té llibertat de rotació ja que té un caràcter parcial de doble enllaç
degut a ressonància, això fa que l’oxigen del grup carbonil tingui una densitat de
càrrega negativa i el nitrogen una de positiva, formant un petit dipol elèctric.
Aquest fet determina el caràcter planar de l’enllaç peptídic, és a dir, els àtoms de
l’enllaç peptídic es troben tots al mateix pla, per resonancia entre C=O i C=N,
cosa que confereix resistència i que limita la rotació al voltant dels angles.
•Impediment estèric
•Caràcter del grup R
La conformació de l’esquelet peptídic està determinada per la rotació dels
angles Phi i Psi, aquests angles, tot i que poden adoptar qualsevol valor entre
–180º i 180º , alguns d’aquests valor no són
accesibles a causa de:
- No poden ser 0 perquè és la conformació en
què els dos enllaços peptídics connectats a un
mateix Cα es troben en el mateix pla. Els
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa

Vista previa parcial del texto

¡Descarga Estructura tridimensional de proteïnes y más Apuntes en PDF de Bioquímica solo en Docsity!

TEMA 4: ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL DE PROTEÏNES :

1.J ERARQUIA ESTRUCTURAL DE LES PROTEÏNES :

  • Estructura primària : organització d’aminoàcids en una seqüència lineal.
  • Estructura secundària : conformacions locals, indica la posició en l’espai de residus propers en la seqüència.
  • Estructura terciària : indica la posició en l’espai de tots els àtoms del polipèptid.
  • Estructura quaternària : associació de subunitats del polipèptid (si n’hi ha).

1.1.Enllaç peptídic: L’enllaç peptídic és planar i rígid, per això mateix el plegament de l’esquelet peptídic està limitat.

  • Els Cα d’aminoàcids adjacents es troben separats per tres enllaços covalents en aquest ordre: Cα-C-N-Cα. Mentre els enllaços N-Cα i Cα-C poden rotar, i els seus angles de rotació són: - p h i(Φ): enllaç entre N- Cα ( h etero) - p s i(ψ): enllaç entre Cα-C ( s ame) l’enllaç C-N no té llibertat de rotació ja que té un caràcter parcial de doble enllaç degut a ressonància, això fa que l’oxigen del grup carbonil tingui una densitat de càrrega negativa i el nitrogen una de positiva, formant un petit dipol elèctric. Aquest fet determina el caràcter planar de l’enllaç peptídic, és a dir, els àtoms de l’enllaç peptídic es troben tots al mateix pla, per resonancia entre C=O i C=N, cosa que confereix resistència i que limita la rotació al voltant dels angles. •Impediment estèric •Caràcter del grup R La conformació de l’esquelet peptídic està determinada per la rotació dels angles Phi i Psi, aquests angles, tot i que poden adoptar qualsevol valor entre –180º i 180º , alguns d’aquests valor no són accesibles a causa de:
  • No poden ser 0 perquè és la conformació en què els dos enllaços peptídics connectats a un mateix Cα es troben en el mateix pla. Els

valors permesoso par a phi p psi es poden visualitzar fent una gràfica representant Φ en front a ψ en les anomenades representacions de Ramachandran.

  • Lliure rotació restringida a causa de les restriccions estèriques entre els àtoms de l’esquelet peptídic i de les cadenes laterals dels aminoàcids. (el volum de la cadena lateral pot ocasionar encara més restriccions)
  • recordar: enllaços peptídics gairebé sempre en trans L’estructura cíclica de la Pro és molt limitant ja que sol estar en configuració cis (6% del temps), sovint en girs β que limiten l’angle Φ(phi). Pro és l’aminoàcid amb orientació més restrictiva per la seva estructura cíclica.

1.2.Estructura secundària: L’interior d’una proteïna és hidrofòbic. •Les proteïnes globulars tenen un interior hidrofòbic i una superfície hidrofílica, tot i que podem trobar algun aminoàcid hidrofílic a l’interior i algun hidrofòbic a l’exterior. •La cadena principal és força polar amb un donador d’hidrogens(NH) i un acceptor (C=O) per a cada unitat peptídica •Els grups polars de la cadena principal es neutralitzen per formació de ponts d’hidrogen. Poden formar-los tant amb el solvent com entre ells. •Això fa que es formin estructures regulars a les molècules de proteïna que anomenem elements d’estructura secundària. –Girs β –Hèlixs α –Fulles β Hi ha un tipus d’organització d’aminoàcids que no forma estructures repetitives, per tant, no es poden definir, es formen regions estructurades a l’atzar.

Tots els ponts d’hidrogen apunten al mateix sentit, des de l’hidrogen dels NH 2 fins l’oxigen del COOH que es troba en posició N-terminal respecte a l’altre. La polaritat oposada dels grups C=O (δ(-)) i NH(δ(+)) fa que la unitat peptídica sigui un dipol. L’efecte global fa que l’hèlix α sigui un dipol, cosa que afavoreix la unió de grups carregats negativament. Per exemple, en residus que es poden fosforilar (unió del fosfat per un enllaç fosfodièster) com per exemple aminoàcids amb OH en la cadena lateral (aminoàcids polars sense càrrega) , la unió té lloc en l’extrem NH 2 perquè aquest té càrrega positiva i la negativa del fosfat s’estabilitza. Per tant, aminoàcids carregats negativament estaran en l’extrem NH 2 per estabilitzar-se. La seqüència d’aminoàcids afecta la estabilitat de l’hèlix α, ja que les interaccions que es produeixen entre les cadenes laterals dels aminoàcids poden estabilitzar o desestabiltzar aquesta estructura. Igualment el tamany i la forma d’alguns grups R poden desetabiltzar l’hèlix: ● Prolina a les hèlixs α és poc present per una sèrie de raons:

  • L’àtom de N de la cadena principal no pot formar enllaços per ponts d’hidrogen perquè es troba formant part de l’anell i no es troba enllaçat a cap hidrogen.
  • Impediment estèric per la conformació en hèlix.
  • Encaixa bé al primer gir d’una hèlix α, però en un altre lloc fa que es trenqui, ja que en estar en cis desestabilitza l’hèlix. ● Els residus Asn, Ser, Thr i Leu acostumen a impedir la formació de l’hèlix si es troben prou a prop.

1.2.2. Fulla β: Característiques: •Esquelet en la seva forma més extensa. •Amplada de 2 cadenes o més •El principal regulador de l’estabilitat són ponts d’hidrogen entre cadenes adjacents formant la làmina o fulla plegada β. •Les cadenes laterals R sobresurten per sobre i sota de la fulla alternant-se en sentits diferents.

  • Enllaços en trans el màxim d’estesos possibles. Hi ha dos tipus de làmina β:
    • Si les dues cadenes principals estan en sentit contrari, la làmina β és ANTIPARAL·LELA. Característiques: •Sentit oposat •Fixar-se en: –Ponts d’hidrogen: forts per estar alineats. –Grups R –Caràcter pla, extensió máxima –Distància R1-R –Mitjana llargada cadena 6 aa. Més estable!
    • Si les dues cadenes principals estan en el mateix sentit la làmina β és PARAL·LELA. Característiques: •Mateix sentit •Fixar-se en: –Ponts d’hidrogen distorsionats i més dèbils. –Cadenes laterals –Distància R1-R –Connectades per fragments peptídics.

En resum...

  • Cada tipus d’estructura secundària utilitza un tipus d’aminoàcids en preferència a altres segons les interaccions que l’estrcutura necessiti per estabilitzar-se.
  • Cada tipus d’estructura secundària també ve determinada per un conjunt d’angles phi i psi característic •Els elements d’estructura secundària estan connectats per regions a l’atzar, l’estructura de les quals ve determinada per interaccions amb el solvent i altres parts de la proteïna. •L’espai conformacional ocupat per una proteïna es pot representar a gràfics de Ramachandran.

1.3.Estructura terciària:

  • Elements estructura secundària –Girs i llaços –Cintes i fulles –hèlixs –Connectors a l’atzar •Enllaços covalents –Ponts disulfur –Grups prostètics (a vegades) •Molècules no unides covalentment –Ions metàlics coordinats –Grups prostètics (a vegades)

1.3.1.Proteïnes fibroses: •En general, –formades per un únic element d’estructura secundària –insolubles en aigua (molts residus hidrofòbics) –tenen papers estructurals a la cèl·lula α-queratina del cabell:

  • Només conté un únic element d’estructura secundària, les hèlixs α. •Els ponts disulfur (enllaços covalents) acaben d’estabilitzar l’estructura •El grups R hidrofòbics s’intercalen en un patró regular on les hèlixs es toquen, els residus hidrofòbics es repeteixen cada (n+4) residus per així formar una hèlix amfipàtica •L’associació de 2 α-queratines, forma un protofilament que per asssociació forma protofibrilles que formen el cabell.

Fibroïna de la seda:

  • Les fibres de seda estan formades per la proteína fibroïna.
  • Fulla plegada beta antiparal·lela
  • Fulles plegades β molt empaquetades
  • Força extensiva gran, però flexible.Estructura molt estirada.
  • Enllaços no covalents entre cadenes o fulles

1.3.2. Proteïnes globulars: Les proteïnes globulars tenen un plegament diferent de les fibroses i són solubles perquè tenen molts aminoàcids amb R polar en la part externa. El plegament de proteïnes:

  • La seqüència lineal (primària) determina la forma 3D de les proteïnes (estructures secundària i terciària): l’estrutura d’uan proteína activa s’anomena estructura nativa, que ets`ta estabilitzada per enllaços covalents, principalment ponts disulfur i per interaccions dèbils o ponts d’hidrogen. Desnaturalització: consisteix en ‘anulació de l’estructura tridimensional de les proteïnes per aplicació de calor o canvi de pH. Això provoca una pèrdua de la funcionalitat ja que hi ha un canvi en l’estructura nativa de la proteína. Si per exemple, mofifiquem el pH provocarem un canvi en aquelles R que siguin ionitzables, de forma que es trencaran les interaccions iòniques. A més àcid sigui el medi més portonació de les espècies desprotonades hi haurà. La prova més important que recolza que l’estructura terciària de la proteína globular està determinada per la seqüència d’aminoàcids és el fet que algunes proteïnes puguin recuperar la seva estructura nativa, i per tant, la seva funcionalitat, en un procés anomenat renaturalització. Un exemple és el cas de la Ribonucleasa que en presencia d’urea i un agent reductor és desnaturalitzada ja que l’agent reductor trenca els 4 ponts disulfur donant lloc a 8 residus lliures de Cys. En eliminar la urea i l’agent reductor la ribonucleasa es torna a plegar adoptant l’estructura nativa i recuperant la seva funció. Això demostra que la seqüència d’aminoàcids conté tota la informació necesaria per al correcte plegament de la cadena. •Hi ha moltes possibilitats de prova i error. •Moltes restriccions (caràcter planar de l’enllaç peptídic, presència de Pro, interaccions entre grups R..) •Estructures intermedies faciliten el plegament –Estructures secundàries que relacionen Aas propers (excepte la fulla β). –Estructures terciàries que ajunten Aas allunyats a la seqüència lineal. •Les interaccions estan estabilitzades per moltes interaccions febles. Perquè el procés de plegament tingui lloc ha de ser termodinàmicament favorable, això significa que ΔG hagi de ser negativa, això passa perquè tenint en compte aquesta equació ΔG = ΔH-TΔS:
    • ΔS disminueix perquè hi ha una ordenació, això fa que el producte –TΔS sigui positiu (Entropía conformacional).
  • ΔH disminueix interaccions internes entre les cadenes laterals, per tant, l’entalpia serà negativa.
  • A més, ΔS augmenta perquè en plegar-se la proteína, les molècules d’aigua no han de envoltar les cadenes hidrofòbiques, que ara en la seva majoria quedaran a l’interior de la proteína. Efecte hidrofòbic. Això fa que ΔG net sigui negatiu. El plegament és un procés ràpid i seqüencial: •Adoptar l’estructura 3D correcta per tenir activitat biològica (Estat natiu). Una proteína pot tenir més d’una estructura nativa perquè aquest no és rígida, pot haver canvis conformacionals. Tot i amb això, l’estructura global és la mateixa.
  • Algunes es pleguen de manera espontània, altres requereixen ajuda d’enzims o Xaperones. •Es formen cadenes polipeptídiques amb estructures secundàries amb una estructura terciària menys estable que la nativa, que s’anomenen estats globulars. •El plegament ve dirigit per la seqüència d’aminoàcids.

1.4. Estructura quaternària: Dominis: Part d’una proteïna que es pot plegar independentment en una estructura terciària estable. Solen ser unitats funcionals. Les proteïnes poden tenir un o múltiples dominis: L’element més elevat d’una cadena peptídica és l’estructura terciària, l’estructura quaternària descriu l’estructura en l’espai de més d’una cadena peptídica, és a dir, ens diu com estan relacionats en l’espai diferents polipèptids que formen una mateixa proteína. Estructura quaternària: •Associació funcional de diferents polipèptids (idèntics o no). •Cada cadena s’anomena subunitat. •L’estat funcional d’una subunitat pot dependre de l’estat funcional de les altres (cooperativitat) Avantatges de les proteïnes multimèriques Les proteïnes oligomèriques o multimèriques estan formades per diferents cadenes polipeptíques, cosa que presenta una sèrie d’avantatges: •Una proteïna gran requereix un gen molt gran