TEMA 7: Estructura de les proteines Flashcards
Estructura dels alfa-aminoàcids
àtom de carboni central alfa-C grup amino (NH2) grup àcid carboxílic (COOH) cadena lateral (grup R) àtom d’hidrogen
Quants aminoacids hi ha?
20
Classificació dels aminoàcids
Segons les polaritats de les seves cadenes R.
1) Grup R no polars
2) Grup R polars no carregats
3) Grup R polars carregats
- bàsics
- àcids
I. Grups R no polars
Glicina, Alanina, Valina, Leucina, Isoleucina, Prolina, Fenilalanina (aromàtic) i
Triptòfan (aromàtic)
II. Grups R polars no carregats
Serina, Treonina, Cisteïna, Metionina, Asparragina, Glutamina i Tirosina (aromàtic)
III. Grups R polars carregats
Aminoàcids amb la cadena lateral R capaç de bescanviar protons amb l’H2O.
aa bàsics: càrregues + a pH fisiològic. Lisina, Arginina, Histidina
aa àcids: càrregues - a pH fisiològic. Àcid aspàrtic, Àcid glutàmic
Símbol i lletra Alanina
Ala A
Arginina
Arg R
Asparragina
Asn N
Àcid aspàrtic
Asp D
Cisteina
Cys C
Acid glutamic
Glu E
Glutamina
Gln Q
Glicina
Gly G
Histidina
His H
Isoleucina
Ile I
Leucina
Leu L
Lisina
Lys K
Metionina
Met M
Fenilalalina
Phe F
Prolina
Pro P
Serina
Ser S
Treonina
Thr T
Triptòfan
Trp W
Tirosina
Tyr Y
Valina
Val V
Estereoquímica dels aminoàcids:
Els aminoàcids en general són entitats biològiques quirals.
Tots els aminoàcids derivats de les proteïnes tenen la configuració estereoquímica L
(enantiòmers purs).
Modificacions i derivats dels aminoacids
Modificació de les cadenes R:
Modificació específica d’un residu aminoacídic, un cop s’ha sintetitzat la cadena polipeptídica.
- Addició de grups químics petits a les cadenes R (hidroxilació, acetilació, metilació,
carboxilació i fosforilació.)
- Addició de grups més grans (carbohidrats).
Proteina verda fluorescent
238 aa amb un grup que emet llum derivat de tres aa consecutius: Ser, Tyr i Gly.
Ciclització espontània i oxidació post-síntesi de la proteïna - sistema de doble enllaços
conjugats que confereix a la proteïna propietats fluorescents.
Aminoàcids biològicament actius: Què fan?
- Aminoàcids com a transportadors de nitrogen en forma de grups amino.
- Oxidació d’aminoàcids com combustible metabòlic per produir energia.
- Aminoàcids com missatgers químics per la comunicació intracelꞏlular
(neurotransmissors, hormones…).
Estructura de les proteines
- Primària
Seqüència d’aa de la cadena polipeptídica. - Secundaria
Ordenament espaial del polipèptid. - Terciària
Estructura tridimensional del polipèptid
(incloent cadenes R). - Quaternària
Ordenament espaial de les diferents subunitats.
Característiques generals de les proteïnes:
Proteïnes: polímers d’aa
La longitud i seqüència determinen la diversitat de les proteïnes. MOLT DIVERSES
Les proteïnes “reals” estan limitades per la seva grandària i composició.
- Mínim 40 residus d’aa. Normalment entre 100-1000. Limitacions grandària.
- Limitació composició (20 aminoàcids).
- Proteïnes amb varies subunitats (sintetitzades independentment o no) – estructura quaternària
Proteïnes fibroses: només fins a estructura secundària.
Proteïnes globulars (enzims catalítics): fins a terciària o quaternària
Funcions proteines
Transport Hormonals Homeostatiques Enzimatiques Contràctil Estructural Defensiva Reserva energetica
Exemples funcio estructural
➔ Glicoproteïnes que formen part de les membranes celꞏlulars.
➔ Colꞏlagen del teixit conjuntiu fibrós
➔ Elastina del teixit conjuntiu elàstic
➔ Queratina de la epidermis
Exemples funcio enzimatica
Els enzims són les proteïnes més nombroses i especialitzades. Actuen
com a biocatalizadors de les reaccions químiques. Per exemple: la maltasa, la lipasa, la
tripsina, la ribunucleasa i la catalasa.
Exemples funcio contractil
➔ Miosina i actina: contracció muscular
➔ Dineïna: moviment dels cilis
´Exemples funcio hormonal
➔ Insulina i glucagó
➔ Hormona del creixement
➔ Calcitonina
➔ Hormones tropines
Exemples funcio defensiva
➔ Inmunoglobulines
➔ Trombina i fibrinogen
FUNCIÓ HOMEOSTÀTICA
Els aminoàcids poden regular el pH i l’equilibri osmòtic
Ex funcio transport
➔ Hemoglobina
➔ Hemocianina
➔ Citocroms
Ex funcio reserva energetica
➔ Ovoalbúmina de la clara d’ou
➔ Gliadina del gra de blat
➔ Lactoalbúmina de la llet
Explica l’estructura primària
Seq d’aminoacids units per enllaç peptidic
Polímers lineals ➔ residu amino terminal (N-terminal) i carboxi terminal (C-terminal).
Enllaç peptídic:
Polimerització d’aminoàcids per formar cadenes reacció de condensació per formar un
enllaç amida entre el grup α-carboxílic d’un aminoàcid i el grup α-amino de l’altre ➔ enllaç peptídic. Poden ser:
Dipèptids, tripèptids, oligopèptids i polipèptids (< 40-50 aminoàcids).
Explica l’estrcutura secundària
Ordenament espaial del polipèptid (conformació local de l’esquelet d’una proteïna)
Estructura enllaç peptídic:
- estructura planar.
- té caràcter de doble enllaç (parcial, 40%).
- conformació trans (més estable).
Esquelet (cadena principal) polipeptídic:
Àtoms que participen en els enllaços peptídic. La conformació de l’esquelet polipeptídic està definida pels angles de torsió (angles dièdrics o de rotació)
entre els grups peptídics. N-C
N-Ca
(Φ, fi)
C−Ca ( Ψ, psi)
Què són els diagrames de Ramachandran?
Es mostren els valors de phi i psi estèricament permesos. Dues grans zones d’estabilitat
Dues excepcions del diagrama de Ramachandan
Hi ha dues excepcions: glicina i prolina.
Glicina: el rang permès de Ψ i Φ és molt major;
proporciona flexibilitat a la cadena polipeptídica.
Aminoàcid molt conservat en l’evolució de les
proteïnes (simple, no voluminós, polivalent).
Estructura secundària: Conformació local de l’esquelet d’una proteïna
Estructures regulars (dues grans zones d’estabilitat): hèlix alfa i fulla beta / girs o plegaments.
Estructura irregular: cabdell estadístic.
Helix alfa
Conformació helicoidal dextrogira (3,6 residus per gir);
la levogira és menys comú.
Formació d’enllaços d’hidrogen entre el grup CO de cada aa
i el grup NH del aa situat a 4 aa posteriors.
Les hèlix alfa es caracteritzen per:
(1) uns valors d’angles de torsió.
(2) un nombre determinat de residus per volta.
(3) la distància per residu el llarg de l’eix.
Fulles Beta
Formació d’enllaços d’hidrogen entre el grup CO i el grup NH de les cadenes polipeptídiques veïnes.
Hi ha paralela i anti (mira dibuixos for gods sake)
Girs o plegaments
Gir beta (entre fulles antiparalꞏleles), bucles omega (exterior proteïna)
Estructures irregulars
Estructures no repetitives que son difícils de descriure
(cabdell estadístic).
Els motius estructurals o estructures súper-secundàries estan formades per
combinacions d’estructura secundària: les més freqüents són βαβ, αα o meandre β.
Propietats proteines fibroses i exemples
Només estructura secundària. Composades per pocs aminoàcids diferents. Forma filamentosa o allargada. S’associen formant fibres. Insolubles. Resistents. Ex: queratina, colagen...
Propietats proteines globulars i exemples
Estructura secundària i terciària. Composades per aminoàcids diferents. Forma globular compacta. No formen fibres. Solubles. Fràgils.
Explica l’estuctura terciària
Descriu el plegament dels elements de l’estructura secundària, especificant les posicions de cada àtom, incloent els de les seves cadenes laterals.
Posició i polaritat de les cadenes laterals:
Les cadenes laterals dels aminoàcids de les proteïnes globulars estan distribuïdes
espacialment segons la seva polaritat.
Que fa la cristalografia de raigs X i ressonancia magnetica
Determina l’activitat biològica i l’especificitat
d’una proteïna terciària.
Quins enllaços mantenen l’estructura determinada?
Els enllaços que mantenen l’estructura terciaria són el pont de disulfur, l’enllaç d’hidrogen,
les forces de Van der Waals, les interaccions iòniques i les interaccions hidròfobes.
Com va la termodinàmica a les estructures terciàries?
Entalpia ΔH negativa ( mes interaccions)
Entropia ΔS positiva ( mes desordre)
Entalpia ΔH: Interaccions electrostàtiques - les forces de Van der Waals
són essencials pel plegament de les proteïnes globulars.
Entropia ΔS:
- Entropia conformacional: el plegament fa que disminueixi aquesta entropia (amb el
plegament disminueix el desordre)…..
- Però s’evita l’efecte hidrofòbic i per tant en un medi aquós augmenta l’entropia !
Què és l’efecte hidrofòbic?
Les molècules d’aigua al voltant d’un compost hidrofòbic formen estructures molt ordenades.
Que passa al plegament de les proteines terciaries al medi aquos?
En el plegament de les proteïnes en un medi aquós, els aminoàcids apolars van a l’interior de manera que no es pugui donar l’efecte hidrofòbic, augmentant així l’entropia i facilitant que el plegament de la proteïna sigui termodinàmicament favorable.
Que fa susceptibles a les proteines per la desnaturalització?
L’estabilitat conformacional de les proteïnes natives les fan susceptibles a la desnaturalització.
Què passa quan les proteine es desnaturlIzen?
Quan una proteïna es desnaturalitza es fa insoluble en aigua i precipita.
Què classe de procés es la desnaturalització?
Proces cooperatiu (all or nothing)
Causes de desnaturalització:
- Temperatura: les proteïnes perden la seva estructura terciària quan s’escalfen per sobre
d’una certa temperatura. Els enllaços que és trenquen són els ponts d’hidrogen. - Variacions de pH: alteren l’estat d’ionització de les cadenes laterals.
- Detergents: s’associen amb els residus no polars alterant l’efecte hidrofòbic.
- Agents caotròpics (guanidina i urea): trenquen les interaccions hidrofòbiques.
Dinàmica del plegament de proteïnes
Les proteïnes es pleguen mitjançant vies dirigides
no a l’atzar) a on existeixen diferents fases (estadis intermedis
Que fan les xaperones i les xaperonines?
Faciliten el plegament i impedeixen que les proteïnes parcialment plegades precipitin.
Explica l’estructura quaternaria
Oligòmers: Associació entre polipèptids dins d’una proteïna.
Estructura quaternària: Ordenament espaial d’aquestes subunitats. Les subunitats poden ser iguals o no.
- Subunitats associades de forma no covalent.
- Posicionades simètricament.
Metode per investigar estructura quaternaria
Cromatograia i SDS-page
