Estructura de proteinas

Master en Biofísica
2007-2008

Estructura de Proteínas

Jesús Mendieta

PROTEINAS:
Las proteínas son componentes esenciales de los seres vivos. Su propio nombre nos da ya una idea de la importancia que estas macromoléculas tienen en todos los procesos que los seres vivos son capaces de llevar a cabo.

Real Academia Española proto-. (Del griego. πρωτο-, primero).
Indica prioridad,preeminencia o superioridad. Protomártir, protomédico, prototipo.

Las proteínas son los productos finales de los genes. Todos los caracteres genéticos de un individuo dependen de las proteínas que expresan. Aunque muchas de ellas están implicadas en roles estructurales y pueden ser metabolizadas, la mayor parte son enzimas, es decir catalizadores biológicos.

James Clerk Maxwell (1831-1879)y su demonio

James Clerk Maxwell (1831-1879)

Proceso espontáneo

Proceso controlado por un demonio de Maxwell

Las proteínas (las enzimas) son el principal ejemplo que encontramos en la naturaleza de los demonios de Maxwell
- Las enzimas aceleran las reacciones químicas sin violar el segundo principio de la termodinámica. Lo hacen disminuyendo la energía del estado de transición ypor tanto la barrera de activación

Reacción en solución Reacción catalizada enzimaticamente

-La estabilización del estado de transición se realiza mediante la formación de interacciones no covalentes con los reactivos en una conformación idónea para dar lugar a la reacción química. - Las proteínas son las únicas macromoléculas capaces de reconocer e interaccionar con otras moléculas muydispares

Definición estructural de proteína
- Proteínas: polipéptidos longitud NO menor de 70 aa, que se PLIEGA en una estructura 3-D para realizar su función. Los sillares de las proteínas
Químicamente las proteínas son heteropolímeros formados por la condensación de 20 unidades distintas: los aminoácidos proteicos. - Estructura química de los α-aminoácidos - Los 20 aminoácidos proteicoscodificados genéticamente.

-Organización jerárquica de la estructura de las proteínas.
Las proteínas son sistemas complejos en el sentido científico del termino, es decir, que sus propiedades no son exclusivamente la suma de las partes que las forman sino que se generan a partir de las relaciones entre sus componentes (propiedades emergentes). Una característica muy importante de las proteínas es suorganización jerárquica :

Estructura Primaria
– Estructura covalente de la proteína determinada por la SECUENCIA.

- Enlace Peptídico: enlace covalente de tipo AMIDA.
(También: puentes disulfuro (Cys-Cys) y otras modificaciones covalentes)

- Características estructurales del enlace peptídico

Estabilización por resonancia

La estructura es planar

· NO hay rotación librealrededor enlace C-N amida.
Sin embargo, la rotación es libre alrededor otros enlaces de la traza peptídica (N-Cα; C-Cα’). - El oxígeno carbonílico tiene carga parcial negativa y el nitrógeno amida carga parcial positiva (dipolo eléctrico).

- Características estructurales del enlace peptídico
- La conformación del esqueleto peptídico puede describirse en términos de dos ángulos diedros: Phi(Φ) y Psi(Ψ) Phi (Φ) es el ángulo diedro para el enlace N-Cα. Psi (Ψ) es el ángulo diedro para el enlace Cα-C.

Φ limitado

- Conformaciones CIS y TRANS: prácticamente todos los enlaces peptídicos en proteínas se disponen en configuración TRANS (excepto Prolina).

Estructura Secundaria :
Como consecuencia de las características estructurales de enlace peptídico los valores que pueden tomar losángulos Φ y Ψ están limitados y por tanto los movimientos de la cadena de polipéptido/proteína esta RESTRINGIDA.

Definición:
- Conformaciones locales de ciertas regiones de la proteína. Esta determinada por la estructura primaria (secuencia) de la proteína a través de conformaciones permitidas de los átomos y enlaces constituyentes de cada residuo.

Un ejemplo de conformación local:

El...