12. Introducción al estudio de las Proteínas

Introducción al estudio de las proteínas

Mulder (1838):

Describe un material presente en todos los seres vivos, con la siguiente composición porcentual en peso:

C: 55 % H: 6.5 % O: 22 % N: 15 % S: 0.5 %

Dado el contenido en azufre (0.5 %) el peso molecular mínimo dedicho material debería ser 32*100/0.5 = 6400

Hoppe-Seyler (1864):

Cristalizó por primera vez una proteína, la hemoglobina

La hemoglobina cristalizada contiene invariablemente un0.35 % de hierro. Aplicando el razonamiento de Mulder, el peso molecular mínimo de la hemoglobina será de

100*55.8/0.35 = 15942 (aprox. 16000)

Posteriormente se ha determinado que en la hemoglobinahay cuatro átomos de hierro; por tanto su peso moleculares de aprox. 64000

Las proteínas son susceptibles de hidrólisis ácida:

HCl 6N, 90ºC, 18 horas

En el hidrolizado aparecen aminoácidos, compuestos quecontienen una función amino -NH2 y una función carboxilo,-COOH

En las proteínas hay 20 aminoácidos distintos: los llamadosaminoácidos proteicos

Hay asimismo muchos otros aminoácidos que no forman partede proteínas, los aminoácidos no proteicos

Con frecuencia los aminoácidos proteicos aparecen modificados:son las modificaciones postraduccionales

H2N C

H

R1

COOH H2N C

H

COOH

R2

H2N C

H

COOH

R3

H2N C

H

R1

CO NH C

H

CO

R2

NH C

H

R3

COOH + 2H2O

Teoría del Enlace Peptídico

H2NC

CN

CC

NC

COOH

R1

O

H

Ri

O

H

Rn

HH

H

n-2

N-término

C-término

Teoría del Enlace Peptídico - Pruebas experimentales, 1

1. Las proteínas nativas tienen relativamente pocos gruposácido-base titulables. A medida que progresa su hidrólisis, van apareciendo grupos -NH2 y -COOH en cantidad equimolar

2. En hidrolizados parciales se encuentran di- y tripéptidos cuya estructura puede determinarse directamente

3. Las enzimas que hidrolizan proteínas (tripsina, quimotripsina,pepsina, papaína) atacan al enlace -CO-NH-, tal como puede observarse en compuestos sintéticos (p.e. BAPNA)

4. Las proteínas dan positiva la reacción de biuret

C N

HC C

N

O

H

HN

O

H NO2

C+H2N

NH

Enlace atacado

Hidrólisis de BAPNApor tripsina

Benzoil L-arginina 4-nitroanilida (BAPNA)

Teoría del enlace peptídico - Pruebas experimentales, 2

5. Espectro infrarrojo: banda característica de enlace C-Nque desaparece con la hidrólisis de la proteína

6. Cristalografía de rayos X: determinación de la estructura

7. Síntesis completa de ribonucleasa

CH3 C

CH3

CH3

O C

O

N

H

C

R1

H

C

O

OH Cl CH2 R

CH3 C

CH3

CH3

O C

O

N

H

C

R1

H

C

O

O CH2 R

Síntesis de péptidos, 1

+

t-BOC-aminoácidoResina de

poliestireno

Síntesis de péptidos, 2

CH3 C

CH3

CH3

O C

O

N

H

C

R1

H

C

O

O CH2 R

C

R1

H

C

O

O CH2 RH2N

F3C COOH CO2 +CH3 C

CH2

CH3

C

R1

H

C

O

O CH2 RH2NCH3 C

CH3

CH3

O C

O

N

H

C

H

C

O

OH

R2

C

R1

H

C

O

O CH2 RCH3 C

CH3

CH3

O C

O

N

H

C

H

C

O

N

H

R2

Síntesis de péptidos, 3

+

DCCI

H2N C

Rn

H

C

O

N

H

C

Ri

H

C

O

N

H

C

R1

H

C

O

O CH2 R

n-2

H2N C

Rn

H

C

O

N

H

C

Ri

H

C

O

N

H

C

R1

H

C

O

OH

n-2

Síntesis de péptidos, 4

HF

Funciones biológicas de las proteínas

- Biocatalizadores (enzimas)- Receptores de señales químicas- Transportadores- Estructurales (citoesqueleto, colágeno)- Defensa (inmune, restricción bacteriana, etc.)- Motilidad (motores moleculares)- Transducción- Adherencia celular y organización tisular- Plegamiento correcto de otras proteínas- Otras: anticongelante

Interacción estereoquímica, 1

Aglutinina de Galanthus nivalis con su ligando, un manopiranósido

Interacción estereoquímica, 2

Unión del substrato(ciclohexamilosa) alcentro activo de la-amilasa

Interacción estereoquímica, 3

Neuraminidasacon ácido siálicounido al centro activo

Interacción estereoquímica, 4

Desoxirribonucleasa Icon su substrato, DNA

Concentración de ligando

0 5 10 15 20

Ma

gnitu

d de

l efe

cto

0

20

40

60

80

100

vk e sK s

V sK s

ca t

m m

0 m ax

Concentración de receptor

0 5 10 15 20

Ma

gnitu

d de

l efe

cto

0

20

40

60

80

100

v k eca t

Clasificación de las proteínas

I. Según solubilidad (obsoleta): Albúminas, Globulinas, Prolaminas, Gliadinas, Escleroproteínas, etc.

II. Según presencia o no de un grupo prostético: Proteínas simples y Proteínas conjugadas Holoproteína = Apoproteína + Grupo prostético

III. Según presencia o no de subunidades: Proteínas monoméricas y proteínas oligoméricas

IV. Según estructura global: Proteínas fibrosas y proteínas globulares