Proteinas y Enzimas PDF - Química Biológica

4 - PROTEÍNAS Y ENZIMAS -Las proteínas están constituidas por C, O, H y N y, en menor proporción, S y P. A veces otros elementos como Fe y Cu. -Las moléculas orgánicas más abundantes (50 % del peso seco de la materia viva). -Son polímeros de unidades más pequeñas, los aminoácidos. Muchas son macro...

4 - PROTEÍNAS Y ENZIMAS -Las proteínas están constituidas por C, O, H y N y, en menor proporción, S y P. A veces otros elementos como Fe y Cu. -Las moléculas orgánicas más abundantes (50 % del peso seco de la materia viva). -Son polímeros de unidades más pequeñas, los aminoácidos. Muchas son macromoléculas. 1. LOS AMINOÁCIDOS αα 1.1. ESTRUCTURA Los aminoácidos no proteicos son intermediarios -Monómeros que forman del metabolismo o tienen funciones propias, como algunos neurotransmisores (GABA), los péptidos (cadenas de hormonas (tiroxina) o vitaminas. aminoácidos) y las proteínas. Unos 200, pero sólo 20 forman proteínas: son los aminoácidos proteicos, iguales en todos los seres vivos. -Cα (carbono alfa) unido a -NH2, -COOH, -H y -R cadena lateral, variable. 1.2. PROPIEDADES Una cadena de aminoácidos forma un péptido (o cadena polipeptídica). Una proteína puede estar formada por una sola -Baja masa molecular, solubles en agua, cadena de aminoácidos o por varias, incluso puede tener algún componente no peptídico. La insulina, a veces, no se considera una cristalizables, incoloros, punto de fusión proteína, sino un péptido, por estar formada por dos cadenas de 21 y elevado (>200 ºC). 30 aminoácidos. Estas diferencias son a menudo imprecisas. -Presentan comportamiento anfótero e isomería. -Sustancias anfóteras: En disolución acuosa y según el pH se pueden comportar como ácidos o como bases (ceden o aceptan protones del medio). ·En disoluciones acuosas neutras están en gran parte ionizados, formando iones dipolares, porque los grupos carboxilo pierden un protón → COO- y los grupo amino lo captan → NH3+ (lo mismo ocurre si hay grupos COO- o NH3+ en la cadena lateral). El aminoácido capta protones: se comporta El aminoácido libera protones: se comporta ·Si el medio se vuelve ácido, el como una base como un ácido aminoácido se comporta como una base y el/los grupo/s COO- capta/n un protón → el aminoácido Arg Leu Cys queda con carga positiva [como hay muchos H+, los grupos amino y carboxilo los captan y quedan COOH y NH3+]. Si el medio se vuelve básico, se comporta como un ácido y el/los grupo/s NH3+ libera/n un protón → el aminoácido queda cargado negativamente [como hay pocos H+, los grupos amino y carboxilo liberan los suyos y quedan COO- y NH2]. Ejemplos de aminoácidos en medio ácido (pH bajo: abundancia de H+). ·pI: Punto isoeléctrico; pH al que el aminoácido es un ion dipolar Los grupos amino y carboxilo neutro (cargas + = cargas -). quedan COOH y NH3+ -Estereoisomería: El Cα es un carbono asimétrico (excepto en la glicina) → los aminoácidos presentan estereoisomería. ·Para cada aminoácido existen dos estereoisómeros -enantiómeros-: D y L, según la posición del grupo amino (colocando el -COOH arriba). ·Los aminoácidos proteicos son todos L. 1 1.3. CLASIFICACIÓN -Según sus cadenas laterales: Apolares: Ala – Val – Leu – Ile – Phe – Trp – Met – Pro R hidrófoba Neutros - sin carga Polares: Ser – Thr – Cys – Tyr – Asn – Gln – Gly R hidrófila Ácidos: Glu – Asp R con un carboxilo ionizado → carga – Básicos: Lis – Arg – His R con un amino ionizado → carga + -Aminoácidos esenciales: Aquellos que deben ser incorporados por la dieta de los heterótrofos al no poder sintetizarlos a partir de compuestos más sencillos. En el ser humano son 9: Val – Leu – Ile – Trp – Phe – Met – Thr – Lys – His (en carne, pescado, huevos, queso…). 2. EL ENLACE PEPTÍDICO -El que une entre sí a los aminoácidos. -Se puede romper por hidrólisis con enzimas proteolíticos. 2.1. CARACTERÍSTICAS -Se establece entre el carboxilo de un αα y el amino del siguiente (con desprendimiento de 1H2O). -Covalente tipo amida [enlace amida: entre grupos amino y carboxilo; enlace peptídico: enlace amida entre dos aminoácidos]. -Carácter parcial de doble enlace → rígido, sin rotación → grupos C=O y NH en un mismo plano. -O del carboxilo y H del amino en lados opuestos del enlace (configuración trans). 2.2. PÉPTIDOS -Compuestos formados por la unión de aminoácidos mediante enlaces peptídicos. -Oligopéptidos: de dos a diez aminoácidos (di, tri, tetra… -péptido). -Polipéptidos: más de diez aminoácidos. 2 3. ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS -Las proteínas adoptan una configuración espacial que determina su función. Cuatro niveles estructurales, de complejidad creciente: estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria. 3.1. LA ESTRUCTURA PRIMARIA -Es la secuencia lineal de aminoácidos, unidos por enlaces peptídicos. Refleja los aminoácidos que componen la proteína y su orden. -Determinada genéticamente y determina a los demás niveles. -Eje formado por el Cα, el C carboxílico y el N amino -NH-Cα-CO- que se repiten y se disponen en zigzag. -Del eje salen las cadenas laterales de los aminoácidos, alternando a un lado y a otro. Enlace peptídico -El primer aminoácido de la cadena peptídica tiene el grupo amino libre (aminoácido N-terminal) y el último, tiene el grupo carboxilo libre (aminoácido C-terminal). 3.2. LA ESTRUCTURA SECUNDARIA -Es la disposición que adoptan diferentes tramos de la cadena de aminoácidos en el espacio, en un primer plegamiento. -Es debida a la capacidad de rotación de los enlaces del Cα de cada aminoácido. -Las más frecuentes, según la pauta de giro de esos enlaces, son: -Hélice α: La cadena peptídica se enrolla helicoidalmente sobre sí misma, en sentido dextrógiro (por giros de los enlaces de los Cα siempre en el mismo sentido). Se estabiliza por puentes de H intracatenarios entre grupos NH y CO de enlaces peptídicos diferentes. 3,6 aminoácidos cada vuelta. Las R se proyectan hacia el exterior. -Lámina β o lámina plegada: La cadena polipeptídica se extiende en Hélice α zigzag (por giros de los enlaces de los Cα en sentidos alternos), con las R hacia arriba y hacia abajo alternativamente. Varios fragmentos (de la misma o de distintas cadenas) se pueden disponer paralelos o Lámina β antiparalelos, estableciendo puentes de H entre grupos NH y CO de enlaces peptídicos enfrentados. -En una misma cadena polipeptídica pueden darse -en diferentes proporciones- unos tramos con hélice alfa, otros tramos con Puente de hidrógeno lámina beta y otros con giros irregulares del eje. La lámina beta proporciona más resistencia a una proteína, ya que determina una estructura más ordenada y compacta de la cadena polipeptídica. 3 3.3. LA ESTRUCTURA TERCIARIA -Es la disposición global que adopta el polipéptido en el espacio, la conformación tridimensional final del polipéptido, en la que puede haber tramos con estructura secundaria en hélice alfa, lámina beta e irregulares. Se mantiene gracias a enlaces entre las cadenas laterales -R- de los aminoácidos, como puentes disulfuro entre Cys, fuerzas electrostáticas, puentes de H, https://docplayer.es/54395440-Estructura-primaria-estructura-secundaria-estructura-terciaria-la-estructura-cuaternaria.html Van der Waals…). Es la responsable directa de las funciones biológicas de la proteína. En las proteínas que constan de una sola cadena polipeptídica este es el máximo nivel estructural que se alcanza (mioglobina). Dos tipos: -Conformación globular: La cadena polipeptídica se pliega adoptando una forma aproximadamente esférica, compacta, ya que no predomina una dimensión sobre las demás. Las proteínas globulares son solubles y tienen funciones dinámicas, activas (enzimas, hormonas, mioglobina). -Conformación fibrosa: La cadena polipeptídica no se compacta y adopta una disposición “estirada” → una de las dimensiones es mucho mayor que la otra → forma alargada. Las proteínas fibrosas son insolubles y tienen funciones estructurales (colágeno, fibroína de la seda). Globular Fibrosa 3.4. LA ESTRUCTURA CUATERNARIA -Solo en proteínas formadas por varias cadenas polipeptídicas (subunidades), que pueden ser iguales o diferentes. -Refleja cómo se acoplan entre sí las subunidades que componen la proteína. -Se mantiene gracias a enlaces entre R de aminoácidos de subunidades diferentes. Hemoglobina, colágeno. Hemoglobina Colágeno 4 4. PROPIEDADES DE LAS PROTEÍNAS -Dependen principalmente de su conformación tridimensional y de las propiedades de sus aminoácidos. -Especificidad: Las proteínas son características de cada especie y, a veces, en una especie varían en individuos diferentes. Responsables de rechazos en transfusiones y trasplantes. Las proteínas homólogas realizan la misma función en diferentes especies (p. ej. la hemoglobina) y su estudio comparativo permite establecer el grado de parentesco evolutivo: mayores semejanzas → mayor cercanía en la escala evolutiva. -Desnaturalización: La proteína pierde su configuración espacial tridimensional (conformación nativa) y, como consecuencia, sus propiedades y su función, su actividad biológica. Ocurre cuando se dan determinadas condiciones -aumento de temperatura, variación de pH, radiación ultravioleta, ciertas sustancias- que rompen los enlaces que mantienen las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria pero no los enlaces peptídicos que mantienen la primaria. Cuando los factores desnaturalizantes actúan durante poco tiempo o son poco intensos, la desnaturalización puede ser reversible y la proteína vuelve a su conformación nativa -renaturalización-. Ejemplos de desnaturalización son la solidificación de la clara de huevo -por el calor- y la leche cortada (insolubilización y separación de la caseína) -por disminución del pH-. -Comportamiento anfótero: Como los aminoácidos, son sustancias anfóteras, por lo que pueden amortiguar las variaciones de pH. -Solubilidad: Depende principalmente de la conformación. Como se vio, las globulares son solubles en agua y las fibrosas insolubles, pero, por su elevada masa molecular, forman dispersiones coloidales. 5. FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS -ESTRUCTURAL: Especialmente las fibrosas, forman parte de la mayoría de estructuras celulares y orgánicas. Proteínas y glucoproteínas en membranas celulares. Colágeno en huesos, tendones, piel, córnea... da resistencia. Histonas en la fibra de cromatina. Tubulina en el centrosoma, citoesqueleto, cilios y flagelos. Elastina en paredes de órganos deformables (arterias, ligamentos, piel, pulmones…). Queratina en pelos, uñas, plumas, cuernos, escamas… -TRANSPORTE: Hemoglobina y hemocianina transportan oxígeno en la sangre de vertebrados e invertebrados respectivamente. Mioglobina transporta oxígeno en el músculo. Proteínas canal y bombas en la membrana plasmática. Transportadores de electrones en mitocondrias y cloroplastos. Seroalbúminas transportan diferentes sustancias en la sangre. 5 -CATALIZADORA: Los enzimas aceleran las reacciones químicas del metabolismo. -RESERVA: Proteínas de reserva que almacenan aminoácidos como nutrientes para el desarrollo. Ovoalbúmina en el huevo. Caseína en la leche. -HORMONAL: Algunas hormonas son proteínas. Insulina y glucagón regulan el metabolismo de la glucosa y el nivel de glucemia. Somatotropina es la hormona del crecimiento, que induce el desarrollo de huesos y cartílagos. -DEFENSIVA Y PROTECTORA: Protegen al organismo de agentes extraños y de la pérdida de sangre. Inmunoglobulinas, anticuerpos, sintetizados en la respuesta inmunitaria para neutralizar agentes extraños que penetran en el organismo. Trombina y fibrinógeno, responsables de la coagulación de la sangre. Mucinas o mucoproteínas, en vías respiratorias, digestivas y urogenitales, donde lubrican y protegen por su acción bactericida. -CONTRÁCTIL: Algunas proteínas intervienen en el movimiento. Actina y miosina, responsables de la contracción muscular. Dineína, interviene en el movimiento de cilios y flagelos. -HOMEOSTÁTICA: Contribuyen a controlar las variaciones del pH interno debido a su carácter anfótero. 6. CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS -Según su función (apartado 5). -Según su composición: HOLOPROTEÍNAS -Constituidas solo por aminoácidos. Proteínas simples. -Colágeno, queratina, actina, miosina, histonas. HETEROPROTEÍNAS -Además de aminoácidos, otro compuesto no proteico → grupo prostético. Proteínas conjugadas. -Glucoproteínas (anticuerpos, mucinas), lipoproteínas (en membranas celulares), fosfoproteínas (caseína de la leche)… Hemoglobina grupo hemo cadenas polipeptídicas 6 7. LOS ENZIMAS 7.1. CARACTERÍSTICAS -Son biocatalizadores, catalizadores de los sistemas biológicos → moléculas con actividad catalítica → aceleran las reacciones del metabolismo. E SUSTRATOS PRODUCTOS -Alta especificidad para la reacción catalizada y para los sustratos sobre los que actúan. -Naturaleza proteica. Los hay formados solo por aminoácidos, como la pepsina, pero es muy frecuente que esté presente también una parte no proteica, formando entonces un holoenzima. -HOLOENZIMA: Enzima formado por una parte polipeptídica -apoenzima- y una parte no polipeptídica -cofactor-. Ión metálico HOLOENZIMA = APOENZIMA + COFACTOR Zn, Fe, Cu Molécula orgánica-Coenzima Coenzima A -Un cofactor es, por tanto, un componente no proteico necesario para el funcionamiento de un enzima. Algunos ejemplos que veremos en temas posteriores son: ·Zn: Se encuentra como cofactor en las ADN y ARN polimerasas, dándoles estabilidad y un plegamiento adecuado para que puedan realizar su función. ·Coenzima A: Transferencia de grupos acetilo en la descarboxilación oxidativa. Transfiere el grupo acetilo que queda del piruvato al primer componente del ciclo de Krebs. ·NAD+, FAD: Transferencia de electrones. Recoge los electrones que se desprenden en la oxidación de la glucosa y los transfiere a la cadena respiratoria. -Un mismo cofactor puede encontrarse en holoenzimas diferentes. 7.2. MECANISMO DE ACCIÓN ¿Cómo actúan los enzimas? A. DISMINUYEN LA ENERGÍA DE ACTIVACIÓN La energía de activación es la energía mínima necesaria para que se produzca una reacción química. -Los enzimas disminuyen la energía necesaria para que ocurra la reacción y así, al haber mayor cantidad de moléculas que alcancen ese estado energético menor habrá más moléculas reaccionando en cada momento, por lo que aumenta la velocidad de reacción. -Aceleran las reacciones sin alterar su equilibrio o la concentración de los productos obtenidos: al final se obtiene lo mismo, pero más rápidamente. 7 B. FORMAN UN COMPLEJO ENZIMA-SUSTRATO -En las reacciones enzimáticas se forma un complejo enzima-sustrato ES, complejo activado -con algunos enlaces relajados y otros nuevos empezando a formarse- que se separa tras la reacción en los productos P y el enzima E, nuevamente libre. E+S COMPLEJO ES E+P -La unión ES se produce en el centro activo, un hueco del enzima con forma tridimensional complementaria de la del sustrato. -En el centro activo se distinguen dos sitios: Sitio de unión: Formado por aminoácidos que facilitan la unión del sustrato en su posición adecuada. Sitio catalítico: Formado por aminoácidos que intervienen en la transformación química del sustrato al inducir la formación o rotura de enlaces. -En los holoenzimas, el cofactor está en el centro activo. C. TIENEN ESPECIFICIDAD -Al existir una estrecha relación entre el centro activo y la forma del sustrato, la mayor parte de los enzimas tienen una alta especificidad. La especificidad enzimática se da a dos niveles: De acción: Un enzima solo facilita una transformación de todas las posibles sobre un sustrato y otro enzima con distinta especificidad facilitará una reacción diferente en el mismo sustrato. De sustrato: Cada enzima actúa sobre un sustrato o un número reducido de ellos. D. MODELOS DE UNIÓN SUSTRATO-CENTRO ACTIVO El modelo llave-cerradura se da cuando sustrato y centro activo son complementarios y encajan sin ninguna modificación previa. En otros casos se da el modelo de ajuste inducido que propone que, inicialmente, la forma del centro activo del enzima y la del sustrato no son totalmente complementarias. Al contactar, enzima y sustrato (o solo el enzima) cambian de forma y pasan a ser complementarios al unirse, lo que provoca la transformación del sustrato en los productos y la posterior vuelta del enzima a su conformación primitiva. 8 8. LA CINÉTICA ENZIMÁTICA -Estudia la velocidad de las reacciones químicas catalizadas por enzimas y la influencia de factores como la concentración del sustrato, el pH, la temperatura y los inhibidores, que en las células regulan la actividad de los enzimas. 8.1. INFLUENCIA DE LA CONCENTRACIÓN DEL SUSTRATO [S] -Para una concentración constante del enzima, al aumentar la concentración del sustrato aumenta la velocidad de reacción. -El aumento de la velocidad es más acelerado a bajas concentraciones del sustrato y va haciéndose más lento cuanto más aumenta la concentración. Hasta que se alcanza un valor de concentración del sustrato en que la velocidad ya no aumenta, aunque se añada más (Vmax). -A concentraciones bajas de sustrato hay muchas moléculas de enzima libres, disponibles para formar complejos ES, por eso la velocidad aumenta rápido al aumentar la concentración de sustrato, porque se forman cada vez más complejos ES. Enzima libre Complejo enzima-sustrato -A altas concentraciones de sustrato todas las moléculas de enzima se encuentran formando complejos ES porque en cuanto estos se escinden en el producto y el enzima libre, este se une inmediatamente a otra molécula de sustrato. El enzima está saturado y la velocidad ya no puede aumentar más, se alcanza la velocidad máxima. -La ecuación de Michaelis-Menten: Permite calcular la velocidad de una reacción enzimática -cantidad de producto producido por unidad de tiempo- para una concentración determinada de sustrato. Vmáx: Velocidad máxima de la reacción. [S]: Concentración de sustrato (mmol/l). Km: Constante de Michaelis-Menten. Es un valor propio de cada enzima: Concentración de sustrato a la que se alcanza la mitad de la velocidad máxima de la reacción enzimática. La mitad de las moléculas de enzima forman complejos ES. Refleja la afinidad de un enzima por su sustrato. Si es pequeña, significa que la mitad de Vmáx se alcanza a bajas [S], lo que indica que el enzima tiene gran afinidad por el sustrato. Si es alta, indica una baja afinidad del enzima por el sustrato por la razón contraria. 9 8.2. INFLUENCIA DEL pH -Los enzimas presentan un valor de pH óptimo al cuál, su actividad es máxima. -Variaciones pequeñas del pH en torno al valor óptimo provocan un descenso de su actividad. -Una gran variación del pH provoca la desnaturalización del enzima, lo que lo vuelve no funcional. 8.3. INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA -El incremento de la temperatura, en general, aumenta la velocidad de las reacciones químicas, incluidas las enzimáticas. -La velocidad aumenta con la temperatura porque aumenta el número de moléculas ricas en energía que pueden alcanzar la energía de activación. -Existe un valor óptimo de temperatura -temperatura óptima- al que la actividad enzimática es máxima y a partir del cual, disminuye rápidamente a causa de la desnaturalización del enzima. 8.4. EFECTO DE LOS INHIBIDORES -Los inhibidores son sustancias químicas que disminuyen o anulan la actividad de los enzimas. -Dos tipos de inhibición (y de inhibidores): Irreversible: El efecto inhibidor es permanente. Reversible: El efecto inhibidor es temporal porque no destruye la actividad catalítica del enzima. Dos tipos: Inhibición competitiva: El inhibidor competitivo es una molécula de estructura similar al sustrato del enzima, por lo que se puede unir al centro activo de este -no se forman productos- de forma que compite con el sustrato por esa unión, lo que hace que un aumento de [S] aminore el efecto del inhibidor. Inhibición no competitiva: El inhibidor no competitivo se une al enzima por un sitio diferente del centro activo, pero alterando su conformación, de forma que impide la unión del sustrato, por lo que un aumento de [S] no aminora el efecto del inhibidor. 10 9. REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA -En el metabolismo, grupos de enzimas actúan secuencialmente en rutas metabólicas de forma que el producto de una reacción es el sustrato de la siguiente. -En cada ruta hay al menos un enzima regulador -que suele ser el primero- que es el que establece la velocidad dependiendo de si está disponible o no, ya que los demás intervienen en sus reacciones solo cuando se han formado previamente los sustratos necesarios. -Así, la célula regula la síntesis de productos que necesita en cada momento, evitando la sobreproducción. -La regulación de la actividad enzimática puede ejercerse de dos formas: -SOBRE LA SÍNTESIS DEL ENZIMA, que se sintetiza solo cuando se necesita (p. ej. cuando está disponible el sustrato inicial o cuando falta el producto final) y en la cantidad adecuada, para degradarse rápidamente después de su intervención. -SOBRE SU ACTIVIDAD, al presentar dos conformaciones, activa e inactiva, que dependen de la unión de un ligando que lo activa o lo inactiva (p. ej. el producto final). Irreversible Inhibición Inhibidores competitivos Reversible Inhibidores no competitivos Síntesis Presente/No presente Regulación Actividad Activo/Inactivo 11 10. LAS VITAMINAS -Grupo heterogéneo de sustancias orgánicas, necesarias en cantidades muy pequeñas (mili- o microgramos al día) → micronutrientes. -Funciones catalíticas, ya que actúan como coenzimas en muchos procesos metabólicos. Nunca tienen función energética ni estructural. -Se clasifican en hidrosolubles (polares, solubles en agua) y liposolubles (apolares, naturaleza lipídica). -La mayoría no pueden ser sintetizadas por el ser humano, por lo que deben ser incorporadas por la dieta. Un 90 % de la vitamina D se sintetiza en la piel a partir de un precursor derivado del colesterol, por la acción de los rayos UV de la luz solar; un 10 % se obtiene directamente de los alimentos. -Hidrosolubles: Fácilmente excretadas por la orina y no almacenadas en el organismo (salvo la vitamina B12 en el hígado) → necesario consumo regular. Al disolverse en el agua, quedan en gran cantidad en el agua de cocción de los alimentos, por lo que es conveniente aprovechar ese agua para sopas o caldos. B1 – B2 – B3 – B5 – B6 - B12 – C - Biotina – Ácido fólico -Liposolubles: Se pueden almacenar en hígado y tejidos grasos → no necesario consumo regular, pero en exceso pueden acumularse y producir toxicidad. A–D–E–K -Avitaminosis o hipovitaminosis: Déficit o falta de alguna vitamina → Enfermedades carenciales. -Hipervitaminosis: Exceso de alguna vitamina. Sobre todo, A y D. -ENFERMEDADES CARENCIALES- DEBIDAS A LA FALTA O ESCASEZ DE ALGUNA VITAMINA VITAMINAS HIDROSOLUBLES VITAMINAS LIPOSOLUBLES C Escorbuto A Ceguera nocturna – retraso en crecimiento Ácido fólico (B9) Anemia – espina bífida D Raquitismo - osteomalacia B12 Anemia - neuropatías E Anemia - neuropatías B1 Beriberi K Deficiente coagulación de la sangre 12  PROTEÍNAS Constituidas por C, O, H y N y, en menor proporción, S y P. Polímeros de aminoácidos. -AMINOÁCIDOS: Monómeros de los péptidos. ·Formados por un Cα unido a -NH2 -COOH -H -R ·Solubles en agua. ·Cristalizables. ·Anfóteros: Se pueden comportar como ácidos y como bases. ·Estereoisomería por ser el Cα asimétrico. D y L. Los proteicos son todos L. ·Clasificación: Neutros - Ácidos - Básicos Polares Apolares ·Esenciales: Los que deben ser incorporados por la dieta. 9. Val · Leu · Ile · Trp · Phe · Met · Thr · Lys · His -EL ENLACE PEPTÍDICO: Unión de aminoácidos entre sí. ·Entre el -COOH de uno y el NH2 del siguiente (+1H2O). ·Covalente tipo amida. ·Carácter parcial de doble enlace → sin rotación → C=O y NH en el mismo plano. ·O del carboxilo y H del amino en lados opuestos del enlace. ESTRUCTURA Las proteínas se organizan en cuatro niveles estructurales. -ESTRUCTURA PRIMARIA: Secuencia lineal de los aminoácidos. Eje en zigzag, del que salen las R. Primer aminoácido: -NH2 libre / Último: -COOH libre. -ESTRUCTURA SECUNDARIA: Disposición de diferentes tramos de la cadena de aminoácidos en un primer plegamiento. ·Hélice α: Giros de los enlaces de los Cα en el mismo sentido → hélice dextrógira con las R hacia el exterior. Puentes de H intracatenarios. ·Lámina β: Giros de los enlaces de los Cα en sentidos alternos → lámina con las R hacia arriba y abajo. Puentes de H entre fragmentos paralelos o antiparalelos. ·Tramos con giros irregulares. -ESTRUCTURA TERCIARIA: Disposición de la cadena plegada globalmente, conformación tridimensional final. Tramos con hélice α, lámina β e irregulares. Enlaces entre R de los aminoácidos. ·Conformación globular: Compacta, no predomina ninguna dimensión. Activas: enzimas, hormonas. ·Conformación fibrosa: Alargada, predomina una dimensión. Estructurales: Colágeno. -ESTRUCTURA CUATERNARIA: Solo en proteínas formadas por más de una cadena polipeptídica. Hemoglobina, colágeno. PROPIEDADES Dependen de la conformación tridimensional y de las propiedades de sus aminoácidos. -ESPECIFICIDAD: Son propias de cada especie. -DESNATURALIZACIÓN: Pérdida de la conformación tridimensional (y de su función). Por rotura de los enlaces que mantienen las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria (no peptídicos de la primaria). Reversible si los factores desnaturalizantes no son intensos → renaturalización. ·Aumento de temperatura (clara del huevo). ·Radiación UV. ·Variación de pH (leche cortada). ·Sustancias. -ANFÓTERAS: Amortiguan variaciones del pH. -SOLUBILIDAD: Forman dispersiones coloidales. 13  FUNCIONES -ESTRUCTURAL: En membranas celulares - Colágeno - Histonas - Tubulina - Elastina – Queratina -TRANSPORTE: Hemoglobina - Hemocianina - Mioglobina - Proteínas canal y bombas - Tptdres. de e- -CATALIZADORA: Enzimas. -RESERVA: Almacenan aminoácidos. Ovoalbúmina (huevo) - Caseína (leche) -HORMONAL: Insulina - Glucagón - Somatotropina -DEFENSIVA/PROTECTORA: Anticuerpos - Trombina y fibrinógeno – Mucinas -CONTRÁCTIL: Actina y miosina – Dineína -HOMEOSTÁTICA: Amortiguan variaciones de pH. ENZIMAS Biocatalizadores, moléculas de naturaleza proteica con actividad catalítica, aceleran las reacciones del metabolismo. Frecuentemente formados por parte polipeptídica y no polipeptídica - Holoenzimas Ión metálico HOLOENZIMA = APOENZIMA + COFACTOR Zn, Fe, Cu Molécula orgánica-Coenzima Coenzima A -DISMINUYEN LA ENERGÍA DE ACTIVACIÓN, la energía necesaria para que ocurra la reacción. -FORMAN UN COMPLEJO SUSTRATO-ENZIMA: El sustrato se une al enzima por el centro activo. El enzima se recupera tras la reacción. E+S COMPLEJO ES E+P -TIENEN ESPECIFICIDAD: De acción y de sustrato. -MODELOS DE UNIÓN ENZIMA-SUSTRATO: ·Llave-cerradura: Enzima y sustrato son complementarios y encajan. ·Ajuste inducido: Enzima y sustrato se hacen complementarios tras contactar. CINÉTICA ENZIMÁTICA Influencia de diferentes factores en la velocidad de las reacciones enzimáticas -CONCENTRACIÓN DE SUSTRATO: La velocidad de reacción aumenta con la concentración de sustrato. El aumento de velocidad se va ralentizando al aumentar la concentración de sustrato hasta que ya no aumenta más, se alcanza la Vmax. ·kM: Constante de Michaelis-Menten: Concentración de sustrato a la que se alcanza la mitad de la velocidad máxima de una reacción enzimática. -pH: La velocidad es máxima para un valor de pH óptimo. Variaciones pequeñas de pH → descenso de la actividad enzimática. Gran variación de pH → desnaturalización → enzima no funcional -TEMPERATURA: Aumento de temperatura → Aumento de velocidad, hasta un valor óptimo de T → disminuye la actividad por desnaturalización. -INHIBIDORES: Sustancias que disminuyen o anulan la actividad de un enzima. Inhibición irreversible / Reversible Competitiva: Se aminora el efecto aumentando la [S]. No competitiva: Aumento de la [S] no aminora el efecto. 14  REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA La síntesis de productos celulares se regula, para evitar la sobreproducción, regulando la actividad enzimática de algún enzima de la ruta metabólica correspondiente. Puede ocurrir de dos formas: -SOBRE LA SÍNTESIS DEL ENZIMA: El enzima se sintetiza solo cuando se necesita. -SOBRE SU ACTIVIDAD: El enzima se activa cuando se necesita y se inactiva cuando no. VITAMINAS Grupo heterogéneo de sustancias orgánicas necesarias en cantidades muy pequeñas, con funciones catalíticas: son coenzimas. -HIDROSOLUBLES: Polares, solubles en agua. Eliminadas por la orina, no almacenadas → consumo regular. Grupo B - C - Biotina - Ácido fólico -LIPOSOLUBLES: Apolares, naturaleza lipídica. Almacenadas en hígado y tejidos grasos → no necesario consumo regular. A-D-E-K -Avitaminosis o hipovitaminosis: Déficit o falta de alguna vitamina → Enfermedades carenciales. -Hipervitaminosis: Exceso de alguna vitamina. Sobre todo, A y D. 15 EJERCICIOS 16 17 18 19 20