Semana 12: Aminoácidos, Péptidos y Proteínas - Química - 20-21/10/2024 - PDF

SEMANA 12: AMINOÁCIDOS, PÉPTIDOS Y PROTEÍNAS QUÍMICA 20-21/10/2024 Mg. Información de contacto: @usmp.pe Medicina Ciclo I ÍNDICE Conceptos y estructura química. Clasificación nutricional de los aminoácidos. Valor biológico, aminoácido limitante. Neurotransmisores. Proteína...

SEMANA 12: AMINOÁCIDOS, PÉPTIDOS Y PROTEÍNAS QUÍMICA 20-21/10/2024 Mg. Información de contacto: @usmp.pe Medicina Ciclo I ÍNDICE Conceptos y estructura química. Clasificación nutricional de los aminoácidos. Valor biológico, aminoácido limitante. Neurotransmisores. Proteínas reguladoras de la expresión de genes (replicación, transcripción, traducción). Plegamiento proteico (proteínas celadoras), defectos de plegamiento (enfermedad prion). Consumo de proteínas en el Perú. La deficiencia de ingesta proteica en la dieta del peruano. Fecha Mg. Flor Silva Meza, Medicina Ciclo I. actualizada:07/04/2024  CONCEPTOS Y ESTRUCTURA QUÍMICA Los aminoácidos son ácidos carboxílicos que contienen una función amina, Un enlace amida entre la función de ácido carboxílico de un aminoácido y el nitrógeno de amino de otro se llama enlace peptídico. Los péptidos que tienen más de 30 a 50 aminoácidos son polipéptidos. Las proteínas son polipéptidos con alguna función biológica, Lo más notable de las proteínas es la diversidad de sus funciones en los sistemas vivos.  CONCEPTOS Y ESTRUCTURA QUÍMICA LAS PROTEÍNAS: Son polímeros de aminoácidos, pero no un solo monómero sino varios aminoácidos. El peso varía entre diez mil y diez millones. Todas las proteínas contienen C, H, O, N, S. El protoplasma de los seres vivos contiene proteínas, las plantas sintetizan proteínas a partir de CO2 H2O y compuestos nitrogenados. Los animales en cambio dependen de las plantas para su aprovisionamiento. En el cuerpo humano encontramos proteínas en la sangre , músculos, el cerebro, y otras partes. Los virus, hormonas y enzimas son proteínas o se encuentran asociados con estas. A los aminoácidos, péptidos y proteínas se denominan prótidos.  CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS Los aminoácidos se clasifican como α, β, γ, etc., según sea la ubicación del grupo amino en la cadena de carbonos que contiene la función ácido carboxílico.  CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS La tabla 25.1 muestra los aminoácidos en la forma en que existen a pH de 7. Cadenas laterales no polares, La glicina (H3N+ CH2CO2 -) no tiene cadena lateral y es el amino ácido más pequeño. Los aminoácidos alanina, valina, leucina e isoleucina, tienen todos grupos alquilo simples como cadenas laterales: metilo, isopropilo, isobutilo y sec-butilo, respectivamente. Estas cadenas laterales son hidrofóbicas, la fenilalanina y el triptófano tienen cadenas laterales hidrofóbicas, El triptófano es más grande, más polarizable. Aminoácidos con cadenas laterales polares, pero no ionizadas, Entre los aminoácidos con cadenas laterales polares, la serina,la alanina, la tirosina, la cisteína, la arginina y la glutamina son bastante polares, formando puentes de hidrogeno.  CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS Aminoacidos con cadenas laterales ácidas, el aspártico y el ácido glutámico tienen el potencial electrostático mas prominente forman enlaces iónicos con especies con carga positiva como pueden ser con iones metálicos y iones de amonio. Aminoácidos con cadenas laterales básicas, Los aminoácidos básicos lisina, arginina e histidina.Forman enlaces iónicos con iones negativos como fosfato. La arginina es el aminoácido más básico; la histidina, el menos básico. Aminoácidos no estándar, la selenocisteína y pirrolisina llamados “el vigésimo primero” y el “vigésimo segundo” aminoácidos, están codificados por el ADN. CLASIFICACIÓN NUTRICIONAL DE LAS PROTEÍNAS A. SEGÚN LOS PRODUCTOS DE HIDRÓLISIS: Las proteínas simples se hidrolizan produciendo únicamente aminoácidos. Las proteínas conjugadas, se hidrolizan produciendo aminoácidos y sustancias no péptidas como los ácidos nucleicos de las nucleoproteínas, los carbohidratos de las glicoproteínas, los pigmentos (hemina, clorofila) de las cromoproteínas y las grasas o lípidos de lipoproteínas. B. SEGÚN LA ESTRUCTURA: Proteínas fibrosas que son filiformes e insolubles en agua, por ejemplo: la fibroína (en la seda), la queratina (cabello, piel, plumas) y la miosina (músculos) Proteínas globulares: Plegadas de tipo esféricas, solubles en agua, incluyen a enzimas, anticuerpos, albúmina del cuerpo, hemoglobina, otras. AMINOÁCIDOS ESENCIALES.  Son poliamidas. El enlace amida (-CONH-) se denomina enlace peptídico cuando une dos unidades de aminoácidos. PÉPTIDOS  PÉPTIDOS Cuando el peso molecular de un polipéptido es mayor de 1000 Dalton, , se denomina proteína. Algunos antibióticos (gramicidina, penicilina y bacitracina) son péptidos. Algunas hormonas también son péptidos, por ejemplo la secretina que es una hormona pancreática de peso molecular 5000. La oxitocina con peso molecular 1000 se obtiene del lóbulo posterior de la glándula pituitaria y estimula la contracción de los músculos del útero se emplea para iniciar el trabajo del parto.  PÉPTIDOS Existen cuatro niveles de organización.  Estructura primaria: Es la secuencia de aminoácidos. El orden y el número se puede indicar abreviadamente como en la angiotensina que se produce en el riñón. Asp – Arg – Val – Thr- Ile – His – Pro – Fen.  Estructura secundaria: Se refiere a la disposición de las cadenas alrededor de un eje. Esta disposición puede ser lámina plegada (seda,...) o de hélice, como escalera de caracol. Los enlaces puentes de hidrógeno mantienen unidas las cadenas.  PEPTIDOS La estructura terciaria: Se refiere a las relaciones espaciales es decir la forma de las proteínas, pueden ser globulares, estrelladas, fibrosas; es su patrón de doblado. Las estructuras secundaria y terciaria se mantienen por enlaces puentes de hidrógeno, puentes salinos, enlaces disulfato o interacción hidrofóbica.  PÉPTIDOS  La estructura cuaternaria: Se refiere al empaque de cadenas polipeptídicas en patrones específicos que otorgan actividades biológicas. Por ejemplo la hemoglobina tiene cuatro cadenas enroscadas en disposición casi tetraédrica con el grupo hemo asociado a la proteína globulina. Fórmula: C3032H4816O780S8 P.M: 64450 PROPIEDADES DE LAS PROTEÍNAS a. Proteínas anfóteras: Las proteínas tienen distintos puntos isoeléctricos. Para separar analizar proteínas se utiliza la electroforesis ya que viajan a velocidades diferentes en celdas electroquímicas. b. Hidrólisis: Producen α – aminoácidos mediante calentamiento, con ácidos fuertes en solución acuosa o, a temperatura ambiente mediante enzimas digestivas, como tripsina y pepsina. c. Desnaturalización: Es la modificación de las estructuras de las proteínas sin modificar los enlaces peptídicos. El calor, los ácidos fuertes o bases, el alcohol etílico o iones de metales pesados que producen una precipitación irreversible de las proteínas “desnaturalización”, donde se destruye la actividad fisiológica, por ejemplo, la coagulación y endurecimiento de la clara de huevo.  ENZIMAS Son proteínas altamente especializadas, son catalizadores biológicos producidos por las células. Permiten que ocurran reacciones a velocidades mayores y bajas temperaturas. Enzima + sustrato  complejo enzima – sustrato  Enzima + Productos La acción de las enzimas se explica con la analogía de la cerradura y la llave. El sustrato debe embonar en una porción de la enzima llamado “sitio activo”, con gran precisión, alterando los enlaces internos desdoblando al sustrato en productos. Se pueden utilizar “inhibidores” para frenar la acción catalítica de la enzima.  NEUROTRANSMISORES. Los neurotransmisores, son mensajeros químicos del cerebro que pueden enviar señales excitatorias o inhibitorias para que las neuronas generen o no un impulso eléctrico. Se trata de moléculas que se producen, almacenan y liberan en y desde las neuronas hacia la sinapsis. Su liberación se produce como respuesta a un estímulo y luego actúan sobre otra neurona postsináptica, o sobre un órgano bajo su mando y/o control como el músculo, es decir, sobre células que tienen capacidad de recibir y traducir información. TRANSMISORES DE PEQUEÑO TAMAÑO MOLECULAR: Dentro de estos transmisores se encuentran: a) Acetilcolina: Se encuentra, encerrada en vesículas sinápticas transparentes y pequeñas en elevadas concentraciones en los botones terminales. Su síntesis está dada por la reacción de la colina con el acetato. Es secretada por las neuronas en muchas áreas del encéfalo pero, específicamente, por las grandes células piramidales de la corteza motora. En la mayoría de los casos la acetilcolina tiene un efecto excitador, sin embargo, se sabe que tiene efectos inhibidores sobre algunas terminaciones nerviosas parasimpáticas periféricas, como es la inhibición del corazón por el nervio vago. NEUROTRANSMISORES. Receptores: La acetilcolina es una molécula flexible, y las pruebas indirectas con que se cuenta sugieren que las conformaciones del neurotransmisor son diferentes cuando éste se encuentra fijo en receptores nicotínicos o muscarínicos. b) Noradrelina y adrenalina: El transmisor químico presente en la mayoría de las terminaciones postganglionares del simpático es la noradrenalina. Se acumula y guarda en los botones sinápticos de las neuronas que la segregan, en vesículas características que tienen un núcleo denso (vesículas granulares). c) Dopamina: En las células pequeñas C intensamente fluorescentes (CPCIF), en los ganglios autonómicos y en ciertas partes del encéfalo, la síntesis de catecolamina se detiene a nivel de la dopamina y es esta catecolamina la que se segrega como transmisor sináptico. NEUROTRANSMISORES. d) Serotonina (5-Hidroxitriptamina, 5HT) La serotonina alcanza sus mayores concentraciones en las plaquetas de la sangre y en el tubo digestivo, principalmente, en las células enterocromafines y en el plexo mientérico. Cantidades menores aparecen en el encéfalo y en la retina. e) Histamina: Las neuronas histaminérgicas tienen sus cuerpos celulares en los núcleos tuberomamilares del hipotálamo posterior y sus axones se proyectan hacia todas las partes del encéfalo, entre ellas, la corteza cerebral y la médula espinal. Por eso, el sistema histaminérgico se parece a los sistemas noradrenérgicos, adrenérgicos, dopaminérgico y serotoninérgicos en que tiene proyecciones que salen de relativamente pocas células y van hacia todas las partes del sitema nervioso central (SNC). NEUROTRANSMISORES.  Proteínas reguladoras o proteínas PROTEÍNAS REGULADORAS represoras DE LA EXPRESIÓN DE GENES El gen regulador es el encargado de codificar proteínas o ARN implicado en la regulación de la expresión de otros genes. Proteínas activadoras o activador. PROTEÍNAS REGULADORAS DE LA EXPRESIÓN DE GENES El control de los genes regulables se realiza mediante proteínas que van a desarrollar un control activador o inhibidor sobre el mecanismo de la transcripción. Las células contienen un conjunto de proteínas que al unirse a secuencias específicas del ADN activan o desactivan los genes. Cada una de estas proteínas reguladoras de genes se encuentra en un número pequeño de copias y reconoce una secuencia de ocho a quince nucleótidos de la cadena del ADN. La unión puede facilitar (regulación positiva) o inhibir (regulación negativa) la transcripción de un gen adyacente.  2. Proteínas Cofactores Definición: Son proteínas que no se unen directamente al ADN, pero interactúan con los factores de transcripción para regular la PROTEÍNAS REGULADORAS transcripción. DE LA EXPRESIÓN DE GENES Función: Facilitan o inhiben la interacción de los factores de transcripción con la 1. Factores de Transcripción maquinaria transcripcional. Definición: Son proteínas que se 3. Proteínas Mediadoras Definición: Son complejos multiproteicos unen a secuencias específicas de que actúan como puentes entre los factores ADN y controlan la transferencia de de transcripción unidos a enhancers y la información genética de ADN a ARN. maquinaria de transcripción. Función: Activan o reprimen la Función: Facilitan la comunicación entre transcripción de genes específicos. reguladores distantes del ADN y la ARN Ejemplos: polimerasa II. Activadores: Se unen a 4. Receptores Nucleares potenciadores y aumentan la Definición: Son una clase de factores de tasa de transcripción. transcripción que se activan por la unión de Represores: Se unen a ligandos como hormonas esteroides. silenciadores y disminuyen la Función: Una vez activados, se unen al tasa de transcripción. ADN y regulan la transcripción de genes específicos. PROTEÍNAS REGULADORAS DE LA EXPRESIÓN DE GENES Ejemplos de Proteínas Reguladoras de la Expresión de Genes p53: Función: Actúa como un supresor de tumores regulando la expresión de genes implicados en la apoptosis y el ciclo celular. MYC: Función: Un factor de transcripción que regula la expresión de muchos genes implicados en la proliferación y crecimiento celular. NF-κB: Función: Regula genes involucrados en respuestas inmunes e inflamatorias. Importancia La regulación de la expresión génica es crucial para el desarrollo, diferenciación celular y respuesta a estímulos externos. Las proteínas reguladoras permiten que las células respondan de manera precisa y coordinada a las necesidades fisiológicas y ambientales, asegurando el correcto funcionamiento del organismo. Las proteínas reguladoras de la expresión de genes juegan roles vitales en el control de la actividad genética. Entender su funcionamiento y regulación es fundamental para conocer cómo las células mantienen su homeostasis y responden a cambios, además de ser clave en el desarrollo de tratamientos para diversas enfermedades genéticas y cánceres. CONSUMO DE PROTEÍNAS EN EL PERÚ https://www.ipe.org.pe/portal/mas-de-2-millones-de-peruanos-redujeron-su- consumo-de-alimentos/  BIBLIOGRAFÍA E. Villalobos Rodríguez, Fijación simbiótica del Nitrógeno, San José (Costa Rica) 2006. F. Castillo Rodríguez, Biotecnología ambiental, Madrid 2005. J. R. Peña, Cuaderno de Histología vegetal, Salamanca 2010. L. Taiz-E. Zeiger, Fisiología Vegetal, Vol. I, Castellón de la Plana 2006 Céspedes M, Ela M. Enzimas que participan como barreras fisiológicas para eliminar radicales libres. Rev Cubana Inv Biomed 1996;15(2):75-8. Halliwell B. Antioxidant nutrients-Efficacy in diesease prevention and safety. Bioquemistry 1995;feb/Mar:16-8. Yu BP. Aging and oxidative stress: modulation by dietary restriction. Free Rad Biol Med 1996;21:651-68. 07/04/2024 Ing. Flor Silva Meza, Medicina Ciclo I  Licenciada por: Visítanos aquí: https://medicina.usmp.edu.pe Av. Alameda del Corregidor 1531 – La Molina.