ESTRUCTURA TERCIARIA: PROTEÍNAS GLOBULARES
Las proteínas globulares realizan la mayoría del trabajo
químico de la célula (síntesis, transporte, metabólico, etc.)
Gracias a la técnica de difracción de rayos X se conocen
muchos detalles estructurales de estas proteínas:
• Poseen regiones con estructuras secundarias
(hélice a, lámina b) (mioglobina 70% de hélice a)
• Estas regiones se pliegan unas sobre otras dando
una estructura terciaria densamente empaquetada
de aspecto globular
• Pueden quedar huecos internos en donde se sitúan
grupos prostéticos (Ej. Grupo hemo en la mioglobina)
DOMINIO PROTEICO: porción de una proteína
con estructura terciaria definida (40-350
aminoácidos). En general asociados a una función
particular.
Dominio
Motivos: zonas con la misma función en
distintas proteínas
CARACTERÍSTICAS DE LAS PROTEÍNAS GLOBULARES
1. Las proteínas pequeñas suelen tener un único dominio,
mientras que las grandes poseen múltiples dominios,
conectados entre si por trozos de cadena polipeptídica
2. Dominios distintos suelen realizar funciones diferentes
3. Entre las variedades de dominio, los principales patrones
de plegado son de dos tipos:
• Los que se producen alrededor de la hélice a
• Construidos sobre un entramado de láminas b
4. La cadena polipeptídica puede doblarse de diferentes
maneras para ir de un segmento a otro
5. Todas las proteínas poseen un exterior e interior definido
6. Existen regiones de ovillo aleatorio y regiones irregulares
ESTRUCTURAS SUPERSECUNDARIAS
Tipo b-a-b
Meandros b
Grecas
ESTRUCTURAS CARACTERÍSTICAS DE LAS PROTEÍNAS
GLOBULARES
PLEGAMIENTO O ENSAMBLAMIENTO
DE PROTEÍNAS
Una proteína recién sintetizada posee solamente
su estructura primaria. Para que sea plenamente
funcional ha de plegarse correctamente en una
forma tridimensional única.
1. Autoensamblamiento
La proteína se pliega sin ninguna otra ayuda
2. Ensamblamiento dirigido
La proteína se pliega gracias a la acción de
otras proteínas
FACTORES QUE DETERMINAN EL PLEGADO DE LAS
PROTEÍNAS GLOBULARES
La secuencia de aminoácidos de una proteína determina
su estructura tridimensional nativa o natural
El plegado de una proteína está favorecido
energéticamente en condiciones fisiológicas (G<0)
Una proteína tiende a plegarse de modo cooperativo,
mediante interacciones que se forman o rompen de
manera concertada
In vivo, el plegado ocurre a veces con ayuda de otras
proteínas denominadas chaperoninas:
• Ayudan a plegarse
• Impiden que se plieguen o asocien prematuramente
“CHAPERONINAS”
(HSP: HEAT-SHOCK PROTEINS)
ESTRUCTURA MOLECULAR DE GROEL (HSP60)
UBICUITINA:
Marca a las proteínas
para su degradación.
(Premio Nobel 2004)
La proteína prión
C
Stanley Prusiner
Premio Nobel en 1997
por la relación de la
PrP con:
• Enfermedad de las
vacas locas
(encefalopatía
espongiforme bovina)
• Tembladera de las
ovejas
N
• Neuropatologías
humanas
“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002
PROTEÍNA PRIÓNICA
PRPc: 40% hélices a
3% láminas b
PRPsc: 30% hélices a
43% láminas b
CONVERSIÓN DE PRPc A PRPsc
http://www.us.es/dbiovege/biomoleculas/seminarios03-04/priones/priones.ppt
FUNCIÓN Y EVOLUCIÓN DE LAS PROTEÍNAS:
MIOGLOBINA Y GRUPO HEMO
MIOGLOBINA: proteína que almacena oxígeno en el
músculo rojo en prácticamente todas las especies
ESTRUCTURA:
• Posee una cadena polipeptídica única
• Contiene 8 segmentos con estructura secundaria de
hélice a (nombrados de la A a la H), separados por
segmentos no helicoidales.
• Se pliega dando una molécula prácticamente esférica
muy compacta con un hueco en el interior donde se sitúa
el grupo prostético hemo, lugar de unión al oxígeno
• El hemo se une de forma no covalente en la hendidura
hidrofóbica o bolsillo hemo.
MECANISMO DE UNIÓN DEL OXÍGENO
El oxígeno se une al grupo hemo: un anillo tetrapirrólico
denominado protoporfirina IX, que pertenece a la familia de
porfirinas, con un ión ferroso (Fe2+) en el centro.
(Citocromos, clorofila)
Anillos conjugados grandes
(color)
“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002
El Fe2+ del grupo hemo tiene una coordinación octaédrica,
establece 6 enlaces de coordinación:
• 4 con los N del anillo tetrapirrólico (situados en el plano
del anillo)
• 1 con el N de la His 93 (F8) llamada His F8 ó His proximal
• El 6º enlace:
• Desoximioglobina: una molécula de agua
• Oximioglobina: una molécula de oxígeno, junto a la His
distal (número 64, E7)
En el entorno hidrófobo del interior de la mioglobina, el
hierro no es fácilmente oxidado por el oxígeno.
Fuera del ambiente celular, el hierro se oxida lentamente,
formando la metamioglobina, incapaz de unir oxígeno une
en su lugar una molécula de agua.
El CO se une al Fe2+ con mayor afinidad que el O2
COORDINACIÓN DEL HIERRO EN LA OXIMIOGLOBINA
Coordinación octaédrica
del átomo de hierro
Bolsillo del hemo
“Bioquímica” Mathews,
van Holde y Ahern.
Addison Wesley 2002
ANÁLISIS DE LA UNIÓN DEL OXÍGENO POR LA MIOGLOBINA
La curva de unión de oxígeno a la mioglobina es hiperbólica
e indica que tiene una elevada afinidad por el oxígeno ya
que P50 es muy baja (unos 4 mm de Hg)
En los capilares (PO2 30 mm Hg):
La Mb estaría saturada
En los tejidos (PO2 baja):
La Mb capta O2 de la Hb de la
sangre arterial circulante y
luego lo cede a los orgánulos
celulares que consumen
oxígeno (mitocondrias)
“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002
DESNATURALIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS GLOBULARES
Determinados cambios ambientales producen la
desnaturalización ó desplegado de la proteína, con pérdida
de sus propiedades específicas.
FACTORES QUE INFLUYEN:
• Calentamiento por encima de su temperatura de
desnaturalización térmica
• pH fuertemente ácido ó básico
• Presencia de alcohol ó urea
RENATURALIZACIÓN: Restaurando las condiciones
fisiológicas se revierte el proceso
DESNATURALIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS
Consiste en la pérdida de todas las estructuras de
orden superior (secundaria, terciaria y cuaternaria)
quedando la proteína reducida a un polímero estadístico.
Consecuencias inmediatas son:
- Disminución drástica de la solubilidad de la
proteína, acompañada frecuentemente de
precipitación
- Pérdida de todas sus funciones biológicas
- Alteración de sus propiedades hidrodinámicas
LA DESNATURALIZACIÓN ES UN PROCESO
COOPERATIVO
V is c o s id a d in trín s e c a , [  ]
1
0
0
2
4
6
8
T e m p e ra tu ra (u u .a rb itra ria s )
10
12
DESNATURALIZACIÓN TÉRMICA DE LA RIBONUCLEASA
Molécula nativa
Molécula desnaturalizada
Desnaturalización
Renaturalización
“Bioquímica” Stryer, Berg y Tymoczko Ed. Reverté, S.A. 2003
DINÁMICA DE LAS PROTEÍNAS GLOBULARES
Las proteínas globulares son estructuras dinámicas, sufren
movimientos que se han agrupado en tres clases:
1. Vibraciones y oscilaciones de átomos ó grupos
2. Movimientos concertados de elementos estructurales
(hélices, por ej.)
3. Movimientos de dominios completos, apertura y cierre de
hendiduras.
Los dos últimos son bastante más lentos y están implicados
en las funciones catalíticas de las enzimas.
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DESNATURALIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS GLOBULARES