UNACAR

Universidad Autónoma del Carmen Facultad de Ciencias de la Salud

Licenciatura en Medicina

‘ESTRUCTURA Y FUNCIÓN

PROTEÍNAS’

Catedrático

Dr. David Abraham Alam Escamilla

Investigación en Toxicología, Muta génesis y Carcinogénesis Ambiental

Integrantes:

Aragón Velueta Diana Sofía

Cupido López Jair

Doporto Robles Alejandra

Jacinto Ordoñez Leydi

Julio Beltrán Mariana Del Jesús

Mateo Santo María José

Palma Echeverría Osvaldo Manuel

Ramírez Bonilla María Guadalupe

Ciudad del Carmen Campeche a 29 de Septiembre del 2014

2    

Índice

-Introducción 3

-Niveles de organización estructural

(primaria, secundaria, terciaria y

cuaternaria)

4

- Principales aminoácidos 12

-Enlaces peptídicos 20

-Clasificación (basada en: solubilidad,

forma, funciones)

• Relación entre estructura y

función (Desnaturalización)

23

-Síntesis de proteínas

• Transducción

• Transcripción

• Traducción

• Modificaciones post-

traduccionales

33

-Métodos de separación y análisis de

las proteínas. Técnicas de Blott.

52

-Conclusiones 59

-Bibliografía

3    

Introducción

El termino proteína proviene del griego “proteicos”, que significa primordial o de

nivel primario y fue utilizado por primera vez por el químico alemán Gerardus

Mulder, en 1838, para darle nombre a un grupo específico de sustancias muy

abundantes en las plantas y en los animales. En general las proteínas son

macromoléculas muy complejas que se encuentran en las estructuras de las

celulares y hacen posible las reacciones químicas del metabolismo celular.

Asimismo, son las moléculas que definen la identidad de cada ser vivo en el

planeta, puesto que son la base de la estructura y función del código genético.

Las proteínas son esenciales para el crecimiento y son materia prima para la

formación de los jugos digestivos, hormonas, proteínas

plasmáticas, hemoglobina, vitaminas y enzimas. A su vez las proteínas participan

en los procesos defensivos, pues los anticuerpos son proteínas de defensa natural

contra infecciones o agentes extraños.

El cuerpo necesita de las proteínas de los alimentos para romper sus cadenas y

obtener otros aminoácidos con los cuales volver a formar nuevas proteínas, cada

una de ellas con una función específica. Por ejemplo, la insulina, con una

importante función en la asimilación de glucosa del organismo.

Son los componentes básicos del cuerpo para reparar y reemplazar los tejidos

dañados.

En este trabajo se mostrara un poco más a fondo como se forman estas

biomoléculas de gran importancia para nuestro organismo y que sin duda no

podríamos vivir sin estas

4    

Niveles de organización de las proteínas

Estructura de las proteínas

Estas biomolèculas propias del organismo vivos, están constituidas básicamente

por carbono, hidrógeno, oxígeno, y nitrógeno. En todas las proteínas se encuentra

una buena cantidad de nitrógeno, que es elemento que las caracteriza, pues a

través de él se establece los enlaces químicos entre las unidades estructurales

que lo forman. Además de los ya mencionados, encontramos otros elementos

químicos como azufre, fósforo, hierro y cobre, entre otros más.

Las proteínas se consideran polímeros –macromoléculas formadas por la unión de

pequeñas moléculas que reciben el nombre de monómeros-naturales formados

por unidades más simples a la que denominamos aminoácidos, los cueles se

pueden considerar como piezas de un

rompecabezas que forman una gran

estructura. Los aminoácidos están

compuestos químicamente por un grupo

amino –NH2 (básico) y un grupo carboxilo –

COOH (ácido), de donde proviene su

nombre.

Además de los grupos amino y carboxilo se

encuentra un grupo representante como R, que es muy variado, aunque específico

para cada aminoácido.

Estructura primaria

Las proteínas son polímeros lineales gormados por la unión del grupo α-carboxilo

de un aminoácido al grupo α- amino de otro aminoácido. Este tipo de unión se

llama en lace pepitìdico (o también enlace amida) la formación de un dipéptido a

partir de dos aminoácidos se acompaña por la pérdida de una molécula de agua.

El equilibrio de esta reacción esta más desplazado hacia la hidrólisis que hacia la

5    

síntesis. Por ello, la biosíntesis de los enlaces peptìdicos requiere un aporte

energía libre.

Una serie de aminoácidos unidos por enlaces peptìdicos forman una cadena

polipeptìdica y cada unidad aminoacìdica de un polipéptido se denomina residuo.

Una cadena polipeptìdica tiene polaridad porque sus extremos sos diferentes, con

un grupo α –amino en un extremo y un grupo α –carboxilo en el otro. Por

convención, el extremo amino se terminal se considera que es el comienzo de la

cadena polipeptìdica.

6    

Una cadena polipeptìdica costa de una parte repetida regularmente, llamada la

cadena principal o esqueleto, y una parte variable constituida por las cadenas

laterales características.

Las cadenas polipeptìdicas son flexibles aunque están restringidas en su

conformación

El examen de la geometría

del esqueleto de una

proteína revela varios rasgos

importantes. Primero, el

enlace peptìdico es plano,

por lo tanto cada par de

aminoácido unido por

enlac

es

peptìdicos, seis átomos están el mismo plano: el átomo de

carbono α, el grupo CO del primer aminoácido, el grupo NH

y el atomo de carbono α del segundo aminoácido. Esta

preferencia geométrica se explica por la naturaleza del

enlace químico del petìdico. El enlace peptìdico tiene un

carácter parcial de doble enlace, lo que evita la rotación de

su alrededor y restrige la conformación del esqueleto

polipeptìdico. Este carácter de doble enlace también se encuentra entre los grupos

CO y NH.

7    

Estructura secundaria

Gracias a la capacidad de giro que tienen los aminoácidos a través de su enlace

peptìdico, la secuencia lineal se enrolla alrededor de un eje de simetría por lo que

la cadena adopta una disposición muy estable en forma de espiral denominada

estructura secundaria. Se conocen dos tipos fundamentales: la α-hélice y la β –

laminar.

En la estructura α –hélice la configuración primaria se enrolla de tal manera que

toma una disposición helicoidal (en forma de hélice), donde cada aminoácido se

pliga de forma que sigue el giro alrededor de un eje. La hélice así formada tan

estrecha que aparentemente no existe espacio entre los átomos. Cada cuatro

enlaces peptìdicos se estable un enlace por puente de hidrógeno con una unión

peptìdica y de esta manera se forman dos puentes de hidrógeno. Esta le da una

gran estabilidad a la molécula.

El sentido de giro de una hélice puede ser dextrógiro

(sentido de las agujas del reloj) o levógiro (sentido

contrario de las agujas del reloj), ambas hélices están

permitidas, sin embargo, las hélices dextrógiras son más

favorables energéticamente porque hay menos choques

estéricos entre las cadenas laterales y el esqueleto.

Esencialmente todas las hélices que se encuentran en las

proteínas son dextrógiras.

8    

La estructura β –laminar es conocida también como estructura de láminas

plegadas, porque guardan una disposición análoga a la que tienen las persianas

de una cortina de laminas.

En este tipo de estructura cada lámina va unida a la siguiente por uniones

cruzadas de enlaces de hidrógeno en forma de zigzag. Al participar todos los

enlaces peptìdicos se obtiene una estructura de gran estabilidad. Generalmente

en la forma β existen dos o más cadenas polipetìdicas dispuestas en el mismo

sentido o en sentido opuesto.

Estructura

terciaria

Esta estructura

muestra la

forma en que

se organizan

las cadenas

polipeptìdicas en el espacio, generalmente a partir de una estructura secundaria

de los tipos α –hélice o β –laminar. La estructura terciaria se mantiene gracias a

los enlaces entre los radicales R de los aminoácidos y los enlaces peptìdicos. Los

enlaces que dan origen a la estructura terciaria pueden ser de diverso tipos:

iónicos, por puente de hidrógeno, por puentes disulfuros o por interacciones

hidrofobias.

9    

Estructura cuaternaria:

Están formadas por la unión mediante enlaces débiles (no covalentes) de varias

cadenas polipeptídicas con estructura terciaria, para formar un complejo proteico.

Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre de protómero.

La estructura cuaternaria debe considerar:

(1) El número y la naturaleza de las distintas subunidades o monómeros que

integran el oligómero

(2) La forma en que se asocian en el espacio para dar lugar al oligómero.

Las interacciones no covalentes que mantienen esta estructura son las mismas

interacciones no covalentes que mantienen la estructura terciaria: puentes de

Hidrogeno, interacciones ionicas, atracciones hidrofobicas y fuerzas de Van der

Waals.

Estas proteínas se denominan oligoméricas o multiméricas y se las designa según

el número de cadenas polipeptídicas que intervienen en la estructura cuaternaria.

Por ejemplo, una proteína formada por cuatro subunidades es un tetrámero, como

es el caso de la hemoglobina.

En proteínas con estructura terciaria de tipo fibroso, la estructura cuaternaria

resulta de la asociación de varias hebras para formar una fibra o soga. La miosina

o la tropomiosina constan de dos hebras con estructura de hélice a enrolladas en

10    

una fibra levógira. La a-queratina del cabello y el fibrinógeno de la sangre

presentan tres hebras en cada fibra levógira. El colágeno consta de tres hebras

helicoidales levógiras que forman una fibra dextrógira. La fibroína de la seda

presenta varias hebras con estructura de hoja b orientadas de forma antiparalela.

Cuando varias proteínas con estructura terciaria de tipo globular se asocian para

formar una estructura de tipo cuaternario, los monómeros pueden ser:

Exactamente iguales, como en el caso de la fosfoglucoisomerasa o de la

hexoquinasa.

Muy parecidos, como en el caso de la lactato deshidrogenasa.

Con estructura distinta pero con una misma función, como en el caso de la

hemoglobina.

Estructural y funcionalmente distintos, que una vez asociados forman una unidad

funcional, como en el caso de la aspartato transcarbamilasa, un enzima alostérico

con seis subunidades con actividad catalítica y seis con actividad reguladora.

La estructura cuaternaria modula la actividad biológica de la proteína y la

separación de las subunidades a menudo conduce a la pérdida de funcionalidad.

Las fuerzas que mantienen unidas las distintas cadenas polipeptídicas son, en

líneas generales, las mismas que estabilizan la estructura terciaria. Las más

11    

abundantes son las interacciones débiles (hidrofóbicas, polares, electrostáticas y

puentes de hidrógeno), aunque en algunos casos, como en las inmunoglobulinas,

la estructura cuaternaria se mantiene mediante puentes disulfuro. El ensamblaje

de los monómeros se realiza de forma espontánea, lo que indica que el oligómero

presenta un mínimo de energía libre con respecto a los monómeros.

12    

Principales aminoácidos.

Los aminoácidos son las unidades químicas o "bloques de

construcción" del cuerpo que forman las proteínas. Las sustancias proteicas

construidas gracias a estos veinte aminoácidos forman los músculos, tendones,

órganos, glándulas, las uñas y el pelo.

Existen dos tipos principales de aminoácidos que están agrupados según su

procedencia y características. Estos grupos son aminoácidos esenciales y

aminoácidos no esenciales.

Los aminoácidos que se obtienen de los alimentos se llaman "Aminoácidos

esenciales".

Los aminoácidos que puede fabricar nuestro organismo a partir de otras fuentes,

se llaman "Aminoácidos no esenciales".

El crecimiento, la reparación y el mantenimiento de todas las células dependen de

ellos. Después del agua, las proteínas constituyen la mayor parte del peso de

nuestro cuerpo.

A continuación puedes ver una lista detallada con las características y

propiedades de cada aminoácido.

Aminoácidos esenciales

Se llaman aminoácidos esenciales aquellos que no pueden ser sintetizados en el

organismo y para obtenerlos es necesario tomar alimentos ricos en proteínas que

los contengan. Nuestro organismo, descompone las proteínas para obtener los

aminoácidos esenciales y formar así nuevas proteínas

Histidina

Este aminoácido se encuentra abundantemente en la hemoglobina y se utiliza en

el tratamiento de la artritis reumatoide, alergias, úlceras y anemia. Es esencial

para el crecimiento y la reparación de los tejidos. La Histidina, también es

13    

importante para el mantenimiento de las vainas de mielina que protegen las

células nerviosas, es necesario para la producción tanto de glóbulos rojos y

blancos en la sangre, protege al organismo de los daños por radiación, reduce la

presión arterial, ayuda en la eliminación de metales pesados del cuerpo y ayuda a

la excitación sexual.

Isoleucina

La Isoleucina es necesaria para la formación de hemoglobina, estabiliza y regula

el azúcar en la sangre y los niveles de energía. Este aminoácido es valioso para

los deportistas porque ayuda a la curación y la reparación del tejido muscular, piel

y huesos. La cantidad de este aminoácido se ha visto que es insuficiente

en personas que sufren de ciertos trastornos mentales y físicos.

Leucina

La leucina interactúa con los aminoácidos isoleucina y valina para promover la

cicatrización del tejido muscular, la piel y los huesos y se recomienda para quienes

se recuperan de la cirugía. Este aminoácido reduce los niveles de azúcar en la

sangre y ayuda a aumentar la producción de la hormona del crecimiento.

Lisina

Funciones de este aminoácido son garantizar la absorción adecuada de calcio y

mantiene un equilibrio adecuado de nitrógeno en los adultos. Además, la lisina

ayuda a formar colágeno que constituye el cartílago y tejido conectivo. La Lisina

también ayuda a la producción de anticuerpos que tienen la capacidad para luchar

contra el herpes labial y los brotes de herpes y reduce los niveles elevados de

triglicéridos en suero.

Metionina

La Metionina es un antioxidante de gran alcance y una buena fuente de azufre, lo

que evita trastornos del cabello, piel y uñas, ayuda a la descomposición de las

grasas, ayudando así a prevenir la acumulación de grasa en el hígado y las

14    

arterias, que pueden obstruir el flujo sanguíneo a el cerebro, el corazón y los

riñones, ayuda a desintoxicar los agentes nocivos como el plomo y otros metales

pesados, ayuda a disminuir la debilidad muscular, previene el cabello quebradizo,

protege contra los efectos de las radiaciones, es beneficioso para las mujeres que

toman anticonceptivos orales, ya que promueve la excreción de los estrógenos,

reduce el nivel de histamina en el cuerpo que puede causar que el cerebro

transmita mensajes equivocados, por lo que es útil a las personas que sufren de

esquizofrenia.

Fenilalanina

Aminoácidos utilizados por el cerebro para producir la noradrenalina, una

sustancia química que transmite señales entre las células nerviosas en el cerebro,

promueve el estado de alerta y la vitalidad. La Fenilalanina eleva el estado de

ánimo, disminuye el dolor, ayuda a la memoria y el aprendizaje, que se utiliza para

tratar la artritis, depresión, calambres menstruales, las jaquecas, la obesidad, la

enfermedad de Parkinson y la esquizofrenia.

Treonina

La treonina es un aminoácido cuyas funciones son ayudar a mantener la cantidad

adecuada de proteínas en el cuerpo, es importante para la formación de colágeno,

elastina y esmalte de los dientes y ayuda a la función lipotrópica del hígado

cuando se combina con ácido aspártico y la metionina, previene la acumulación de

grasa en el hígado, su metabolismo y ayuda a su asimilación.

Triptófano

Este aminoácido es un relajante natural, ayuda a aliviar el insomnio induciendo el

sueño normal, reduce la ansiedad y la depresión y estabiliza el estado de ánimo,

ayuda en el tratamiento de la migraña, ayuda a que el sistema inmunológico

funcione correctamente. El Triptófano ayuda en el control de peso mediante la

reducción de apetito, aumenta la liberación de hormonas de crecimiento y ayuda a

controlar la hiperactividad en los niños.

15    

Valina

La Valina es necesaria para el metabolismo muscular y la coordinación, la

reparación de tejidos, y para el mantenimiento del equilibrio adecuado de

nitrógeno en el cuerpo, que se utiliza como fuente de energía por el tejido

muscular. Este aminoácido es útil en el tratamiento de enfermedades del hígado y

la vesícula biliar, promueve el vigor mental y las emociones tranquilas.

Alanina

Desempeña un papel importante en la transferencia de nitrógeno de los tejidos

periféricos hacia el hígado, ayuda en el metabolismo de la glucosa, un

carbohidrato simple que el cuerpo utiliza como energía, protege contra la

acumulación de sustancias tóxicas que se liberan en las células

musculares cuando la proteína muscular descompone rápidamente para satisfacer

las necesidades de energía, como lo que sucede con el ejercicio aeróbico,

fortalece el sistema inmunológico mediante la producción de anticuerpos.

Los aminoácidos no esenciales son aquellos que pueden ser sintetizados en el

organismo a partir de otras sustancias.

Arginina

Este aminoácido está considerado como "El Viagra Natural" por el aumento del

flujo sanguíneo hacia el pene, retrasa el crecimiento de los tumores y el cáncer

mediante el refuerzo del sistema inmunológico, aumenta el tamaño y la actividad

de la glándula del timo, que fabrica las células T, componentes cruciales del

sistema inmunológico. La Arginina, ayuda en la desintoxicación del hígado

neutralizando el amoniaco, reduce los efectos de toxicidad crónica de alcohol, que

se utiliza en el tratamiento de la esterilidad en los hombres, aumentando el conteo

de espermatozoides; ayudas en la pérdida de peso ya que facilita un aumento de

masa muscular y una reducción de grasa corporal, ayuda a la liberación de

hormonas de crecimiento, que es crucial para el "crecimiento óptimo" músculo y la

reparación de tejidos, es un componente importante del colágeno que es bueno

16    

para la artritis y trastornos del tejido conectivo y ayuda a estimular el páncreas

para que libere insulina.

Ácido Aspártico

El Ácido Aspártico aumenta la resistencia y es bueno para la fatiga crónica y la

depresión, rejuvenece la actividad celular, la formación de células y el

metabolismo, que le da una apariencia más joven, protege el hígado, ayudando a

la expulsión de amoniaco y se combina con otros aminoácidos para formar

moléculas que absorben las toxinas y sacarlas de la circulación sanguínea. Este

aminoácido también ayuda a facilitar la circulación de ciertos minerales a través de

la mucosa intestinal, en la sangre y las células y ayuda a la función del ARN y

ADN, que son portadores de información genética.

Cisteína

La Cisteína funciona como un antioxidante de gran alcance en la desintoxicación

de toxinas dañinas. Protege el cuerpo contra el daño por radiación, protege el

hígado y el cerebro de daños causados por el alcohol, las drogas y compuestos

tóxicos que se encuentran en el humo del cigarrillo, se ha utilizado para tratar

la artritis reumatoide y el endurecimiento de las arterias. Otras funciones de este

aminoácido es promover la recuperación de quemaduras graves y la cirugía,

promover la quema de grasa y la formación de músculos y retrasar el proceso de

envejecimiento. La piel y el cabello se componen entre el 10% y el 14% de este

aminoácido.

Ácido Glutámico

El Ácido Glutámico actúa como un neurotransmisor excitatorio del sistema

nervioso central, el cerebro y la médula espinal. Es un aminoácido importante en

el metabolismo de azúcares y grasas, ayuda en el transporte de potasio en el

líquido cefalorraquídeo, actúa como combustible para el cerebro, ayuda a corregir

los trastornos de personalidad, y es utilizado en el tratamiento de la epilepsia,

retraso mental, distrofia muscular y úlceras.

17    

Glutamina

Es el aminoácido más abundante en los músculos. La Glutamina ayuda a construir

y mantener el tejido muscular, ayuda a prevenir el desgaste muscular que puede

acompañar a reposo prolongado en cama o enfermedades como el cáncer y el

SIDA. Este aminoácido es un "combustible de cerebros" que aumenta la función

cerebral y la actividad mental, ayuda a mantener el equilibrio del ácido alcalino en

el cuerpo, promueve un sistema digestivo saludable, reduce el tiempo de curación

de las úlceras y alivia la fatiga, la depresión y la impotencia, disminuye los antojos

de azúcar y el deseo por el alcohol y ha sido usado recientemente en el

tratamiento de la esquizofrenia y la demencia.

Glicina

La Glicina retarda la degeneración muscular, mejora el almacenamiento de

glucógeno, liberando así a la glucosa para las necesidades de energía, promueve

una próstata sana, el sistema nervioso central y el sistema inmunológico. Es un

aminoácido útil para reparar tejidos dañados, ayudando a su curación.

Ornitina

Este aminoácido ayuda a pedir la liberación de hormonas de crecimiento, lo que

ayuda al metabolismo de la grasa corporal (este efecto es mayor si se combina

con la arginina y carnitina), es necesario para un sistema inmunológico saludable,

desintoxica el amoniaco, ayuda en la regeneración del hígado y estimula la

secreción de insulina. La Ornitina también ayuda a que la insulina funcione como

una hormona anabólica ayudando a construir el músculo.

Prolina

Funciones de este aminoácido son mejorar la textura de la piel, ayudando a la

producción de colágeno y reducir la pérdida de colágeno a través del proceso de

envejecimiento. Además, la Prolina ayuda en la cicatrización del cartílago y el

fortalecimiento de las articulaciones, los tendones y los músculos del corazón. La

18    

Prolina trabaja con la vitamina C para ayudar a mantener sanos los tejidos

conectivos.

Serina

Este aminoácido es necesario para el correcto metabolismo de las grasas y ácidos

grasos, el crecimiento del músculo, y el mantenimiento de un sistema

inmunológico saludable. La Serina es un aminoácido que forma parte de las

vainas de mielina protectora que cubre las fibras nerviosas, es importante para el

funcionamiento del ARN y ADN y la formación de células y ayuda a la producción

de inmunoglobulinas y anticuerpos.

Taurina

La Taurina fortalece el músculo cardíaco, mejora la visión, y ayuda a prevenir la

degeneración macular, es el componente clave de la bilis, la cual es necesaria

para la digestión de las grasas, útil para las personas con aterosclerosis, edema,

trastornos del corazón, hipertensión o hipoglucemia. Es un aminoácido vital para la

utilización adecuada de sodio, potasio, calcio y magnesio, ayuda a prevenir el

desarrollo de arritmias cardiacas potencialmente peligrosas. La taurina se ha

utilizado para tratar la ansiedad, epilepsia, hiperactividad, mal funcionamiento

cerebral y convulsiones.

Tirosina

Es un aminoácido importante para el metabolismo general. La Tirosina es un

precursor de la adrenalina y la dopamina, que regulan el estado de ánimo.

Estimula el metabolismo y el sistema nervioso, actúa como un elevador del humor,

suprime el apetito y ayuda a reducir la grasa corporal. La Tirosina ayuda en la

producción de melanina (, tiroides y la pituitaria, se ha utilizado para ayudar a la

fatiga crónica, la el pigmento responsable del color del pelo y la piel) y en las

funciones de las glándulas suprarrenales narcolepsia, ansiedad, depresión, el bajo

impulso sexual, alergias y dolores cabeza.

19    

20    

ENLACE PEPTIDICO

En las proteínas, los aminoácidos están unidos uno seguido de otro, sin

ramificaciones, por medio del enlace peptídico, que es un enlace amido entre el

grupo α-carboxilo de un aminoácido y el grupo α-amino del siguiente. Este enlace

se forma por la deshidratación de los aminoácidos en cuestión. Esta reacción es

también una reacción de condensación, que es muy común en los sistemas

vivientes:

21    

Tres aminoácidos pueden ser unidos por dos enlaces peptídicos para formar un

tripéptido, de manera similar se forman los tetrapéptidos, pentapéptidos y demás.

Los enlaces peptídicos no se rompen con condiciones que afectan la

estructura tridimensional de las proteínas como la variación en la temperatura, la

presión, el pH o elevadas concentraciones de moléculas como el SDS (dodecil

sulfato de sodio, un detergente), la urea o las sales de guanidinio. Los enlaces

peptídicos pueden romperse de manera no enzimática, al someter

simultáneamente a la proteína a elevadas temperaturas y condiciones ácidas

extremas.

Características del enlace peptídico.

El enlace peptídico es plano y por tanto no existe rotación alrededor del enlace.

El enlace peptídico posee un carácter de doble enlace, lo que significa que es más

corto que un enlace sencillo y, por tanto, es rígido y plano

Esta característica previene la libre rotación alrededor del enlace entre el carbono

carboxílico y el Nitrógeno del enlace peptídico. Aun así, los enlaces entre los

carbonos α y los α aminos y α carboxilo, pueden rotar libremente; su única

limitación está dada por el tamaño del grupo R. Es precisamente esta capacidad

de rotación la que le permite a las proteínas adoptar una inmensa gama de

configuraciones.

Configuración trans.

22    

Los enlaces peptídicos generalmente se encuentran en posición trans en lugar de

cis y esto se debe en gran parte a la interferencia estérica (de tamaño) de los

grupos R cuando se encuentran en posición cis.

Disposiciones del enlace peptídico en el espacio.

Sin carga pero polar.

Al igual que los enlaces amido, los grupos -C=O (carbonilo) y –NH (amino), de los

enlaces peptídicos, son incapaces de recibir o donar protones en un amplio rango

de valores de pH (entre 2 y 12). En las proteínas, los únicos grupos cargados son

el N- y C-terminales y cualquier grupo ionizable presente en la

23    

CLASIFICACIÓN BASADA EN (SOLUBILIDAD, FORMA, FUNCIONES)

Según el origen las proteínas, se clasifican en lo siguiente:

Las proteínas derivadas. Las proteínas derivadas son sustancias formadas a partir

de proteínas simples o conjugadas por varios medios, como la acción del calor, los

ácidos, las bases, el agua, las enzimas, el alcohol, la energía radiante y el shock

mecánico. Éstas difieren en uno o más aspectos de las proteínas que les dieron

origen y en general el grado de diferencia, reflejado por las variaciones de

24    

diversas propiedades físicas y químicas, constituye la base de la clasificación que

se describirá más adelante.

Las proteínas derivadas primarias: Se denominan proteínas desnaturalizadas;

difieren apenas de las proteínas de las que derivan, probablemente solo en la

conformación, y los enlaces peptídicos permanecen casi intactos; se subdivide en:

Proteanos. Los proteanos son sustancias insolubles formadas durante los estadios

tempranos de la acción de agua, enzimas o acido diluido sobre la proteína original;

en ocasiones se forman por la mera agitación mecánica de una solución de

proteínas. Por ejemplo la fibrina del fibrinógeno y el miosano de la miosina.

Metaproteínas. Éstas son sustancias formadas durante los estadios iniciales de la

hidrólisis de proteínas por ácidos o bases; por lo general son muy solubles en

ácidos o bases diluidas, lo que indica cierta escisión hidrolítica de los enlaces

peptídicos de la proteína original; son insolubles en solventes neutrales y

coagulan, al igual que casi todas las proteínas naturales. Son ejemplos los

albuminatos ácidos y alcalinos.

Proteínas coaguladas. Ésas son sustancias insolubles formadas a partir de

proteínas, por lo general por acción de calor o de un alcohol; también pueden

formarse a partir de soluciones de proteínas por irradiación actínica, sol mecánico

o aplicación de gran presión. Son ejemplos comunes la albúmina de huevo

coagulada y la carne cocida.

Las proteínas derivadas secundarias. Son sustancias formadas durante la

hidrolisis progresiva de las proteínas; en consecuencia, en comparación con las

proteínas derivadas primarias, difieren en forma mucho más definida de las

proteínas originales, debido que cubren un amplio espectro de pesos moleculares;

en cada caso el peso depende de la extensión de la escisión hidrolítica de la

proteína original; se subclasifican en las siguientes categorías amplias:

25    

Proteosas. Éstas constituyen el grupo de mayor peso molecular por lo que

representan el estado menos hidrolizado de la proteína original; por lo general son

más solubles en agua que la proteína original y tienen complejidad

suficientemente reducidad para no coagular con calor. La saturación de las

soluciones acuosas con sulfato de amonio induce la precipitación de las

proteasas.

Peptonas. Las peptonas tienen menor peso molecular que las proteosas, por lo

que representan un estado de mayor degradación hidrolítica de la proteína

original, al igual que las proteosas, son muy solubles en agua y no coagulan con el

calor y debido a su menor complejidad molecular no precipitan (se eliminan por

sales) de las soluciones acuosas por saturación con sulfuro de amonio; sin

embargo, precipitan como complejos con ácido fosfotúngstico.

Péptidos. Estas pretinas consisten en fragmentos hidrolíticos muy pequeños de las

proteínas originales; contienen entre dos y nos veinte aminoácidos unidos

mediante enlaces amido y por lo general se subdividen en dipéptidos, tripéptidos,

etc., de acuerdo con la cantidad de restos aminoácidos que contengan.

Las proteínas nativas. Son las que se encuentran en estado natural, se dividen en

simples y conjugadas por los productos que forman al hidrolizarlas. Las proteínas

simples sólo producen aminoácidos; las proteínas conjugadas, producen, además

de aminoácidos, grupos prostéticos, como ácido fosfórico, ácidos nucleicos,

azúcares, lípidos entre otros.

Proteínas conjugadas. Son las proteínas que se encuentran combinadas en la

naturaleza y con sustancias no proteicas; se clasifican de acuerdo con la

naturaleza del grupo prostético (no proteico). Las clases, no excluyentes entre sí,

incluyen:

26    

Las fosfoproteínas. Contienen una porción de ácido fosfórico como grupo

prostético; por ejemplo, la caseína de la leche y la ovovitelina de la yema de

huevo.

Las nucleoproteínas. La porción no proteica de determinadas sustancias consiste

en un ácido nucleico; por ejemplo, la nucleína del núcleo celular.

Las glucoproteínas. Consisten en proteínas simples unidas por un grupo

hidrocarbonado; por ejemplo, las mucinas del humor vítreo y la saliva.

Las cromoproteínas. Contiene un grupo prostético coloreado; por ejemplo, la

hemoglobina de la sangre y las flavoproteínas.

Las lipoproteínas. Son proteínas combinadas con materiales lipídicos: por ejemplo

los esteroles, los ácidos grasos o la lecitina.

Las metaloproteínas. Es este caso el grupo prostético contiene un metal; por

ejemplo, enzimas como la tirosinasa, la arginasas y la xaninaoxidasa.

Las proteínas simples. Éstas son las proteínas naturales que por hidrólisis sólo

producen alfa aminoácidos o sus derivados; pueden dividirse según la solubilidad

que tengan, se les conoce como globulares (solubles en agua y en otros reactivos)

y fibrosas (insolubles en agua y en otros reactivos). Dentro de las solubles se

encuentran las albúminas, globulinas, gluteínas, prolaminas, histonas, protaminas

y escleroproteínas. Las proteínas insolubles son los albuminoides. Como su

nombre lo indica, son difíciles de disolver, y entre ellas se encuentra el colágeno,

la queratina y la fibroína que forman parte de cuero, uñas, cartílago, pelo, cuernos

y seda.

Proteínas globulares

Tienden a ser más solubles en agua, debido a que su superficie es polar. Sin

embargo, pueden presentar mayor solubilidad en otros solventes como soluciones

salinas, ácidos o bases diluidas o alcohol. Su estructura es compacta con formas

casi esféricas debido a su distribución de aminoácidos (hidrófobo en su interior e

27    

hidrófilo en su exterior). La mayoría de las proteínas conocidas son globulares,

dentro de las que se consideran todas las enzimas, las proteínas del plasma y las

presentes en las membranas celulares.

Las Albúminas. Solubles en agua, poseen bajo peso molecular, se coagulan con el

calor, se precipitan en soluciones salinas saturadas. Por ejemplo la Ovoalbumina

de la clara de huevo, la Lactoalbúmina de la leche y la Seroalbúmina del suero

sanguíneo.

Las Globulinas. Insolubles en agua, solubles en soluciones salinas, se precipitan

en soluciones salinas saturadas, se coagulan con el calor, sus pesos moleculares

son mayores que las albúminas. Por ejemplo la Seroglobulina en el suero

sanguíneo y la Tiroglobulina en la tiroides.

Las Glutelinas. Insolubles en agua, solubles en ácidos, bases y soluciones de

sales diluidas. Por ejemplo la Glutenina del trigo y la Oxizenina del arroz.

Las prolaminas. Insolubles en agua, solubles en etanol al 70-80%. Contienen

prolina por ejemplo la Gliadina del trigo y la Zeina del maíz.

Las Histonas. Solubles en agua y ácidos diluidos, contienen arginina. Se unen a la

cadena polinucleotídica del ADN, en conjunto constituyen una nucleoproteína por

ejemplo la globina de la hemoglobina y la histona del timo.

Las Protaminas. Solubles en agua y ácidos diluidos, no coagula por calor, puede

coagular otras proteínas, son de bajo peso molecular. Por ejemplo la Salmina del

esperma del salmón.

Las Escleroproteínas. Insolubles en agua, soluciones salinas, alcohol, ácidos y

bases diluidas. Se disuelven si se les somete a hidrólisis con ácidos concentrados

y alta temperatura. Por ejemplo la queratina alfa y beta que se encuentran en las

plumas y escamas.

Las proteínas fibrosas.

28    

Son insolubles en agua, presentan formas moleculares alargadas, con un número

variado de cadenas polipeptídicas que constituyen fibras resistentes, con cierto

grado de elasticidad, fragilidad o ductilidad. Funcionan como proteínas

estructurales o de soporte.

Las Albuminoides. Insolubles en reactivos que no lo descomponen por ejemplo la

queratina del pelo y los tejidos córneos, las elastinas de los tendones y las arterias

y el colágeno de la piel y los tendones.

Por su función biológica, se clasifican en enzimas, de reserva, de transporte,

protectoras, contráctiles, toxinas, hormonas y estructurales.

Estructurales. Forman diversas partes de los organismos. Por ejemplo el Colágeno

forma fibras en tendones, cartílagos y piel y la Queratina forma pelo, uñas,

cuernos, pezuñas, caparazones, escamas, plumas, picos (aves).

Transportadoras. Transportan moléculas de un tejido a otro, o a través de la

membrana celular. Por ejemplo la hemoglobina y la mioglobina que trasportan

oxígeno a través de la sangre y del músculo respectivamente.

Enzimática. Catalizan las reacciones del metabolismo. Por ejemplo las Amilasas,

Proteasas y Lipasas que hidrolizan almidones, proteínas y lípidos

respectivamente.

Defensiva e inmunitaria. Actúan como anticuerpos. Por ejemplo las beta y gama

globulinas que actúan como anticuerpos humorales.

Toxicas. Son proteínas que actúan como defensa contra su ambiente en algunos

organismos. Por ejemplo la Enterotoxina producida por la Escherichia coli, bacteria

que se encuentra en las heces y la Aglutinina que proviene del suero de las

serpientes.

De reserva. Constituyen una reserva de aminoácidos para los embriones o crías.

Por ejemplo la Caseína que es una proteína de la leche, proporciona los

aminoácidos necesarios para el crecimiento de las crías de los mamíferos durante

29    

la lactancia y la Albumina del huevo que es fuente de aminoácidos. A partir de ella

se desarrolla el embrión en aves, peces, reptiles, etc.

Hormonales. Son moléculas producidas en pequeñas cantidades por glándulas,

son vertidas a la sangre y transportadas por ésta a los órganos y tejidos donde

actúan. Por ejemplo la Insulina que es una hormona proteica, que regula la

concentración de glucosa en la sangre y la Parathormona que regula los niveles

de calcio y fosfato que hallan en la sangre.

Relación entre estructura y función

Las proteínas son las macromoléculas más versátiles de cuantas existen en la

materia viva, desempeñan un elevado número de funciones biológicas diferentes.

Cada proteína está especializada en llevar a cabo una determinada función.

Funcionan como catalizadores, transportan y almacenan otras moléculas como el

oxígeno, proporcionan apoyo mecánico y protección inmunológica, generan

movimiento, transmiten impulsos nerviosos y controlan el crecimiento.

El funcionamiento de una proteína depende de la interacción de esta con una

molécula a la que se le conoce como ligando, en el caso especifico de las

enzimas, el ligando recibe el nombre de sustrato. Cabe mencionar que el ligando

es único para cada proteína. A la hora de la interacción entre el ligando y la

proteína se forma una complementariedad estructura, el ligando debe encajar en

el espacio existente en la superficie de la proteína, este espacio es conocido como

el centro activo. Las proteínas además de ver la forma de su ligando, observan la

distribución de cargas eléctricas, sus distintos grupos funcionales en general, las

posibilidades de establecer interacciones débiles con él a través de los grupos R

de los aminoácidos que rodean el centro activo.

30    

Para que una proteína desempeñe su función biológica deber permanecer intacta

su conformación tridimensional nativa. Si se pierde dicha conformación y con esto

se altera la estructura del centro activo, ya no existiría el acoplamiento entre

proteína y ligando y su interacción entre ambos.

Por todo lo antes mencionado, se dice que la función biológica de una proteína

depende de su conformación tridimensional.

Desnaturalización

La desnaturalización de una proteína implica la alteración de sus

estructuras secundaria, terciaria o cuaternaria, dejando intacta la estructura

primaria, el resultado de esto es que la proteína nativa pierde su actividad

biológica. Cada tipo de molécula posee, en su estado nativo, una forma

tridimensional característica que es conocida como su formación o estructura.

El mantenimiento de esta estructura es fundamental para el funcionamiento

normal de la proteína, si llegará haber una pérdida de esta conformación suele

implicar una alteración en la misión biológica de la molécula proteica.

31    

Las principales causas de la desnaturalización son:

Un cambio significativo en el pH de la solución proteína.

Cambios de temperatura, fundamentalmente en temperaturas muy altas.

Concentraciones altas de compuestos polares neutros como la urea o la

guanidina, ya que estos compuestos rompen los enlaces de hidrógeno formando

otros enlaces nuevos.

Tratamiento con disolventes orgánicos, etano, acetona, entre otros.

Radiación ultravioleta.

Vibración ultrasónica, agitación enérgica de las soluciones acuosas.

Sin embargo, las principales causas de la desnaturalización es el aumento inusual

de la temperatura y el pH.

Cuatro son las reglas que siguen las células para la síntesis de proteínas y ácidos

nucleicos:

Las proteínas y los ácidos nucleicos están compuestos por un número limitado de

subunidades: en el caso de las proteínas, son 20 los aminoácidos que constituyen

32    

estas subunidades, mientras que sólo cuatro bases nucleicas son utilizadas para

construir el RNA o el DNA.

Durante el proceso de polimerización, las subunidades son añadidas una a una: el

caso de las proteínas, la síntesis empieza en el grupo NH2 (AMINO) del

aminoácido inicial y continúa hasta el –COOH (CARBOXILO) del aminoácido

terminal.

Mediante una serie de enzimas, las cadenas de polímeros experimentan una serie

de transformaciones (rotura, unión a otra cadena, entrecruzamiento, etc.)

33    

Síntesis de proteínas

Describir la síntesis de proteínas y del DNA dentro de una célula es como describir

un círculo: el DNA dirige la síntesis del RNA; el RNA dirige la síntesis de proteínas

y, finalmente, una serie de proteínas específicas catalizan la síntesis tanto del

DNA como del RNA.

Las instrucciones para construir las proteínas están codificadas en el DNA y las

células tienen que traducir dicha información a las proteínas. El proceso consta de

dos etapas:

Transcripción:

La transcripción es el proceso durante el cual la información genética contenida en

el DNA es copiado a un RNA de una cadena única llamado RNA-mensajero. La

transcripción es catalizada por una enzima llamada RNA-polimerasa. El proceso

se inicia separándose una porción de las cadenas de DNA: una de ellas,

llamada hebra sentido es utilizada como molde por la RNA-polimerasa para

incorporar nucleótidos con bases complementarias dispuestas en la misma

secuencia que en la hebra anti-sentido, complementaria de la hebra sentido inicial.

La única diferencia consiste en que la timina del DNA inicial es sustituida por

uracilo en el RNA mensajero. Así, por ejemplo, una secuencia ATGCAT de la

hebra sentido del DNA inicial producirá una secuencia UACGUA.

Además de las secuencia de nucleótidos que codifican proteínas, el RNA

mensajero copia del DNA inicial unas regiones que no codifican proteínas y que

reciben en nombre de entrones. Las partes que codifican proteínas se

llaman exones. Por lo tanto, el RNA inicialmente transcrito contiene tanto exones

como intrones. Sin embargo, antes de que abandone el núcleo para dirigirse al

citoplasma donde se encuentran los ribosomas, este RNA es procesado mediante

operaciones de "corte y empalme", eliminándose los intrones y uniéndose entre sí

los exones. Este RNA-m maduro es el que emigra al citoplasma. Un único gen

puede codificar varias proteínas si el RNA-m inicial puede ser cortado y

empalmado de diversas formas. Esto ocurre, por ejemplo, durante la

34    

diferenciación celular en donde las operaciones de corte y pegado permiten

producir diferentes proteínas.

Además de utilizarse como molde para la síntesis del RNA-m, el DNA también

permite la obtención de otros dos tipos de RNA:

El RNA de transferencia (t-RNA) que se une específicamente a cada uno de los 20

aminoácidos y los transporte al ribosoma para incorporarlos a la cadena

polipeptídica en crecimiento.

El RNA ribosómico (r-RNA) que conjuntamente con las proteínas ribosómicas

constituye el ribosoma.

Traducción:

El m-RNA maduro contiene la información para que los aminoácidos que

constituyen una proteína en vayan añadiendo según la secuencia correcta. Para

ello, cada triplete de nucleótidos consecutivos (codón) especifica un aminoácido.

Dado que el m-RNA contiene 4 bases, el número de combinaciones posibles de

grupos de 3 es de 64, número más que suficiente para codificar los 20

aminoácidos. De hecho, un aminoácido puede ser codificado por varios codones.

La síntesis de proteínas tiene lugar de la manera siguiente:

Iniciación: Un factor de iniciación, GPT y metionil-tRNA [Met] forman un complejo

que se une a la subunidad ribosómica grande. A su vez, el m-RNA y la subunidad

ribosómica pequeña se unen al encontrar esta última el codón de iniciación que

lleva el primero. A continuación ambas subunidades ribosómicas se unen. El

metionil-tRNA [met] está posicionado enfrente del codón de iniciación (AUG). El

GPT y los factores de iniciación de desprenden quedando el tRNA [Met] unido al

ribosoma.

Elongación: Un segundo aminoacil-tRNA se coloca en la posición A de la

subunidad grande del ribosoma. Un complejo activado por GPT se ocupa de

formar el enlace peptídico quedando el péptido en crecimiento unido al aminoacil-

35    

tRNA entrante. Al mismo tiempo, el primer t-RNA se separa del primer aminoácido

y del punto P del ribosoma.

El ribosoma se mueva un triplete hacia la derecha, con los que el peptidil-tRNA

[Phe] queda unido al punto P que había quedado libre. Un tercer aminoacil-tRNA

(en el ejemplo Leu-tRNA [Leu]) se coloca en la posición A y se repite el proceso de

formación del enlace peptídico, quedando el péptido en crecimiento unido al Leu-

tRNA [Leu] entrante. Se separa el segundo t-RNA del segundo aminoácido y del

punto P del ribosoma.

Terminación: el m-RNA que se está traduciendo lleva un codón de

terminación (UAG). Cuando el ribosoma llega a este codón, la proteína

ensamblada es liberada y el ribosoma se fragmenta en sus subunidades

quedando listo para un nuevo proceso.

En el proceso que acabamos de describir, el ribosoma se desplazaba a lo largo de

una hebra de m-RNA leyendo los tripletes de uno en uno. La síntesis de proteínas

progresa a razón de 15 aminoácidos/segundo. Dada la longitud del m-RNA, varios

ribosomas pueden ir leyendo codones y sintetizando proteínas. El conjunto se

denomina poliribosoma

A partir del anterior proceso se puede definir como gen un conjunto de nucleótidos

de una molécula de DNA que sirve como molde para la producción de una

proteína o una familia de proteínas si se producen operaciones de corte y

empalme en el RNA. Como usualmente una proteína tiene entre 100 y 1000

aminoácidos, el m-RNA maduro contendrá entre 300 y 3000 nucleótidos. El

tamaño del gen dependerá, de los intrones que tenga.

Modificación de proteínas post-traducción

La cadena polipeptídica surge del ribosoma como una estructura no funcional:

Debe plegarse para formar la estructura terciara (o cuaternaria) correcta

36    

Han de sufrir modificaciones postraduccionales como formación de disulfuros,

hidroxilaciones, etc Han de alcanzar también su localización final donde muy

habitualmente van a sufrir rupturas proteolíticas específicas

Modificaciones covalentes: Pueden ocurrir una vez finalizada la síntesis del

péptido, una vez liberado del ribosoma o, más frecuentemente, de forma

simultánea a su síntesis

Aminoácidos modificables: Sin tener en cuenta modificaciones del tipo

entrecruzamiento, la unión de fosfatidil-inositol, la formación de piroglutamato, la

formación de diftamida, la formación de al-lisina o la formación de dionas, los

aminoácidos que no se suelen modificar son Gly, Ala(aminoácidos

pequeños), Leu, Ile, Val o Trp(aminoácidos hidrófobos).

Desformilación: La desformilasa procariótica elimina el formilo de la fMet en la

primera posición de las proteínas al poco de aparecer el extremo N fuera del

ribosoma.

Puentes disulfuro: Se trata de la formación de un enlace covalente entre dos Cys

de la misma o distintas cadenas polipeptídicas

Transformaciones para que la proteína sea nativa. Las diferencias entre la

proteína sintetizada y la nativa son:

Puede perder aminoácidos por ruptura del enlace peptídico. Es común la pérdida

del N-terminal (Met).

Modificaciones químicas de las cadenas laterales de los aminoácidos codificados.

Pueden ser durante la síntesis (contraduccionales) o después (post-

traduccionales). Siempre tras la incorporación del aminoácido a la cadena. A

veces implica reaccionar con hidratos de carbono, metilación, hidroxilación...

Es esencial que la cadena polipeptídica se pliegue (estructuras secundaria y

terciaria). El plegamiento ocurre cuando la proteína se sintetiza, no espera a que

esté la cadena completa, porque los grupos hidrofóbicos molestarían. Puede ser

37    

que los primeros plegamientos no sean los óptimos, por lo que ayudan carabinas

moleculares protegiendo las regiones hidrofóbicas, para lo que se unen

reversiblemente.

Para que sean funcionales deben localizarse dentro de la célula. En los eucariotas

hay muchas membranas que deben ser traspasadas. En eucariotas hay síntesis

de proteínas:

Dentro de mitocondrias y cloroplastos, que sintetizan para ellos mismos con

ribosomas propios aunque necesiten proteínas del exterior.

A partir del DNA nuclear se sintetizan proteínas por los ribosomas en el citosol.

Las proteínas sintetizadas en el citosol pueden tener varios destinos:

Para distinguir entre varios destinos tendrán que tener una señal de localización.

En el orgánulo habrá un receptor que reconozca esa señal.

Una célula no se puede obtener a partir del DNA. Hace falta más información,

epigenética, que diga qué cosa ha de ir dónde. Las proteínas que se han de

quedar en el citosol no tienen señal porque siempre hay un sitio por defecto.

Transportar una proteína a través de una membrana se puede hacer de dos

maneras:

Si ha de pasar a través de la membrana no podrá haberse plegado. Si la proteína

es globular no podrá pasar porque la membrana es hidrofóbica, por lo que tendrá

que estar parcialmente desplegada y protegida por carabinas.

Se puede englobar las proteínas dentro de una vesícula que se fusione con la

membrana y las libere dentro. Las proteínas deben estar dentro del retículo y

pueden estar plegadas.

El núcleo tiene poros por los que pueden pasar las proteínas ya plegadas.

38    

Técnicas de separación y análisis de las proteínas

La proporción de las fracciones proteicas individuales cambia en el transcurso de

un gran número de enfermedades lo que conlleva que, la cuantificación de las

mismas sea de valor considerable en el diagnóstico clínico.

Los procedimientos más utilizados actualmente en el laboratorio clínico para el

estudio de las proteínas son los siguientes:

Turbidimetría y nefelometría

Inmunodifusión

Electroforesis

Inmunoelectroforesis

Inmunoelectroforesis en cohete

Inmunofijación

Cromatografía

Turbidimetría y nefelometría

Cuando un haz de luz choca con una partícula en suspensión parte de la luz se

dispersa, parte de la luz se refleja y parte de la luz se absorbe.

39    

La dispersión de la luz depende de: la longitud de onda de la luz (?), del

tamaño de la partícula y del índice de refracción de la partícula en relación con el

medio que la rodea.

La dispersión de la luz se puede medir por turbidimetría o por nefelometría. En

ambas técnicas, para dar como resultado una concentración de proteína concreta,

se compara la cantidad de luz dispersada o la tasa de aumento de dispersión con

los valores de dichos parámetros en estándares proteicos conocidos.

1.1. La turbidimetría mide la disminución de la luz transmitida a través de una

suspensión de partículas utilizando para ello un espectrofotómetro (detector en la

misma dirección del haz de luz, se mide A o T). Se suele utilizar para soluciones

concentradas (para que haya una buena disminución de la luz transmitida) ej.

Determinación de proteínas totales en suero, LCR u orina (haciendo que las

proteínas precipiten con TCA o ácido sulfosalicílico).

1.2. La nefelometría: mide la luz dispersada en dirección distinta a la luz emitida

(generalmente con ángulos que oscilan entre 15 y 90º). Utiliza como instrumento

el nefelómetro (en el que el detector se ubica con un ángulo que oscila entre 15 y

90º ej. a 90º). Se suele utilizar para concentraciones más diluidas.

40    

Aspectos prácticos:

Tanto en los reactivos como en el suero pueden existir partículas que produzcan

una dispersión de luz no deseada ej. Lipoproteínas, quilomicrones También puede

interferir la suciedad.

La intensidad de la luz dispersada aumenta al disminuir Las proteínas suelen

tener un pico de absorción en el ultravioleta ( < 300nm) y los cromógenos del

suero entre 400-425nm; por todo ello se suele trabajar a que oscilen entre 320-

380nm y 500-600nm.

Muy frecuentemente, para cuantificar proteínas concretas, se utilizan anticuerpos

que reaccionan con dichas proteínas de la muestra, en este caso se habla de

inmunoturbidimetría e inmunonefelometría. Para entender estas técnicas

necesitamos tener claro unos conceptos previos:

Antígenos (Ag): sustancias, generalmente de gran tamaño, capaces de estimular

el sistema inmunológico de un animal y originar una respuesta dirigida

específicamente contra él.

41    

Epítopo o determinante antigénico: lugar del antígeno que reconoce y se une al

anticuerpo.

Anticuerpo (Ac): grupo de proteínas llamadas inmunoglobulinas, producidas por

linfocitos B y su progenie (células plasmáticas) que se combinan específicamente

con los antígenos.

Cuando se ponen en contacto un Ag y un Ac específico contra ese antígeno

ambos reaccionan y forman un complejo Ag-Ac. Inicialmente los complejos se

forman rápidamente pero, existe una segunda fase de crecimiento de complejos

más lenta y, es precisamente en ésta fase en la que aparece la dispersión de la

luz. Así, en la inmunoturbidimetría e inmunonefelometría se mide la dispersión de

la luz provocada por los complejos Ag-Ac. En ocasiones los Ac se unen a bolitas

de látex para aumentar el tamaño de los complejos (inmunoanálisis potenciados).

inmunodifusión

La inmunodifusión se basa en la formación de bandas de precipitación Ag-Ac en

medios semisólidos (generalmente de agarosa).

La formación de inmunocomplejos se ve afectada por variables como: pH,

temperatura, fuerza iónica del medio, características propias del Ac como afinidad

y avidez y, la más importante, la concentración relativa de Ag y Ac. La zona

óptima de concentración para la formación del precipitado Ag-Ac se llama zona de

equivalencia.

La inmunodifusión puede ser simple (sólo se mueve el Ag o el Ac) o doble (se

mueven Ag y Ac).

42    

Para visualizar el resultado de la inmunodifusión, una vez terminada la difusión se

lava el gel y se tiñe con colorantes para proteínas (ej. negro amido o azul brillante

de Coomassie).

La inmunodifusión se puede clasificar atendiendo a distintos criterios. Entre otras

modalidades podemos hablar de:

a) Inmunodifusión radial: en este caso se añade un antisuero específico a la

agarosa que, a su vez, se vierte sobre placas. Se forman pozos en el gel y se

colocan en ellos estándares de proteínas y problemas (antígenos). El antígeno

difunde en el gel durante varias horas y va reaccionando con el Ac. Em la zona de

equivalencia se produce un anillo de precipitación

a) Inmunodifusión doble o técnica de Ouchterlony: se forman pozos en el gel de

agarosa, generalmente en patrón de roseta. Se depositan antisueros específicos

en los pozos centrales y los estándares de proteínas y los problemas en los pozos

circundantes. Al difundir las muestras en el gel, donde el anticuerpo y el antígeno

alcanzan la equivalencia, se forman bandas de precipitados insolubles. La

posición y forma de la banda se determinan según la concentración del antígeno y

43    

del anticuerpo, y sus tamaños. La distancia de las bandas con respecto al

anticuerpo es directamente proporcional a la cantidad de antígeno presente.

Inconvenientes de la inmunodifusión:

Es necesario que las concentraciones de Ag y Ac sean similares o de lo contrario

no se alcanza la equivalencia y no se forma el precipitado. El precipitado solo se

forma en el punto de equivalencia o cuando hay un ligero exceso de Ag.

Las moléculas más pequeñas migran con más rapidez que las de gran tamaño y

conforme la migración continúa el precipitado puede redisolverse y volverse a

formar de acuerdo con los cambios de concentración de Ag o Ac en el gel.

Si hay grandes cantidades de Ac, el antígeno no se difunde muy lejos antes de

alcanzar la equivalencia y el anillo es más grueso o espeso.

Electroforesis

44    

Una de las técnicas más sencillas para la separación (y posterior cuantificación)

de proteínas es la electroforesis (técnica en la cual una partícula cargada se hace

desplazar a través de un medio aplicando un campo eléctrico).

Cuando se aplica un campo eléctrico a un medio que contiene partículas

cargadas, las partículas cargadas negativamente migran hacia el ánodo o polo

positivo mientras que, las cargadas positivamente migran hacia el electrodo

negativo (cátodo).

Principio se puede aplicar para separar las fracciones de proteínas puesto que los

aminoácidos (aa) constituyentes de la proteínas, y por tanto las proteínas, son

compuestos anfóteros que se comportan como ácidos (ceden protones y quedan

con carga negativa) o bases (captan protones y quedan con carga positiva)

dependiendo del medio en el que estén.

NOTA: El pH al que un aa no se comporta ni como ácido ni como base se

denomina punto isoeléctrico pI (en él la estructura del aa no posee carga neta).

Los pH varían desde 3 a 10, sin que exista un pH al que todos los aa sean

neutros.

A pH superior 2 o + unidades a pI, el aa aparece cargado negativamente

45    

A pH inferior 2 o + unidades a pI el aminoácido aparece cargado positivamente

pH = pI los aa aparecen como iones dipolares neutros En soluciones muy ácidas

todos los aa aparecen como cationes, mientras que en soluciones muy básicas los

aa se encuentran en forma aniónica.

Si una disolución de proteínas se somete a la acción de un campo eléctrico la tasa

de migración durante la electroforesis depende de:

La carga neta de la molécula, su forma y tamaño

La fuerza del campo eléctrico

Características del soporte

La cantidad de carga neta en la molécula es variable y depende del pH del

amortiguador. Si el pH del medio es menor que el punto isoeléctrico, las proteínas

se comportan como cationes y, si el pH del medio es superior al ph, se comportan

como aniones. La carga de la proteína se hace más negativa a medida que el pH

del amortiguador se hace más básico.

A pH 8,6 (básico) todas las proteínas migran hacia el ánodo (tienen carga global

negativa). La albúmina, con pI de 4,7 tendrá una mayor carga negativa que la

gamma-globulina, que tiene un pI de 7,2. En definitiva, lo anterior explica que la

albúmina recorra una mayor distancia que la gamma-globulina cuando se sitúen

en un campo eléctrico.

46    

Hay numerosos sistemas de electroforesis de proteínas comercialmente

disponibles. En clínica el suero es la muestra de elección. Se puede usar plasma

pero, en ese caso se observará una banda adicional de fibrinógeno. También se

puede analizar orina y líquido cefalorraquídeo si se aumenta su contenido proteico

(hasta 20-30 g/l) por ultra centrifugación, diálisis u otras técnicas de concentración.

Los pasos a seguir en una electroforesis se pueden resumir en:

Separación electroforética mediante un campo eléctrico

Fijación de las proteínas sobre el soporte

Revelado de las proteínas para identificar su presencia y separación. Se realiza

mediante colorantes ácidos, negro amida, rojo Ponceau... que se fijan sobre las

funciones básicas de las proteínas. El exceso de colorante se arrastra con

mezclas acético-agua, o metanol-acético, según el colorante utilizado con tal de

que se decolore el soporte sin elución del colorante fijado a las proteínas.

Cuantificación de las fracciones electroforéticas mediante fotómetros especiales

(densitómetros) que permiten cuantificar el colorante fijado a diferentes distancias

del punto de aplicación, y con ello la representación gráfica de la separación

(proteinograma: gráfica que representa las fracciones proteícas del suero

sanguíneo).

47    

Cuando el soporte utilizado para llevar a cabo el desarrollo electroforético es de

“acetato de celulosa” las principales fracciones proteícas son

La fracción de albúmina (aprox. 64.5%): la que más migra respecto al punto de

aplicación de la muestra (cátodo)

48    

Las globulinas que se subdividen en las siguientes fracciones: alfa 1 (a-1

globulinas, aprox. 3.6%), alfa 2 (a-2 globulinas, aprox. 6.5%), beta (ß-globulinas,

aprox. 12.6%), y gamma (globulinas, inmunoglobulinas o anticuerpos, aprox. 7.9%,

es la banda que menos se desplaza y en sueros no patológicos es la banda más

ancha).

El fibrinógeno aparece entre las ß y globulinas cuando la muestra utilizada es

plasma no así en el suero (se ha consumido en la coagulación).

Cuando el soporte es gel de agarosa las ß-globulinas, se dividen en: ß-1 y ß-2.

Es importante tener en cuenta que cada fracción está formada por un conjunto de

proteínas con una movilidad electroforética semejante aunque muy distintas en

cuanto a su estructura y función. Además, excepto la albúmina, el resto de las

fracciones corresponden a grupos de proteínas, por ello, aunque el resultado de la

fracción sea normal, puede existir variación porcentual en sus componentes.

Conviene corroborar los resultados del proteinograma con ensayos inmunológicos

más específicos como la inmunodifusión radial o la inmunoelectroforesis.

49    

Inmunoelectroforesis

La inmunoelectroforesis es una inmunodifusión en la que se aplica una corriente

eléctrica para separar las proteínas de la muestra. Esta técnica se realiza en dos

fases:

Electroforesis para separar las proteínas de la muestra en función de su carga.

Aplicación de un antisuero, mono o poli específico, en un surco paralelo a la

dirección del campo eléctrico. El o los anticuerpos difunden durante 18-24h. Si se

produce el reconocimiento Ag-Ac se forman bandas de precipitación.

Se utiliza fundamentalmente para analizar, cualitativamente, alteraciones de

distintas proteínas, especialmente inmunoglobulinas en suero, orina o líquido

cefalorraquídeo.

50    

Inmunoelectroforesis en cohete

La inmunoelectroforesis en cohete es una técnica cuantitativa equivalente a la

inmunodifusión radial pero, a en la que la placa se expone a un campo eléctrico.

Al igual que en la inmunodifusión radial, el antisuero (Ac) se incorpora al gel de

manera que el Ac no pueda migrar. En el gel se realizan unos pocillos

(generalmente en el cátodo) que se rellenarán con la muestra o con diluciones

patrón. Una vez depositadas éstas se activa el campo eléctrico. El Ag se desplaza

en la agarosa y precipita al encontrarse con el Ac. La precipitación va

produciéndose a medida que el Ag avanza hacia el ánodo de manera que al ir

disminuyendo la concentración de Ag los bordes laterales se van acercando hasta

unirse. Así, se produce una precipitación triangular (en estela de cohete). La

concentración de Ag de la muestra es directamente proporcional al área y altura

del triángulo. Comparando los resultados de la muestra con los obtenidos en las

diluciones patrón obtendremos un resultado cuantitativo.

51    

Inmunofijación

La inmunofijación consiste en la separación electroforética de las proteínas de una

muestra seguida del contacto del gel con una tira de acetato de celulosa

impregnada con antisuero. La unión Ag-Ac da lugar a la formación de bandas de

precipitación visualizadas tras lavar y teñir. Es una técnica muy rápida que se

utiliza especialmente en le detección de bandas oligoclonales en líquido

cefalorraquídeo.

52    

Conclusiones:

Diana Sofía Argón Velueta:

Es necesario consumir proteínas en la dieta para ayudar al cuerpo a reparar

células y producir células nuevas para el crecimiento y el desarrollo, estas son las

que crean nuestros tejidos.

Estas proteínas se tienen que consumir aunque no sea en gran cantidad ya que

nuestro cuerpo las necesita, por ejemplo, las energéticas, las reguladoras, las de

trasporte, la de defensa, que esta se encarga de producir anticuerpos.

Las proteínas pueden ser primarias, secundaria, terciarias y cuaternaria

Jair Cupido López:

Comprendemos la importancia de las proteínas pues sus funciones son muchas,

son materiales que dan estructurales en el cuerpo, así como proveer el transporte

de sustancias, el aporte energético hasta a la defensa del cuerpo contra agentes

patógenos además son fundamentales para muchos procesos vitales. Las

proteínas estan formadas por aminoácidos y se producen en las células del

cuerpo. La realización de este trabajo nos ha permitido tener una visión más clara

y completa de cómo se lleva a cabo la síntesis de proteínas en los seres vivos,

además de enseñarnos la importancia que tienen cada uno de los pasos por

insignificantes que puedan parecernos, ya que por ejemplo, el cambio de un

aminoácido por otro en la síntesis de una determinada proteína podría ocasionar

que la proteína resultante no realice su trabajo con eficacia o que, simplemente,

no la realice, porque hay que recordar que las proteínas sólo pueden ejecutar una

acción específica, es decir solo funcionan para cierta propiedad. Pero también

debemos considerar los fallos en la copia o duplicación del ADN, por lo que no

podemos decir que un codón mal combinado en una proteína puede producir

defectos en alguna de sus funciones, o hacer que la proteína sea disfuncional, lo

que llevaría a tener serios problemas en la salud, por lo que es de suma

53    

importancia el conocimiento del tema.

Alejandra Doporto Robles:

Las proteínas son moléculas orgánicas ya que están formadas a partir de carbono,

la cual su característica de todas las demás moléculas orgánicas que existen es la

presencia del nitrógeno. Cada una de ellas tiene un funcionamiento especifico que

al a ver una modificación en ellas automáticamente en nuestro cuerpo se ve

reflejado. Pude comprender que sin duda las proteínas son de gran importancia

para nuestro organismo, ya que son las principales regularizadoras de nuestro

metabolismo, las que reparan y las que prácticamente realizan toda la actividad de

nuestro cuerpo, forman nuestros tejidos, están en nuestras células en fin en todo

nuestro cuerpo. Son de gran importancia dentro de la medicina ya que como

mencione en un principio si no entendemos sus funciones prácticamente no

estriamos entendiendo nuestro cuerpo

Leydy Jacinto Ordoñez:

sin lugar a duda un tema muy amplio, la cual si se quiere comprender y entender

de manera clara implica un estudio de manera detenida al igual que cada uno de

los subtemas que este incluye, por ejemplo aminoácidos, enlacé peptídico hasta

concluir y estudiar en si las proteínas, incluyendo su estructura, organización,

clasificación e importancia de todo esto sobre todo en el ser humano, por lo cual

me resulta sumamente interesante e importante para nuestro conocimiento o para

entender muchos de los sucesos que ocurren en nuestra vida cotidiana.

Mariana del Jesús Beltrán Julio:

54    

Es necesario que conozcamos la importancia de las proteínas, pues no existe una

función que el humano sea capaz de realizar sin que estén presentes. Están

formadas por carbono, hidrogeno, oxigeno, nitrógeno y con frecuencia azufre.

Estos son polímeros de aminoácidos unidos entre sí por enlaces peptídicos. Se

pueden clasificar según su estructura, función y solubilidad. Por su composición

química se clasifican en simples y conjugadas de las cuales se despliegan aún

más. Por su función se dividen en estructurales, transportadoras, enzimáticas,

defensiva e inmunitaria, tóxica, de reserva y hormonal. De acuerdo a su

solubilidad se clasifican en globulares que son las proteínas solubles y fibrosas

que son las insolubles. La secuencia que van llevando los aminoácidos en una

proteína determina su estructura y función. Eso a su vez es el resultado de la

información que contenga cada gen. Existen miles de proteínas diferentes, cada

una con funciones que si se pierden se alteraría la estructura. El aminoácido es el

componente básico de las proteínas, donde la diferencia de cada uno de esos es

el grupo radical R que puede ser un arilo o alquilo. Actualmente se conoce un gran

número de aminoácidos, pero solamente 20 son alfa-aminoácidos e intervienen en

la constitución de las proteínas por ejemplo la Serina, Glutamina, Lisina, Tirosina y

la Leucina entre otros.

Estos tienen enlaces peptídicos que se forman por la reacción entre el grupo

carboxilo de un aminoácido y el grupo amino de otro aminoácido con la

eliminación de una molécula de agua. Cuando se unen dos aminoácidos se les

llama dipéptido, cuando son tres es un tripéptidos.

Tiene cuatro tipos de estructura la primaria en la que los enlaces peptídicos son

lineales sin ramificaciones, la estructura secundaria en la cual la cadena

polipeptídica gira a lo largo de sí misma, como si fuera un sacacorchos, la

estructura terciaria adoptan una forma esférica u ovoide y la estructura cuaternaria

en la que varias proteínas con estructura terciaria se unen a través de fuerzas de

Van der Waals y logran formar esta estructura.

Osvaldo Manuel Palma Echeverría:

55    

Las proteínas se originan a partir de la unión de otras moléculas llamadas

aminoácidos, estas se agrupan en largas cadenas y se mantienen estables por

uniones químicas llamadas enlaces peptídicos además de existir aminoácidos

esenciales y no esenciales.

Las proteínas pueden ser de varios tipos según las funciones que cumplen en el

organismo. Las proteínas que consumimos en la dieta pueden ser de cualquiera

de los dos tipos, independientemente de su origen se consideran proteínas

alimentarias, el valor nutritivo de las proteínas viene dado por la mayor o menor

presencia de los aminoácidos esenciales en su composición.

En las proteínas existen clasificación ya sea primaria, secundaria, terciaria y

cuaternaria, está en cada clasificación o fase tienen funciones específicas con las

enzimas.

Las proteínas se desnaturalizan y se sintetizan, también existen métodos para

separar las proteínas como lo vimos un método muy famoso es el de Western Blot

entre otros.

María José Mateo Santo:

Como sabemos las proteínas son muy importantes ya que hacen posible las

reacciones químicas del metabolismo de las células, su estructura se basa

carbono, hidrógeno, oxígeno, y nitrógeno, aunque las proteínas tiene una

enriquecida cantidad de nitrógeno, y por eso es que la proteínas son

caracterizadas ya que gracias a estoy pueden establecerse enlaces químicos,

también es muy importante recordar que en las proteínas también existe

elementos como azufre, fósforo, hierro y cobre.

Las proteínas están formadas por la unión de varios aminoácidos, los aminoácidos

están conformado amino (básico) y un grupo carboxilo (ácido), pero también se

encuentra presente un grupo representante como R, que es muy variado, aunque

específico para cada aminoácido.

Cuando se unen los aminoácidos con enlaces péptidos, esto forma cadenas

polipeptìdica, estas cadenas son muy flexibles, estas están en movimiento

56    

giratorio y gracias a esto, la secuencia lineal se enrolla alrededor de un eje de

simetría por lo que la cadena adopta una disposición muy estable en forma de

espiral denominada estructura secundaria. Su movimiento puede ser dextrógiro

sentido de las agujas del reloj o levógiro sentido contrario de las agujas del reloj,

estos dos movimientos son correctos ya que aun así siguen siendo fuentes de

energía. La estructura se mantiene gracias a los enlaces entre los radicales R de

los aminoácidos y los enlaces peptídico.

Existen diferentes tipos de enlaces como los iónicos, por puente de hidrógeno,

por puentes disulfuros o por interacciones hidrofobias.

Los aminoácido son pequeños rompecabezas que formar proteínas, hay 20

aminoácido principales que son muy importantes, estas se dividen en esenciales y

no esenciales.

Los esenciales son aquellos que se obtienen de los alimentos, los no esenciales

son aquellos que nuestro organismo puede fabricar, como podemos ver estos 20

aminoácidos son necesarios para formar los músculos, tendones, órganos,

glándulas, las uñas y el pelo.

Cada una tiene una función en el cuerpo, como por ejemplo la histiadina , es

necesario para la producción tanto de glóbulos rojos y blancos en la sangre,

protege al organismo de los daños por radiación, reduce la presión arterial, ayuda

en la eliminación de metales pesados del cuerpo y ayuda a la excitación sexual, la

isoleucina reduce los niveles de azúcar en la sangre y ayuda a aumentar la

producción de la hormona del crecimiento, metionina ayuda a prevenir la

acumulación de grasa en el flujo sanguíneo, felalanina que transmite señales entre

las células nerviosas en el cerebro, promueve el estado de alerta y la vitalidad,

treonina nos ayuda a mantener la cantidad adecuada de proteínas en el cuerpo,

triptófano es un relajante natural, la valina es necesaria para el metabolismo

muscular y la coordinación, la reparación de tejidos, alanina ayuda en el

metabolismo de la glucosa, un carbohidrato simple que el cuerpo utiliza como

energía, la arginina ayuda con el aumento sanguíneo en la parte reproductora del

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hombre, también ayuda a retrasar el cáncer y ayuda a la desoxidación en el

hígado, el ácido Aspártico aumenta la resistencia y es bueno para la fatiga crónica

y la depresión, rejuvenece la actividad celular, la cisteína funciona como un

antioxidante de gran alcance en la desintoxicación de toxinas dañinas, el ácido

Glutámico actúa como un neurotransmisor excitatorio del sistema nervioso central,

el cerebro y la médula espinal, la glutamina ayuda a construir y mantener el tejido

muscular, la glicina retarda la degeneración muscular, mejora el almacenamiento

de glucógeno, la ornitina ayuda a que la insulina funcione como una hormona

anabólica ayudando a construir el músculo, la prolina ayuda en la cicatrización del

cartílago y el fortalecimiento de las articulaciones, los tendones y los músculos del

corazón, entre otras. Todos son muy importantes para nuestro organismo.

La desnaturalización implica la alteración de las estructuras que tiene nuestra

proteína.

La clasificación de las proteínas esta divididas en derivadas y nativas: las

derivadas son sustancias que se forman partir de proteínas simples o conjugadas

por varios, como la acción del calor, los ácidos, las bases, el agua, las enzimas, el

alcohol, la energía radiante y el shock mecánico, las nativas son las que se

encuentran en estado natural, se dividen en simples y conjugadas por los

productos que forman al hidrolizarlas.

Mari Ramírez Bonilla:

Las proteínas es un tema muy importante en abordar, ya que desempeñan

diferentes funciones biológicas, así como cada proteína desempeña una actividad

en específico. Principalmente las proteínas funcionan como catalizadores,

transporte y almacén de otras macromoléculas. Estas funciones son esenciales en

los procesos biológicos. Las proteínas están construidas principalmente de

aminoácidos. Los aminoácidos están constituidos principalmente de un carbono

central, un grupo carboxílico, un átomo de hidrogeno y un grupo R característico.

Existen dos tipos de aminoácidos, los esenciales y los no esenciales. Los

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aminoácidos esenciales, el propio cuerpo los produce, los otros se pueden adquirir

por medio de los alimentos.

Para que una proteína realice su función biológica es importante que su

conformación tridimensional nativa no sea modificada. Si se llegara a deformar

dicha conformación, se alteraría la estructura del centro activo, a consecuencia ya

no podría existir un acoplamiento entre la proteína y el ligando. Las proteínas son

indispensables para los seres vivos, ya que desempeñan funciones cruciales para

los funcionamientos biológicos

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