El documento describe las proteínas, su estructura, síntesis y procesamiento. Explica que las proteínas están formadas por aminoácidos unidos en una cadena y adoptan diferentes niveles de estructura tridimensional. También describe las funciones de las proteínas, su clasificación, y los procesos de replicación del ADN, transcripción y traducción que conducen a la síntesis de proteínas a partir de la información genética.

1. Dra Evelin RojasDra Evelin Rojas
Septiembre 2013Septiembre 2013
Proteínas: Estructura, síntesis yProteínas: Estructura, síntesis y
procesamientoprocesamiento

2. Biopolímeros (macromoléculas orgánicas):
aminoácidos
Elevado peso molecular.
Básicamente: Carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno
(O) y nitrógeno (N).
Pueden contener: azufre (S) ; fósforo (P) hierro
(Fe++
), cobre (Cu ++
), magnesio (Mg++
), yodo (Y),
etc...
PROTEÍNAS. DEFINICIÓN Y CARACTERÍSTICAS

3. Expresan la información genética dictada por
los ácidos nucleicos.
 Materiales de construcción y reparación de
sus propias estructuras celulares.
Sólo excepcionalmente sirven como fuente
de energía.
 Desempeñan diferentes actividades
biológicas.
PROTEÍNAS. DEFINICIÓN Y CARACTERÍSTICAS

4. FUNCIONES

5. Según su función biológica
Catalíticas, de transporte, estructurales,
hormonales u otras.
Según su composición
Simples y conjugadas
Según su conformación y solubilidad
Fibrosas y globulares
CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS

6. Estructurales Queratina, fibroina, colágeno, elastina, mucoproteínas, glucoproteínas.
Enzimas
Biocatalizadores.
Proteasas, ribonucleasas, amilasas, lipasas.
Ficina(higo), papaína( lechosa), Bromelina(piña) huraína (Jabillo).
Hormonas
Regulan el metabolismo, Eg, insulina.
Anticuerpos
Proteínas formadas en respuesta a un antígeno. Eg., gamma globulinas
Contráctiles
Actina y miosina de los músculos
Reserva
Ovoalbúmina, ferritina, caseína, gliadina, faseolotoxina (Phaseolus vulgaris).
Transporte
Hemoglobina, citocromos, mioglobina.
Leghemoglobina en nódulos de
leguminosas (Fabaceae), ferrodoxina de los cloroplastos.
Toxinas
Ricina (Ricinus communis), Toxina difterica, toxina botulínica.
Veneno de alacranes o escorpiones, tienen neurotoxina, cardiotoxina, lecitinasa,
hialuronidasa.
Veneno de coral (Micrurus corallinus) tiene colinesterasa, hialuronidasa, L-
aminoácido oxidasa y otras.
Cascabel (Crotalus durissus terrificus). Tiene colinesterasa, hialuronidasa,
desoxiribonucleasa, lecitinasa y otras.
SEGÚN SU FUNCIÓN BIOLÓGICA

7. SIMPLESSIMPLES (Holoproteínas):(Holoproteínas):
Constituidas únicamente por aminoácidosConstituidas únicamente por aminoácidos
ConjugadasConjugadas (Heteroproteínas):(Heteroproteínas):
Además de aminoácidos, contienen otrasAdemás de aminoácidos, contienen otras
moléculas o elementosmoléculas o elementos Ej. HemoglobinaEj. Hemoglobina
SEGÚN SU COMPOSICIÓN

8. NOMBRE EJEMPLOS COMPONENTE NO
PROTEICO
Nucleoproteínas Nucleosomas de la
cromatina
Ribosomas
Acidos nucléicos
Lipoproteínas LDL, HDL,VLDL Lípidos
Fosfoproteínas Grupos fosfato
Metaloproteínas Hemoglobina, hemocianina,
mioglobina
Metales
Glucoproteínas Ribonucleasa
Mucoproteínas
Anticuerpos
Hormona luteinizante
Monosacáridos
CONJUGADAS
(Heteroproteínas)

9. ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS
 Estructura Primaria
 Estructura Secundaria
 Estructura terciaria
 Estructura Cuaternaria
“Niveles de organización estructural”

10. Secuencia lineal de aminoácidos: Cual
aminoácido y el orden en que se encuentran.
No es arbitrario: predeterminado en el
ADN.
Determina la especificidad de cada
proteína.
Enlace péptídico
ESTRUCTURA PRIMARIA

11. ESTRUCTURA PRIMARIA

12. Disposición espacial que adopta la cadena
peptídica (estructura primaria).
 Giros y plegamientos (rotación del carbono y
de enlaces débiles ej. puentes de hidrógeno).
Puede adoptar diferentes formas.
ESTRUCTURA SECUNDARIA

13. FORMAS EN ESPIRAL,
α- Hélices: configuración helicoidal estables

14. configuración β o de hoja plegada).
FORMAS PLEGADAS

15. Hoja β paralela
Hoja β anti paralela
ESTRUCTURAS SUPERSECUNDARIAS

16. ESTRUCTURAS SUPERSECUNDARIAS

17. Súper plegamientos y enrollamientos de la estructura secundaria.
Formas tridimensionales geométricas muy complicadas.
Mantenidas por enlaces fuertes (puentes disulfuro entre dos
cisteinas) y otros débiles (puentes de hidrógeno; fuerzas de Van der
Waals; interacciones iónicas e interacciones
hidrofóbicas).
Importancia para actividad biológica o función de la proteína.
Algunas la presentan (globular)
Proteínas filamentosas o fibrosas: no forman estructuras terciarias.
ESTRUCTURA TERCIARIA

18. ESTRUCTURA TERCIARIA

19. ENLACES EN LA ESTRUCTURA PROTEICA

20. Acoplamiento de varias cadenas polipeptídicas, iguales o
diferentes, con estructuras terciarias (protómeros o
subunidades).
Auto ensambladas por enlaces débiles, no covalentes.
No la poseen todas las proteínas.
 Está presente si la proteína tiene más de una cadena
polipeptídica
Sí la presentan: Hemoglobina y enzimas alostéricas. .
ESTRUCTURA CUATERNARIA

21. ESTRUCTURA CUATERNARIA

23. PROPIEDADES
SOLUBILIDAD
• Están suspendidas en agua (conformación globular).
• La solubilidad: cadenas R libres de los aminoácidos al ionizarse establecen
enlaces débiles (puentes de hidrógeno) con las moléculas de agua.
• Proteína solubilizada: cubierta de una capa de solvatación
• Al desestabilizar moléculas de agua : Precipitación (insolubilización).
CAPACIDAD AMORTIGUADORA
• Comportamiento anfótero: evitan cambios bruscos de pH
• Comportamiento ácido o una base (ceder o aceptar protones del medio
donde se encuentran).

24. Cada ser vivo: sintetiza sus propias proteínas (diferentes de las de otras
especies).
•La diversidad protéica interespecífica e intraespecífica es consecuencia de
las múltiples combinaciones entre los aminoácidos, lo cual está determinado
por el ADN de cada individuo
ESPECIFICIDAD
PROPIEDADES

25. Ruptura de los enlaces que mantienen las estructuras cuaternaria,
terciaria y secundaria de la proteína, conservándose solamente la
primaria.
La proteína pasa de una forma plegada a una forma desplegada.
 Filamentos lineales y delgados, que se entrelazan y forman
compuestos fibrosos e insolubles en agua.
 Proteínas se hacen menos solubles o insolubles y pierden su
actividad biológica.
 Puede ser reversible (renaturalización) pero en muchos casos es
irreversible.
DESNATURALIZACION

26. DESNATURALIZACION

27. Principales agentes desnaturalizantes son:
a) Altas temperaturas (50 - 60ºC) provocan la
coagulación. Ej. Albúmina de huevo.
b) Modificación del pH
c) Alta salinidad, altas concentraciones de guanidina
hidrocloruro o urea (4-8 M), que rompen enlaces de
hidrógeno.
d) β-mercaptoetanol: rompe enlaces disulfuro
DESNATURALIZACION

28. Ruptura o fragmentación de las proteínas en péptidos (parcial )
o en sus aminoácidos constituyentes (total)
Existen 3 tipos de hidrólisis :
Hidrólisis ácida : (HCl y H2SO4). Este método destruye
completamente el triptófano y parte de la serina y la treonina.
Hidrólisis alcalina: se utiliza (NaOH e BaOH).
Hidrólisis enzimática : Se utilizan enzimas proteolíticas
HIDRÓLISIS DE LAS PROTEÍNAS

29. El flujo o procesamiento de la información genética en la
mayoría de los organismos conocidos.
Tres etapas:
1.- Replicación: ADN progenitor se copia en moléculas hijas
idénticas.
2.- Trascripción: La información genética del ADN se transcribe o
pasa al ARNm.
3.- La Traducción: El mensaje cifrado en el idioma de los
tripletes de bases (código genético) es descifrado por los ARNt
sintetizándose una proteína.
DOGMA CENTRAL FLUJO DE INFORMACIÓN GENÉTICA

30. Se ha modificado …,
Bacterias y Virus.
La información genética se
almacena en forma de ARN.
Sintetizan ADN a partir de ARN.
DOGMA CENTRAL FLUJO DE INFORMACIÓN GENÉTICA

31. EL FLUJO DE INFORMACIÓN

32. HEBRA DE
DNA ORIGINAL
HEBRAS DE DNA
REPLICADO.
REPLICACION
SEMICONSERVATIV
A
Proceso por el cual el ADN es perpetuado.
Semiconservativo:
moléculas finales contienen una hebra nueva, recién
sintetizada,y la complementaria, hebra antigua, que sirvió
como templado (molde).
REPLICACIÓN DEL ADN

33. REPLICACIÓN SEMI-CONSERVATIVA

34. REPLICACIÓN DEL ADN
DNA polimerasas.
Cadena de ADN naciente
siempre crece en sentido
5’→3’.
El nucleótido que se agrega
une su α-fosfato al grupo 3’-
OH libre de la cadena en
síntesis.

35. ORIGEN DE REPLICACION
Es la estructura que se forma al separase la doble hebra
de DNA durante la replicación.
Tenedores de replicación.
Horquilla de replicación → ojo de replicación
Lugar donde inicia la síntesis de DNA.
Mayor número en eucariontes
ESTRUCTURAS PARA LA REPLICACIÓN

36. HEBRA CONTINUA O LÍDER
Síntesis de ADN esta ocurriendo en forma continua.
HEBRA DISCONTINUA O RETARDADA
Síntesis de ADN, se está realizando a partir de los fragmentos de
OKAZAKI.
ESTRUCTURAS PARA LA REPLICACIÓN

37. FRAGMENTOS DE OKAZAKI
Fragmentos de ARN-ADN resultantes de la síntesis de
ADN en la hebra discontinua.
Sintetizados en dirección 5’→3’(discontinuamente).
ESTRUCTURAS PARA LA REPLICACIÓN

38. ADN GIRASA:
Desenrollamiento del ADN, necesario para que la replicación se
pueda llevar a cabo.
HELICASA:
Separa la doble hebra para formar los primers y luego se lleve a cabo
la replicación (requiere ATP).
TOPOISOMERASAS:
Alivian torción por delante de la maquinaria de replicación.
PRIMASA:
Síntesis de los primers (cebadores) para la síntesis del ADN en E.
coli. Inicia los fragmentos de Okazaki. En eucariontes: ADN Pol I.
ENZIMAS DE LA REPLICACIÓN

39. ADN POLIMERASA III:
Realiza el proceso replicativo, su función es la síntesis de ADN.
Actividad revisora, 3’→5’ exonucleasa.
Complejo multienzimático ( 10 subunidades)
Reconode hebra sencilla de ADN con cebador
LIGASA:
Une los fragmentos de Okasaki o aquellas zonas del ADN donde se
hayan producidos nicks
ENZIMAS DE LA REPLICACIÓN

40. ADN POLIMERASA I:
Polimerasa: síntesis en dirección 5’→3’.
Exonucleasa 3’→5’: remoción de nucleótidos erróneos o conocida
como proofreading o revisora.
Exonucleasa 5’→3’: a partir de un nick (rompimiento del enlace
entre dos nucleótidos vecinos) resintetiza una porción de ADN
removiendo la ya existente.
ADN POLIMERASA II:
Exonucleasa 3’→5’ esta involucrada en procesos de reparación
de DNA.
ENZIMAS DE LA REPLICACIÓN

41. PROCESO DE REPLICACIÓN
Etapa I : Desenrrollamiento y apertura de la doble hélice.
Actúan las girasas y topoisomerasas que eliminan la tensión
generada por la torsión en el desenrrollamiento.
 Intervienen las helicasas.
Actúan las proteínas SSBP que se unen a las hebras molde para
que no vuelva a enrollarse.
Maquinaria de
replicación
“ Replisoma”

42. PROCESO DE REPLICACIÓN
Etapa II: Síntesis de dos nuevas hebras.
Polimerasas III, II Y I.
La ADN polimerasa III necesita un cebador (ARN) que es sintetizado
por una ARN polimerasa (primasa).
Cebador es eliminado posteriormente

43. Etapa III: Corrección de errores.
ADN polimerasa III
Endonucleasas que cortan el segmento erróneo.
ADN polimerasas I que rellenan correctamente el hueco.
ADN ligasas que unen los extremos corregidos
PROCESO DE REPLICACIÓN
Proceso exacto: 1 error x 109
-1010
pb

44. TRANSCRIPCIÓN
ARNm contiene la información de secuencias de bases
para la síntesis proteica.
Síntesis una hebra de ARN que tiene una secuencia de bases
complementaria a la zona del ADN que se ha transcrito.

45. TRANSCRIPCIÓN. ETAPAS
Iniciación de la cadena:
RNA polimerasa - secuencia de iniciación (promotor)
Separación del DNA: horquilla de transcripción.
Inicia la síntesis del nuevo RNA por su extremo 5‘ (GTP o ADP).

46. Elonga por la adición de nucleótidos
complementarios a la secuencia de ADN molde,
formando una molécula duplex ADN-ARN.
Vida muy corta separándose poco después de su
formación.
En el RNA el complementario de la Adenina es el
uracilo en vez de la timina.

2.- Prolongación de la cadena
TRANSCRIPCIÓN. ETAPAS

47. RNA polimerasa llega a la secuencia de terminación.
Se libera la ARN polimerasa
TRANSCRIPCIÓN. ETAPAS
3.- Terminación:
Los transcritos primarios de RNAm (hnRNA) son
procesados tras su transcripción para convertirlo en RNAm
maduro.
Modificaciones post-transcripcionales

48. Una estructura
“cap” en el extremo
5’ RNAm.
Cola Poli A en el
extremo 3’.
“Splicing” o
eliminación de
intrones
MODIFICACIONES POST-TRANSCRIPCIONALES

49. TRADUCCIÓN
1.- Los aminoácidos del citosol son activados con ATP.
Se unen a los ARNt respectivos para formar los aminoacil-
ARNt

50. ARN. TIPOS
Trascripción de un trozo
de DNA (gen).
Codones de iniciación y
terminación
Transporta información
del núcleo a los
ribosomas.
Estructura cruciforme.
Lee el código del ARNm e ir
sintetizando la cadena de proteína
Estructural de ribosomas.
Función de enzimática:
interacciones RNAm-
ribosoma
Proteínas enzimáticas
:enlaces peptídicos
RNAm
RNAt
RNAr

51. 2.- Se inicia la cadena polipeptídica.
Forma el complejo de iniciación: enlace del ARNm con el
ARNt del aminoácido iniciador ( unión anticodón-codón).
Frecuentemente el codón iniciador es el de la metionina
(AUG)
TRADUCCIÓN

52. 3.- Se elonga la cadena de aminoácidos.
Mediante la unión covalente de los aminoácidos transportados
por los RNAt que se van uniendo sucesivamente a los codones
del RNAm expuestos.
La elongación se produce desde el extremo N-Terminal al C-
terminal.
TRADUCCIÓN

53. 4.- Terminación del péptido y liberación.
Cuando aparece un codon de terminación (UGA, UAG o
UAA), este no es reconocido por los ARNt y si por los
denominados factores de liberación, que al unirse
modifican la acción de la peptidil transferasa de forma
que esta rompe el enlace de la cadena con el ARNt y
libera al péptido.
TRADUCCIÓN

54. TRADUCCIÓN

55. SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

56. MODIFICACIONES POST-TRADUCCIONALES

57. MODIFICACIONES POST-TRADUCCIONALES
200 clases necesarias para función y plegamiento nativo
1.- Clivaje proteolítico
Eliminación Met en N-terminal
Péptido señal
Preproteína →proteínas activa
2.- Glicosilación
Proteínas de secresión (oligosacáridos complejos)
Proteínas del RE ( manosas)
3.- Hidroxilación
Pro
Lys
Tejido conjuntivo (colágeno y elastina)
Prolil-4-hidroxilada
Prolil-3-hidroxilasa
Lisil hidroxilasa

58. MODIFICACIONES POST-TRADUCCIONALES
4.- Fosforilación
Control metabólico
Transducción de señales
Interacción proteína-proteína
5.- Modificaciones lipófilas (acilación, prenilación)
Unión proteínas a membrana
Interacción proteína-proteína
6.- Metilación (Asp, His, Arg)
Reparación o degradación proteínas dañadas
Metiltransferasas

59. MODIFICACIONES POST-TRADUCCIONALES
7.- Formación enlaces disulfuro
Proteínas de secreción
Proteínas de membrana/ RE liso
Ambiente oxidante (citoplasma no)
proteína disulfuro isomerasa
8.- Corte y empalme proteico
Corte preciso de secuencia peptídica
Autocatalítica
¿Mecanismo?

60. PLEGAMIENTO DE LAS PROTEÍNAS
Modelo tradicional
Sólo interacciones entre cadenas laterales de aminoácidos
fuerzan el plegamiento de la molécula
Mutagénesis sitio-dirigida
RMN multidimensional
Dicroismo circular
Restricciones temporales
Complejidad

61. PLEGAMIENTO DE LAS PROTEÍNAS
Proceso escalonado
Diferentes rutas
Moléculas pequeñas
(< 100 aa)
Pliegan sin formar
intermediarios
Moléculas grandes
Formación de glóbulo fundido
↓
Reordenamineto de regiones
plegadas
Proteínas con varios dominios:
Cada dominio se pliega por separado
↓
Formación de conformación nativa

62. PLEGAMIENTO DE LAS PROTEÍNAS
CHAPERONAS MOLECULARES
Permanecen desplegadas hasta → insertarse en membrana u organelo
Plegarse rápida y precisa en conformación correcta
Ensamblarse en complejo con varias subunidades

63. CHAPERONAS MOLECULARES
Hsp 70
Flia de chaperonas
Se unen a la proteína y la estabilizan en primeras fases del plegamiento
Dos lugares de unión: 1 a la proteína y 1 al ATP
Hsp70 mitoc. Y Hsp70 RE : Translocación transmembrana
Hsp 60
Chaperoninas
2 anillos de sietes unidades apiladas
Proteína desplegada entra en Hsp60
Proteína desplegada → proteína plegada

64. CHAPERONAS MOLECULARES

65. DEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS