Bioquímica 4: Características del plegamiento proteico.

En la entrada anterior vimos los principios sobre las principales estructuras que pueden adquirir los péptidos y las proteínas.  El plegamiento proteico se ve determinado por la secuencia, es espontáneo, secuencial y cooperativo. Realizado con la colaboración de otras proteínas. DETERMINADO POR LA ESTRUCTURA PRIMARIA: Casos extremos: Que una misma secuencia tenga distintos plegamientos. Ocurre por el entorno, si la misma secuencia está inmersa en una secuencia de aminoácidos favorecedora de alfa-hélice, entonces se plegará en alfa-hélice (excepto si tiene Pro). Una cosa es la tendencia intrínseca de cada secuencia y otra el entorno. Distintas secuencias se pueden plegar igual como ocurriría en el caso que dos secuencias distintas tengan el mismo patrón de hidrofobicidad. Que dos secuencias distintas tengan el mismo plegamiento. EL PLEGAMIENTO ES ESPONTÁNEO: Un determinado plegamiento es favorecido por el hecho que la variación de energía libre sea igual a cero. En un sistema abierto, es la entropía total (sistema + entorno) y la entalpía. Cuando se aproxima una molécula polar a las moléculas de agua, forman caltratos que consisten en n moléculas de agua agrupadas y muy contraídas producidas por interacciones desfavorables. Cuando la proteína se pliega, los residuos apolares quedarán hacia adentro y los polares hacia fuera (efecto hidrófobo). Las moléculas apolares crearán interacciones favorables entre ellas y las polares crearán interacciones favorables con las moléculas de agua. Durante el plegamiento de la proteína, se experimenta una variación de entropía hasta llegar al mínimo una vez se encuentre completamente plegada. Aunque la entropía de la proteína haya bajado, la del agua ha aumentado y se podría decir que el balance (la variación de entropía del plegamiento) es positivo. EL EFECTO HIDRÓFOBO: La presencia del agua será determinante para que se presenten una serie de estructuras determinadas, favoreciendo el internamiento de las regiones apolares. ENTALPÍA:… continúa

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Glicolisis

En el artículo anterior vimos cómo se reoxidan las coenzimas reducidas en la cadena transportadora de electrones y qué es el desacoplamiento electrónico. En este veremos cómo se rompen los carbohidratos que entrarán posteriormente en el ciclo de Krebs. La glicolisis es el proceso por el cual, los hidratos de carbono se rompen en fragmentos más pequeños que posteriormente entrarán en el ciclo de Krebs al nivel del AcCoA. Debemos recalcar que no siempre irán al ciclo, sino que pueden adoptar rutas alternativas como la ruta de las pentosas (la veremos más adelante) o se pueden almacenar en forma de glucógeno para su posterior degradación. Las hexosas (poseen esqueletos de seis átomos de carbono) se romperán en fragmentos de 3, dando lugar a una producción de 2 moléculas de ATP por fosforilación a nivel de sustrato y sufrirán una posterior oxidación que aportará 2NADH y protones. Este proceso ocurre en el citosol de la célula. El hecho de que sea un proceso aeróbico o no; no está definido en este proceso, sino el destino de los fragmentos de 3 átomos de carbono. Al mismo tiempo, hay una ruta reversa a la de la glicolisis que es la gluconeogénesis que consiste en ir uniendo los fragmentos C3 (tres átomos de carbono) para obtener un C6 (hexosa, un compuesto de seis átomos de carbono). Energéticamente, todos los azúcares son iguales y por tanto, el balance energético final de todas las hexosas será igual. Otra cosa es si una hexosa tiene mayor poder edulcorante y en consecuencia, se tenga que consumir en menor cantidad. PASOS DE LA GLICOLISIS 1) Activación: Como mencionamos en el primer artículo, las moléculas deben activarse obteniendo una conformación más inestable para ser reactivas. El primer paso para romper las hexosas consiste en su activación en forma de ésteres… continúa

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Ciclo de Krebs, parte 3 y cadena transportadora de electrones

En el artículo anterior, hablamos del carácter anfibólico del ciclo de Krebs mencionando las otras posibles vías de entrada para la oxidación neta total de los átomos de carbono y la obtención de coenzimas reducidas. Ahora veremos las rutas de relleno del ciclo y el destino de las coenzimas reducidas para su reoxidación y producción de ATP. El carácter anfibólico del ciclo obliga a que haya rutas anapleróticas (o de relleno) para la producción neta de precursores, con objeto de que el ciclo no se detenga ya que siempre debe haber una actividad basal. Existen dos tipos de rutas de relleno para el ciclo: por carboxilaciones del pirúvico y por el ciclo del ácido glioxílico. Esta segunda ruta no se lleva a cabo en humanos, sino en los glioxisomas de células vegetales. CARBOXILACIONES DEL PIRÚVICO: PIRÚVICO CARBOXILASA Las llevan a cabo las carboxilasas, la enzima se une a la biotina (una vitamina) covalentemente por sus restos de lisina (aminoácido). Esta unión por la lisina actúa como una especie de brazo: la biotina por una parte se carboxila (-COO–) y por el lado de la enzima, se une el sustrato para que finalmente el grupo carboxilo sea transferido al sustrato. Como podemos ver en la imagen, hay un gasto de ATP cuando se carboxila la biotina (entra un CO2), se da el desplazamiento y finalmente se carboxila el sustrato. Cuando el pirúvico sufre una carboxilación, se transforma en oxalacético que como vimos anteriormente, es un componente fundamental en el ciclo. Hemos pasado de una molécula compuesta por tres carbonos (pirúvico) a una por cuatro (oxalacético); y por tanto, podemos hablar de una producción neta de un intermediario del ciclo. Éste oxalacético es el que se une por condensación al AcCoA y permite que el ciclo continúe. Cuando se está formando AcCoA,… continúa

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Bioquímica 3: Estructuras de las proteínas

Anteriormente, vimos cómo se establece el enlace peptídico. Ahora toca definir cómo sufre modificaciones que dan lugar a la gran variedad de proteínas. Primero, hay que dejar claro que los conceptos configuración y conformación no son intercambiables. Estructura nativa: estructura de una proteína que tiene función biológica. Configuración: L-aminoácidos no son interconvertibles por giro. El enlace peptídico tiene cierto carácter de doble enlace. Los enlaces sencillos tienen libertad de giro, pero el enlace peptídico no. Conformación: orientaciones espaciales de sustituyentes del átomo de C interconvertibles por giro. Las conformaciones pueden ser en α-hélice, láminas beta, irregulares o random. La conformación son los giros a través de los enlaces. De una cadena peptídica única: primaria, secundaria y terciaria. Dos o más cadenas: cuaternaria. Estructura primaria: estructura primaria de los aminoácidos. Estructura secundaria: cómo se orienta en el espacio: hélices alfa, láminas beta… los plegamientos. Estructura terciaria: Hay cadenas muy largas que pueden tener un fragmento en α-hélice y otros fragmentos láminas beta, giros, etc. Estructura cuaternaria: Cuando una proteína se compone de dos o más cadenas peptídicas, cada una con su propio plegamiento. En general, las proteínas que se quedan hasta la estructura secundaria, son proteínas fibrosas que tienden a tener una función estructural o de soporte. Las proteínas con estructura terciaria o cuaternaria (o ambas) son proteínas globulares y tienden a ser relacionadas con una función enzimática. RESTRICCIONES DEL PLEGAMIENTO: Los aminoácidos tienen libertad de giro en el carbono α. El diagrama de Ramachandran es un modelo práctico que representa los giros permitidos. Si el plano gira en sentido de las agujas del reloj, el valor es positivo. Y contrario es negativo. Ángulos Psi ψ = 0 a -180º o 0 a +180º Ángulos Fi ϕ: desde el carbono en alfa, 0 a -180º o 0 a +180º Estructura primaria:… continúa

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Bioquímica 2: El enlace peptídico

Este tema es continuación al que trata sobre la estructura de los aminoácidos.  La forma de polimerización de los α-aminácidos es a través del enlace peptídico. La unión ocurre cuando el grupo carboxilo de un residuo condensa con el amino de otro y se libera una molécula de agua. COO– + NH3 → CO-NH + H2O El enlace peptídico no se ioniza, es un enlace plano. A partir de la unión de dos o más aminoácidos a través de un enlace peptídico, surgen los péptidos y las proteínas. La frontera entre péptido y proteína no se encuentra bien establecida y los bioquímicos se guían más por su estructura, función y tamaño para determinar si se trata de uno o de otro. Un bioquímico puede decir que considera proteína si ésta se compone como mínimo de 100 aminoácidos, otro podría decir que es a partir de 50. PÉPTIDOS NATURALES Tienen estructuras muy diversas y se pueden encontrar tanto aminoácidos proteicos como no proteicos (D y L). Del mismo modo, puede haber enlaces peptídicos anómalos. CARNOSINA: β-ala-his. Como la His actúa como un tampón natural y se puede encontrar en músculos y el sistema nervioso. GLUTATIÓN: γ-glu-cys-gly. Tiene un enlace peptídico anómalo, forma el enlace con el carbono lateral y no con el carbono α. Su funcionalidad se debe a la reacción: 2 glutationes se pueden unir a través de un enlace disulfuro reversible y garantiza que con un agente oxidante, el glutatión puede oxidarse. Normalmente abunda más más en su forma reducida y cuando una célula se ve atacada por un agente oxidante, el glutatión efectúa su acción antioxidante. A los grupos tiol (SH) se les puede asociar a una función antioxidante. NEUROPÉPTIDOS: Péptidos ubicados en el sistema nervioso. Regulan muchísimas funciones, como ejemplos pueden encontrarse los péptidos opiáceos similares a… continúa

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