PROTEINEPARTEA II-A

Structura secundar, teriar i

cuternar a proteinelor

Structura secundar - organizarea spatiala a cateneipolipeptidice principale alctuite din atomii participani lalegturile amidice (fara considerarea catenelor laterale)

realizat si stabilizat prin legturi de hidrogen intra- iintercatenare intre grupele NH si CO ale legturilor peptidice

reprezentat prin doua conformaii (caracteristice proteinelor reprezentat prin doua conformaii (caracteristice proteinelorfibrilare):a)elice (- helix)b)foi pliate sau conformaie (-pleated sheet)* In plus, conformatie tip colagen

Conformatia elice * conformatie elicoidala rezultata prin spiralarea catre

dreapta a catenei polipeptidice; pasul elicei = 5,4; fiecare pasalcatuit din 3,6 aminoacizi; o spira alcatuita din 4,6 aminoacizi

* conformaie contractatmeninut prin legturi dehidrogen intracatenare ntrehidrogen intracatenare ntregrupa carbonil a unei legturiamidice i grupa amino a alteilegturi amidice separate deprima prin 3 aminoacizi

* radicalii R sunt plasai alternativ deasuprasi sub planurile legaturilor peptidice siorientati spre exteriorul elicei;

* aminoacizii predominani: Ala, Leu, Ileu,Phe, Met (catene laterale nepolare)

* Exemplu: -keratinele (bogate n Cys):coarne, unghii, piele, pr, ln etc.

Conformatia sau foi pliate (-pleated sheet):- orientare paralel sau antiparalel* conformatie ordonata si relaxata, stabilizata prin legaturi

de hidrogen intercatenare - catenele polipeptidice auconformatie in zig-zag, paralele intre ele

* legaturile de hidrogen se formeaza in numar maxim,intre grupe C=O si NH din catene diferite

* atomii de carbon purtatori airadicalilor sunt amplasati pemuchia dintre doua planuri

*radicalii aminoacizilor dispusialternativ deasupra si sub planullegaturilor peptidice;

*aminoacizii cei mai frecveni:glicocolul i alanina

* Exemplu: -keratinele -in firul produs de viermii dematase, in solzii, ghearele siciocurile reptilelor si pasarilor

glicocolul i alanina

Conformaia tip colagenColagenul - cea mai abundent protein prezent nvertebrate: in piele, oase, cartilagii, tendoane, cornee, dinti,vase de singe etc.; confer rezisten i form esuturilor*conformatie rigida de elice tripla (triplu helix): trei catenepolipeptidice rasucite spre stinga, fiecare catena fiindnfurat slab, spre dreapta, una n jurul celeilalte; legaturide hidrogen intra- si intercatenare

conine glicocol (~30-35%), prolin (~12%), 4-hidroxiprolin (~9%), alanin (~11%); secvenele de aminoacizi cele mai frecvent ntlnite sunt Gly-Pro-X sau Gly-X-Hyp

legaturi de hidrogen realizate in special de catre prolina, dar i de grupele OH din 4-hidroxiprolina si 5-hidroxilizina

o spira din oricare elice alcatuita din 3 aminoacizi

unitatea de baza = tropocolagen; unitatile de tropocolagensunt asezate in sir, cap la coada, ntre ele existnd spatii;sirurile de tropocolagen sint dispuse in manunchiuri paralele incare capetele apar in trepte

Alte proteine fibroaseElastina (st) - in tesutul conjunctiv; participa la

realizarea structurii arterelor si ligamentelor - flexibila siextensibila dupa toate directiile datorita prezenteidezmozinei care realizeaz ncruciarea lanturilorpolipeptidice; contine in proportie mare glicina, prolina, lisinasi alanina

Fibrinogenul (dr) - in serul sanguin; rol esential inprocesul de coagulare a singelui

Structura tertiara - aranjamentul spaial al ntregii catenepolipeptidice, inclusiv al catenelor laterale; indic poziia fiecruiatom caracteristica proteinelor globulare; un stadiu avansat deorganizare spatiala obinut prin replierea catenelor polipeptidiceale proteinelor (combinaii ale tipurilor de structuri secundare)

conformaie mai compact fiind caracterizat de alternanaunor poriuni regulate i rigide cu segmente neorganizate siflexibile

Legaturile intercatenare ce stabilizeaza structurile tertiare sunt:

* interactiuni hidrofobe intre radicalii nepolari - atractia mutuala a gruparilor nepolare => direcionarea radicalilor hidrofobi din catenele laterale ctre interiorul moleculei, excluznd moleculele de ap din regiunea intern hidrofoba astfel formata

* legaturi de hidrogen ne-peptidice intre grupe OH si COOH peptidice intre grupe OH si COOH i peptidice intre diferite segmente pliate ale moleculei

* interactii ionice (puni de sare) intre grupari polare NH3+ din aminoacizi diaminomonocarboxilici si COO- din aminoacizi monoaminodicarboxilici

* legaturi covalente: punti de sulf intre radicalii de cisteina

structura tertiara - foarte sensibila la actiunea factorilor fizicisi chimici => denaturarea proteinelor i pierderea proprietatilorbiologice

Structura cuaternaracaracteristica unor proteine cu M > 105 Da, constituite din maimulte catene polipeptidice (subuniti sau protomeri) =>oligomeri

* stabilizat prin interactiuni de natura fizic (interaciunielectrostatice si legaturi de hidrogen) localizate la suprafatafiecarei catene polipeptidice

Exemplu: hemoglobina -tetramer alcatuit din 2 catene si 2catene ; enzimelealosterice (v. mai departe)

Proteine globulare

Caracteristici generale:

forma sferica sau ovala conformatia este mult mai complexa decit a proteinelor

fibroase au activitate biologica specifica: enzime; rol in apararea

organismelor impotriva bolilor (imunoglobuline), transportadiverse substante ca oxigen, acizi grasi, lipide, hormoni,medicamente, xenobiotice etc.medicamente, xenobiotice etc.

exemple:- albumine- globuline

Albuminele

origine vegetala si animala; cele de origine animala sintraspindite in citoplasma si in lichidele biologice (spre ex.plasma sanguina); in lapte, oua etc.

in compozitia lor intra toti aminoacizii cu exceptiaglicocolului

albuminele plasmatice - albuminele plasmatice -cca 60% din proteineleplasmatice

Globulinele

serumglobulinele - cca 36% din proteinele plasmatice; mai multe tipuri: , ,

si globulinele sint sintetizate in ficat si ajuta la transportul lipidelor si al transportul lipidelor si al vitaminelor liposolubile; sint produse in tesuturile limfatice si functioneaza ca anticorpi de imunitate

Cromoproteine porfirinice : mioglobina si hemoglobina

componenta prostetica este hemul, derivat substituit alporfinei

Porfina

Hemul* alcatuit dintr-o molecula de protoporfirina substituit

cu radicali metil, vinil, propionil; in centru se afla Fe2+* fierul este legat de atomii de azot pirolici prin doua

legaturi covalente si doua coordinative (coplanare si perpendiculare doua pe celelalte doua)

CH3CHH2C

2+N

N N

NFe

CH2

CH2

H2C

H2C

CH3H3C

CH CH2H3C

COOOOC Hem_

_

* asamblarea hemului cu globina:- atomul de fier se leaga direct de unradical de histidina din molecula globineiprintr-o legatura coordinativa si indirectde un alt rest de histidina prinintermediul unei molecule de apa careformeaza o legatura coordinativa cufierul si o legatura de hidrogen cuhistidina

NH

CHH2C

CO

N

N

N

N N

NFe

CH3H3C

CH CH2H3C

CH3CHH2C

H

2+

histidina- intre gruparile COO- ale substituentilordin hem si grupele NH3+ din aminoaciziibazici (lisina) ai globinei - legaturi ionice- intre radicalii vinil si metil ai hemului siradicalii nepolari din catenele unoraminoacizi ai globinei (triptofan,fenilalanina) - forte van der Waals

NH

CHCH2

CO

NH

CH

CH2

NH3N

NH

C COO

CHNH

CH2

NH3

OHH

++

44

CH2

CH2

COO

H2C

H2COOC

CH3H3C

Mioglobina cromoproteina de culoare rosie din muschi rol de a stoca si difuza oxigenul in tesutul muscular

componenta proteica formata dintr-un singur lant polipeptidic alcatuit din 153 aminoacizi; 75% din 153 aminoacizi; 75% din catena este -helix (8 segmente de elice unite prin portiuni neelicoidale constituite din Pro, Ser si Ile)

o structura compacta in care catenele lateralenepolare ale aminoacizilor sint orientate spre interior;hemul este plasat intr-un buzunar captusit cu resturi deaminoacizi nepolari - fixat prin forte hidrofobe; singureleresturi polare din interiorul moleculei sint doua resturi dehistidina legate coordinativ de ionul de fier din centrulhemului

afinitatea mioglobinei afinitatea mioglobineipentru oxigen - cca 6 orimai mare decit cea ahemoglobinei => complexdisociabil

MbO2 Mb + O2

Hemoglobina - cromoproteina de culoare rosie din hematii rol de a transporta O2 de la plamini la tesuturi (oxihemo-

globina) si CO2 de la tesuturi la plamani (carbohemoglobina)

componenta proteica (globina) formata din 4 protomeri: 2 unitati (141 aminoacizi) si 2 unitati (146 aminoacizi); fiecare protomer are atasat un hem

Combinatia hemoglobineicu oxigenul oxihemoglobina

fixarea reversibila aoxigenului la hemoglobina -prin legatura coordinativa cu

NH

CHH2C

CO

N

N

N NCH CH2H3C

CH3CHH2C

H

2+

[Hb]4 + O24 [HbO2]4

prin legatura coordinativa cuFe2+, prin indepartareamoleculei de apa (prin careFe2+ era legat de al doilea restde histidina din moleculaglobinei)

N

N N

NFe

CH2

CH2

COO

H2C

H2COOC

CH3H3C

2+

O2

Combinatia hemoglobinei cu dioxidul de carbon =carbohemoglobina

fixarea dioxidului de carbon la hemoglobina -covalent, la o grupa amino libera a globinei => compusdisociabil de tip carbamat

Hb NH2 + CO2 Hb NH COO_

+ H+

Combinatia hemoglobinei cu monoxidul de carbon carboxihemoglobina

rezulta prin legarea coordinativa a monoxidului decarbon de catre hemoglobina

compus toxic, putindisociabil, blocheaza functiarespiratorie a hemoglobinei=> intoxicatii sau asfixie(cnd 50% din hemoglobinaeste blocata sub forma decarboxihemoglobina)

Derivati ai hemului continind Fe3+

hemine = compusi in care hemul contine ionul Fe3+; nu aucapacitatea de a lega O2:*clorhemina sau hemina (Cl-) hemoglobina +Ac OH+NaCl, t*hematina (OH-)

* combinatia hematinei cu globina = methemoglobina