ESTRUCTURA DE LAS MACROMOLECULAS

ESTRUCTURA DE LAS MACROMOLECULAS


Conocer la estructura de los principales polímeros biológicos y relacionarla con las propiedades de los monómeros constituyentes y con los distintos tipos de interacciones que estos establecen entre sí y con las moléculas de disolvente. Comprender la arquitectura de los ensamblados macromoleculares a partir de la estructura de las macromoléculas constituyentes. Entender la relación entre la estructura de las macromoléculas y sus funciones biológicas.

La estructura de las macromoléculas determina su función.
1. Difracción de Rayos X. Rayos X. La difracción de rayos X por un cristal. Los cristales de proteínas. La toma de datos. El mapa de densidad electrónica de la proteína. Ajuste de la secuencia de aminoácidos al mapa. Refinamiento.
2. Resonancia magnética nuclear. El spín nuclear y la resonancia magnética nuclear. El desplazamiento químico. RMN monodimensional. Acoplamiento de espines. El efecto Overhauser nuclear (NOE). RMN bidimensional; espectros COSY de los aminoácidos. Asignación de los sistemas de spin. El espectros NOESY; asignación de la secuencia. Los NOEs no secuenciales; calculo de estructuras compatibles. Marcación con 13C y con 15N; RMN multidimensional. RMN versus Rayos X.
3. Microscopía electrónica. El microscopio electrónico. Preparación de muestras. Reconstruc-ción de imágen
.

4. La base de datos tridimensionales de biomoléculas (PDB, 3DB). ¿Qué es el PDB?. Estructura de un fichero PDB. Búsqueda de infor-mación en el PDB. Visualización de estructuras tridimensionales de macromoléculas.
5. Otras bases de datos estructurales. El banco de estructuras de ácidos nucleicos. El banco de carbohidratos. Bases de datos relacionadas con el PDB.

Los disolventes.

6. El agua. Papel del agua en los seres vivos. Estructura y polaridad de la molécula de agua: puentes de hidrógeno. Disolución de sustancias iónicas y polares. Insolubilidad de sustancias apolares: efecto hidrofóbico. Influencia del agua en la estructura de las macromoléculas. Adecuación del ambiente acuoso a los seres vivos.
7. Las membranas biológicas. Composición de las membranas. Estructura. Fluidez. Proteínas de membrana. Difusión de las proteínas en la membrana.

Las proteínas.

8. Los aminoácidos. Introducción a las proteínas. Fórmula general y estereoquímica de los aminoácidos. Estructura y clasificación de los 20 aminoácidos codificados genéticamente. Escala de hidrofobicidad. Ionización de los aminoácidos: curvas de titulación. Análisis de mezclas de aminoácidos. Aminoácidos no codificados genéticamente.
9. Los Péptidos. Concepto y nomenclatura. Péptidos naturales de origen proteico. Péptidos naturales de origen no proteico. Síntesis química de péptidos. Secuenciación de péptidos. Secuenciación de proteínas.
10. El enlace peptídico y la estructura secundaria. El enlace peptídico. Restricciónes conformacionales de los polipéptidos. Angulo w: planaridad de la unidad peptídica. Angulos F y y: diagrama de Ramachandran. Angulos c1 y c2: rotámeros más estables. Hélices. Láminas. Giros y bucles.
11. Las proteínas fibrosas. a-queratina. Colágeno. Fibroína.
12. Las Proteínas globulares I. Clases de proteínas globulares según la estructura secundaria predominante. Proteínas a. Proteínas b.
13. Las Proteínas globulares II. Proteínas a/b. Proteínas a + b. Concepto de dominio; proteínas con varios dominios.
14. Las proteínas integrales de membrana. Proteínas de las cadenas de transporte electrónico. Proteínas que forman poros en las membranas. Aspectos generales de la proteínas integrales de membrana.
15. La estabilidad conformacional de las proteínas. El equilibrio de desnaturalización; medida de la estabilidad conformacional. Interacciones que contribuyen a la estabilidad de las proteínas e importancia relativa. Cooperatividad de las interacciones que estabilizan las proteínas.
16. El plegamiento de las proteínas. Experimento de Anfinsen. Paradoja de Levinthal. Las distintas etapas del plegamiento. El problema de la agregación y los chaperones.

Los ácidos nucleicos.

17. Nucleótidos. Estructura general. Propiedades de las bases. Bases secundarias. Polinucleótidos: estructura, síntesis y secuenciación.
18. Estructuras del DNA. La doble hélice: B-DNA. Otras formas de doble hélice: A-DNA y Z-DNA. Estructuras infrecuentes del DNA.
19. Estructuras del RNA. La doble hélice tipo A del RNA. El RNA de transferencia. El ribozima 'cabeza de martillo'.
20 Estabilidad y plegamiento de ácidos nucleicos. Estabilidad de la doble hélice. Desnaturalización térmica de la doble hélice. Estabilidad de moléculas de RNA plegadas. Plegamiento de ácidos nucleicos.

Los polisacáridos.

21. Mono y oligosacáridos. Monosacáridos más comunes. Derivados de los monosacáridos: fosfatos, desoxiazúcares, aminoazúcares, ácidos. Disacáridos más comunes.
22. Polisacáridos. Homopolisacáridos: almidón, glucógeno, celulosa, quitina. Heteropolisacáridos: el glicano del peptidoglicano, ácido hialurónico. Glico-conjugados: Peptido glicano, proteoglicanos, glico-proteínas, glicolípidos.

Interacciones entre macromoléculas.

23. Interacciones proteína:proteína. Naturaleza de las superficies de interacción. Fuerzas implicadas en la interacción. Ejemplos: enzima-inhibidor proteico (barnasa-barstar); anticuerpo-proteína (Fab-lisozima), proteínas oligoméricas.
24. Interacciones proteína:ácidos nucleicos. Naturaleza de las superficies de interacción. Fuerzas implicadas en la interacción. Motivos proteicos que rellenan el surco mayor del B-DNA. Unión al surco menor con deformación del B-DNA. Ejemplos: enzimas que sintetizan o modifican DNA, aminoacil-tRNA sintetasas.
25. Interacciones proteína:lípidos. Natura-leza de las superficies de interacción. Fuerzas implicadas en la interacción. Ejemplos: recoverina, proteína de unión de retinol, colesterol esterasa, lipoproteínas, proteínas de membrana.
26. Interacciones proteína:glúcidos. Natura-leza de las superficies de interacción. Fuerzas implicadas en la interacción. Ejemplos: proteína quimioreceptora de galactosa, lectinas.

Ensamblados macromoleculares.

72. Ensamblados circulares. GroEL, proteosoma, complejos antena.
28. Poros a través de membranas. Poro nuclear, Canales intercelulares), Toxinas bacterianas, Bombas de iones
29. Filamentos proteicos. Filamentos de actina, miosina, tubulina , Flagelos 30. Centro de reacción fotosintético. 31. Nucleosomas, cromosoma. 32. Ribosoma. 33. Virus.

PROGRAMA DE PRACTICAS

1. Obtención de coordenadas de macromolé-culas del PDB y visualización de su estructura tridimensional.
2. Búsqueda de interacciones estabilizadoras en la base de datos de proteínas. ÀSon las interacciones estabilizantes las más frecuentes?
3. Ajuste de una secuencia de aminoácidos a un mapa de densidad electrónica.
4. Asignación de un péptido corto y calculo de su estructura..