Ejercicio resuelto de Proteínas · Biología · Extremadura · 2024

En la figura adjunta se muestra un modelo de una proteína natural biológicamente activa:



A. Indique el nivel estructural [0,25 puntos] y el tipo de estructura que se representa. [0,25 puntos]

B. Si esta molécula se somete a un fuerte cambio de pH (desde pH = 7 a pH = 3), ¿qué cambios sucederán en la estructura anterior? [0,3 puntos] ¿Cuáles son los enlaces que mayoritariamente se verán afectados y por qué? [0,2 puntos]

C. Considerando que se trata de una proteína natural, razone si los aminoácidos presentes en la molécula son D o L. [0,5 puntos]

D. Si molécula está formada por 10 aminoácidos, ¿cuántas moléculas de agua se necesitarán para romper todos los enlaces peptídicos existentes? [0,25 puntos] ¿Cómo se denominan las enzimas que llevan a cabo este proceso de hidrólisis? [0,25 puntos]

$\textbf{A. Indique el nivel estructural [0,25 puntos] y el tipo de estructura que se representa. [0,25 puntos]}$

La figura representa la estructura secundaria de la proteína, es decir, la disposición espacial que adopta la cadena polipeptídica al plegarse sobre sí misma, estabilizada por puentes de hidrógeno entre los enlaces peptídicos.

El tipo concreto que se muestra es la hélice $\alpha$: la cadena se enrolla en una hélice dextrógira alrededor de un eje imaginario, con los radicales $R$ proyectados hacia el exterior y los puentes de hidrógeno —dibujados en la figura como líneas discontinuas— establecidos entre el grupo $\text{C}=\text{O}$ de un aminoácido y el grupo $\text{N}-\text{H}$ del situado cuatro posiciones más adelante.

$\textbf{B. Si esta molécula se somete a un fuerte cambio de pH (desde pH = 7 a pH = 3), ¿qué cambios sucederán en la estructura anterior? [0,3 puntos] ¿Cuáles son los enlaces que mayoritariamente se verán afectados y por qué? [0,2 puntos]}$

Un descenso tan brusco de pH provoca la desnaturalización de la proteína: la hélice se deshace y la cadena queda como un filamento desordenado, con pérdida de la estructura secundaria y de los niveles superiores que hubiera. La proteína conserva su secuencia de aminoácidos, esto es, su estructura primaria, pero pierde la conformación espacial y con ella su actividad biológica.

Los enlaces afectados son mayoritariamente los puentes de hidrógeno, y junto a ellos las interacciones iónicas o puentes salinos entre radicales. La razón es que a $pH = 3$ el exceso de protones cambia el estado de ionización de los grupos ácidos y básicos de los radicales, de modo que las cargas que mantenían esas uniones débiles desaparecen o se invierten. El enlace peptídico, que es covalente, no se rompe: por eso la desnaturalización no es una hidrólisis.

$\textbf{C. Considerando que se trata de una proteína natural, razone si los aminoácidos presentes en la molécula son D o L. [0,5 puntos]}$

Son aminoácidos de la serie L. El carbono $\alpha$ de todos los aminoácidos proteicos, salvo la glicina, es asimétrico, por lo que cada uno admite dos configuraciones, D y L; sin embargo, las proteínas de los seres vivos están formadas exclusivamente por la forma L, porque las enzimas que los activan y los incorporan al ribosoma son estereoespecíficas y solo reconocen esa configuración.

$\textbf{D. Si molécula está formada por 10 aminoácidos, ¿cuántas moléculas de agua se necesitarán para romper todos los enlaces peptídicos existentes? [0,25 puntos] ¿Cómo se denominan las enzimas que llevan a cabo este proceso de hidrólisis? [0,25 puntos]}$

Una cadena de $10$ aminoácidos contiene $10 - 1 = 9$ enlaces peptídicos, y como en la hidrólisis se consume una molécula de agua por cada enlace roto, hacen falta $9$ moléculas de agua.

Las enzimas que catalizan este proceso son hidrolasas, y dentro de ellas reciben el nombre de peptidasas o proteasas. Son ejemplos la pepsina del jugo gástrico y la tripsina del jugo pancreático.