Laboratorio: Explorando Proteínas en el Protein Data Bank
Biología Celular y Molecular · 3° Medio · Estructura de Proteínas
Prof. Ezequiel Saldivia
Escuela Particular 95 Alemana
Camilo Henríquez 125 - Paillaco
Fono: 63-421765 - Región De Los Ríos
Nombre:
Curso:
Fecha:
Pje. ideal: 70
Pje. Obtenido:
Exigencia: 60% = 42 pts
Contenidos: Proteínas · Estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria · Relación estructura-función · Bioinformática básica.
Capacidades: Análisis · Pensamiento científico · Observación · Descripción · Comparación · Síntesis.
Destrezas: Navegar en bases de datos científicas · Observar modelos moleculares · Identificar estructuras · Relacionar forma y función · Registrar y comunicar hallazgos.
Materiales: Computador o tablet con acceso a internet · Esta guía.
| Etapa | Descripción | Pts | Obtenido |
|---|---|---|---|
| 1 | Introducción al Protein Data Bank y navegación básica | 6 pts | |
| 2 | Insulina — Estructura primaria | 14 pts | |
| 3 | Mioglobina — Estructura secundaria y terciaria | 16 pts | |
| 4 | Hemoglobina — Estructura cuaternaria | 14 pts | |
| 5 | Tabla comparativa y síntesis final | 20 pts | |
| TOTAL | 70 pts | ||
¿Qué es el Protein Data Bank (PDB)?
El Protein Data Bank (PDB) es una base de datos mundial y gratuita que contiene las estructuras tridimensionales de más de 200.000 proteínas, ácidos nucleicos y otras biomoléculas. Fue creada en 1971 y hoy es la principal herramienta de bioinformática estructural usada por científicos de todo el mundo. Cada proteína tiene un código único de cuatro caracteres (por ejemplo, 1HHO) que permite acceder directamente a su estructura.
En este laboratorio explorarás cuatro proteínas reales cuyos datos están disponibles públicamente. Para cada una, observarás su estructura tridimensional en el visor interactivo del PDB y responderás preguntas que te permitirán identificar los cuatro niveles de organización estructural de las proteínas: primario, secundario, terciario y cuaternario.
URL de acceso: https://www.rcsb.org · Escribe el código PDB en el buscador de la página principal para acceder a cada proteína directamente.
1Etapa 1 · Introducción al PDB y Navegación Básica
6 puntos
Antes de comenzar con las proteínas, familiarízate con el sitio. Sigue los pasos y responde.
1
Ingresa a rcsb.org desde tu navegador. Observa la página de inicio.
2
En el buscador escribe el código 1HHO y presiona Enter. Se abrirá la página de la hemoglobina.
3
Haz clic en la pestaña "3D View" o en el visor 3D que aparece en la parte superior derecha. Aparecerá el modelo tridimensional de la proteína. Puedes rotarlo con el mouse.
4
Explora la barra lateral del visor: prueba cambiar la representación entre "Cartoon" (cintas) y "Surface" (superficie). Observa cómo cambia lo que ves.
1. 3 pts
¿Qué información aparece en la página del PDB además de la estructura 3D? Menciona al menos tres tipos de información que puedas encontrar en la página de una proteína.
2. 3 pts
¿Qué diferencia observas al ver la proteína en representación "Cartoon" versus "Surface"? ¿Cuál de las dos representaciones te parece más útil para identificar la forma general de la proteína y cuál para ver su estructura interna? Explica.
2Etapa 2 · Insulina — Estructura Primaria
14 puntos
Insulina humana
Código PDB: 4INS
https://www.rcsb.org/structure/4INS
La insulina es la hormona encargada de regular el ingreso de glucosa a las células. Es una proteína pequeña formada por dos cadenas polipeptídicas: la cadena A (21 aminoácidos) y la cadena B (30 aminoácidos), unidas por puentes disulfuro. Su estructura fue la primera proteína en ser secuenciada completamente (Frederick Sanger, 1955) y la primera sintetizada artificialmente para uso médico.
Ingresa al código 4INS en el PDB. En la página de la insulina, busca la sección "Sequence" o "Primary Structure" que muestra la secuencia de aminoácidos. Observa el modelo 3D en representación "Cartoon".
3. 3 pts
¿Qué es la estructura primaria de una proteína? ¿Qué tipo de enlace une a los aminoácidos entre sí en la cadena? Explica con tus palabras.
4. 3 pts
La insulina tiene una cadena A y una cadena B. ¿Cómo se llaman las unidades que forman esas cadenas? ¿Cuántas unidades tiene en total la insulina (suma ambas cadenas)?
5. 4 pts
Observa el modelo 3D de la insulina y dibuja un esquema simplificado de su forma general en el espacio de abajo. Indica con flechas dónde están la cadena A y la cadena B.
Espacio para el dibujo de la insulina (4INS)
6. 4 pts
¿Por qué la estructura primaria es tan importante? Si cambia un solo aminoácido en la secuencia de la insulina, ¿qué podría ocurrir con su función? Relaciona tu respuesta con el concepto de estructura-función.
3Etapa 3 · Mioglobina — Estructura Secundaria y Terciaria
16 puntos
Mioglobina de ballena
Código PDB: 1MBO
https://www.rcsb.org/structure/1MBO
La mioglobina es una proteína muscular que almacena oxígeno en los músculos. Es la responsable del color rojo de la carne. Está formada por una sola cadena polipeptídica de 153 aminoácidos, plegada en ocho segmentos de α-hélice. Fue la primera proteína en tener su estructura tridimensional resuelta por cristalografía de rayos X (John Kendrew, Premio Nobel 1962). Su estructura es el ejemplo clásico para estudiar los niveles secundario y terciario.
Ingresa al código 1MBO. Observa el modelo en representación "Cartoon". Las cintas enrolladas en espiral son α-hélices (estructura secundaria). El plegamiento general de toda la cadena corresponde a la estructura terciaria.
7. 3 pts
¿Qué es la estructura secundaria? Nombra los dos tipos principales de estructura secundaria y describe brevemente cómo se ve cada uno en el visor 3D del PDB.
8. 3 pts
Observa la mioglobina en el visor. ¿Cuál tipo de estructura secundaria predomina en esta proteína: α-hélices u hojas β-plegadas? ¿Cómo lo puedes identificar visualmente?
9. 4 pts
Dibuja un esquema simplificado de la mioglobina tal como la ves en el visor en representación "Cartoon". Indica con una flecha una zona de α-hélice y el grupo hemo (el punto rojo o naranja en el centro, que es donde se une el oxígeno).
Espacio para el dibujo de la mioglobina (1MBO)
10. 3 pts
¿Qué es la estructura terciaria? ¿En qué se diferencia de la estructura secundaria? Usa la mioglobina como ejemplo para explicar la diferencia.
11. 3 pts
La mioglobina almacena oxígeno en los músculos. ¿Cómo crees que su forma tridimensional (estructura terciaria) se relaciona con esa función? ¿Qué parte de la proteína crees que interactúa directamente con el oxígeno?
4Etapa 4 · Hemoglobina — Estructura Cuaternaria
14 puntos
Hemoglobina humana
Código PDB: 1HHO
https://www.rcsb.org/structure/1HHO
La hemoglobina es la proteína de los glóbulos rojos encargada de transportar oxígeno desde los pulmones hasta los tejidos. A diferencia de la mioglobina, está formada por cuatro subunidades: dos cadenas α y dos cadenas β, cada una con su propio grupo hemo. Esta unión de múltiples cadenas polipeptídicas es lo que define la estructura cuaternaria. Gracias a su estructura cuaternaria, la hemoglobina puede transportar cuatro veces más oxígeno que una sola mioglobina.
Ingresa al código 1HHO. Observa el modelo en representación "Cartoon" y cambia los colores por cadena si el visor lo permite (opción "Chain" en el menú de colores). Verás cuatro subunidades con colores distintos.
12. 3 pts
¿Qué es la estructura cuaternaria? ¿Qué condición debe cumplir una proteína para tener estructura cuaternaria?
13. 4 pts
Dibuja un esquema simplificado de la hemoglobina. Usa colores o etiquetas distintas para indicar las cuatro subunidades (dos cadenas α y dos cadenas β). Señala con puntos dónde están los cuatro grupos hemo.
Espacio para el dibujo de la hemoglobina (1HHO)
14. 4 pts
Compara la hemoglobina con la mioglobina observando ambas en el PDB. Nombra dos semejanzas y dos diferencias visibles en su estructura tridimensional.
Semejanzas
Diferencias
15. 3 pts
La hemoglobina puede transportar cuatro moléculas de O₂ y la mioglobina solo una. ¿Qué nivel de estructura explica esta diferencia? ¿Por qué tener cuatro subunidades es una ventaja para una proteína que transporta oxígeno por la sangre?
5Etapa 5 · Tabla Comparativa y Síntesis Final
20 puntos
Completa la tabla usando lo que observaste y aprendiste en las etapas anteriores. Luego responde las preguntas de síntesis.
| Característica | Insulina (4INS) | Mioglobina (1MBO) | Hemoglobina (1HHO) |
|---|---|---|---|
| Número de cadenas polipeptídicas | |||
| Nivel(es) estructural(es) que presenta | |||
| Tipo de estructura secundaria predominante | |||
| ¿Tiene estructura cuaternaria? ¿Por qué? | |||
| Función biológica principal | |||
| Característica visual más notable en el PDB |
16. 6 pts
¿Qué relación existe entre el nivel de organización estructural de una proteína y su función? Explica usando como ejemplos dos de las proteínas que observaste hoy. ¿Por qué una proteína con estructura cuaternaria puede realizar funciones que una proteína con solo estructura terciaria no podría?
17. 4 pts
Si una proteína se desnaturaliza (pierde su forma tridimensional), ¿qué niveles estructurales se ven afectados y cuáles no? ¿Por qué la desnaturalización hace que la proteína pierda su función?
Rúbrica de Evaluación
| Criterio | 4 — Logrado | 3 — Med. Logrado | 2 — Por Lograr | 1 — No Logrado | Pts |
|---|---|---|---|---|---|
| Navegación y observación del PDB (Etapas 1 y dibujos) |
Describe con precisión lo observado. Los tres dibujos muestran las estructuras reconocibles con etiquetas correctas. | Observaciones correctas pero superficiales. Dibujos presentes pero sin etiquetas o poco reconocibles. | Observaciones muy vagas o incorrectas. Dibujos ausentes o sin relación con la estructura real. | No accedió al PDB o no realizó las observaciones. | 14 |
| Identificación de niveles estructurales (Preguntas 3, 7, 10, 12) |
Define correctamente los cuatro niveles con sus características. Identifica en qué proteína se observa cada uno. | Define correctamente 3 niveles. Identifica la mayoría en las proteínas pero con alguna imprecisión. | Define 1 o 2 niveles correctamente. Confunde estructuras secundaria y terciaria o terciaria y cuaternaria. | No identifica ni define los niveles estructurales. | 20 |
| Relación estructura-función (Preguntas 6, 11, 15, 16, 17) |
Relaciona el nivel estructural con la función biológica usando ejemplos concretos de las proteínas observadas. Explica la desnaturalización correctamente. | Establece relación estructura-función pero de forma general, sin ejemplos específicos o con imprecisiones. | Menciona la relación sin explicarla o usa ejemplos incorrectos. | No establece relación entre estructura y función. | 24 |
| Tabla comparativa y síntesis (Etapa 5) |
Tabla completa con información correcta en todas las celdas. Síntesis coherente que integra las tres proteínas. | Tabla mayormente completa con 1 o 2 errores menores. Síntesis presente pero incompleta. | Tabla con más de 3 errores o varias celdas vacías. Síntesis muy escasa. | Tabla no completada. | 12 |
Puntaje total
/ 70 pts
Porcentaje de logro
pts / 70 × 100
Nota final
Observaciones del docente:
Escuela Particular 95 Alemana · Paillaco
Biología Celular y Molecular · 3° Medio · Estructura de Proteínas
Prof. Ezequiel Saldivia