PROTEINAS

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Prof. Dra. Mariela Argüello
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            Las proteínas son biomoléculas orgánicas formadas por C, H, O y N siempre y además pueden llevar S, P, Fe, Cu, Mg, etc. 
            Las proteínas representan el 50% del peso en seco de un ser humano.
            Son las macromoléculas que mayor número de funciones realizan.
            Se forman por la unión de aminoácidos mediante enlace peptídico.
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            Son biomoléculas que llevan en su carbono a un grupo carboxilo, un grupo amino, un H y un radical “R”, (por el cual se distinguen). Los cuatro se sitúan en los vértices de un tetraedro en el que el carbono se situaría en el centro.
 
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En disolución acuosa, los aminoácidos muestran un comportamiento anfótero, es decir pueden ionizarse, dependiendo del pH, como un ácido liberando protones y quedando (-COO'), o como base , los grupos -NH2 captan protones, quedando como (-NH3+ ), o pueden aparecer como ácido y base a la vez. En este caso los aminoácidos se ionizan doblemente, apareciendo una forma dipolar iónica llamada zwitterion
 
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Las proteínas poseen veinte aminoácidos, los cuales se clasifican en:
 Glicina, alamina, valina, leucina, isoleucina, fenilalanina, triptófano, serina, treonina, tirosina, prolina, metionina, cisteína, cistina, lisina, arginina, histidina, ácido aspártico y ácido glutámico.
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   No polares
   Polares sin carga a pH 7
   Ácidos con carga negativa a pH 7
   Básicos con carga + a pH 7
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pierde
pierde
OH
H
libera
H20
PRODUCTO= PÉPTIDO
SEGÚN LA CANTIDAD DE AMINOÁCIDOS UNIDOS, EL PÉPTIDO PUEDE SER: DI-TRI- OLIGO- POLIPÉPTIDOS
LAS PROTEÍNAS SON POLIPÉPTIDOS
enlace peptídico
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 Oligopéptidos con menos de 12 aminoácidos
 Polipéptidos con más de 12 y menos de 60.
 Proteínas con más de 60.
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            La diversidad de las proteínas se debe tanto al número y tipo de aminoácidos como al orden de estos en la cadena. Como se conocen 20 aminoácidos corrientes distintos, con n aminoácidos se pueden obtener 20 n secuencias distintas.
            La selección natural se ha encargado de elegir las funcionales y eliminar las que no son útiles. No hay ninguna proteína esencial, aunque si algunos aminoácidos.
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La isomería de los monosacáridos se debe al carbono a que es asimétrico, produciendo aminoácidos dextrógiros y levógiros. 
También se distinguen los estereoisómeros  D con el grupo amino a la derecha y L a la izquierda. 
Estos últimos son los que forman las proteínas naturales.
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La organización de una proteína viene definida por cuatro niveles estructurales denominados: 
estructura primaria
estructura secundaria
estructura terciaria 
estructura cuaternaria. 
Cada una de estas estructuras informa de la disposición de la anterior en el espacio. 
 
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La estructura primaria es la secuencia de aa. de la proteína. Nos indica qué aas. componen la cadena polipeptídica y el orden en que dichos aas. se encuentran. La función de una proteína depende de su secuencia y de la forma que ésta adopte.
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La estructura secundaria es la disposición de la secuencia de aminoácidos en el espacio.Los aas., a medida que van siendo enlazados durante la síntesis de proteínas y gracias a la capacidad de giro de sus enlaces, adquieren una disposición espacial estable, la estructura secundaria.
 
Existen dos tipos de estructura secundaria: 
la a(alfa)-hélice 
la conformación beta 
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0.35 nm
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La estructura terciaria informa sobre la disposición de la estructura secundaria de un polipéptido al plegarse sobre sí misma originando una conformación globular. 
En definitiva, es la estructura primaria la que determina cuál será la secundaria y por tanto la terciaria. 
Esta conformación globular facilita la solubilidad en agua y así realizar funciones de transporte , enzimáticas , hormonales, etc. 
Esta conformación globular se mantiene estable gracias a la existencia de enlaces entre los radicales R de los aminoácidos. Aparecen varios tipos de enlaces: 
el puente disulfuro entre los radicales de aminoácidos que tiene azufre. 
los puentes de hidrógeno 
los puentes eléctricos 
las interacciones hifrófobas. 
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Esta estructura informa de la unión , mediante enlaces débiles ( no covalentes) de varias cadenas polipeptídicas con estructura terciaria, para formar un complejo proteico. Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre de protómero. 
El número de protómeros varía desde dos como en la hexoquinasa, cuatro como en la hemoglobina, o muchos como la cápsida del virus de la poliomielitis, que consta de 60 unidades proteícas. 
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Las proteínas son específicas de cada especie. Dos proteínas que realicen la misma función en dos seres vivos distintos, varían en algunos aminoácidos. Si se introducen proteínas de un organismo en otro se producen rechazos.
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Pueden clasificarse en proteínas "simples" y proteínas "conjugadas". 
Las "simples" o "Holoproteínas" son aquellas que al hidrolizarse producen únicamente aminoácidos, mientras que las "conjugadas" o "Heteroproteínas" son proteínas que al hidrolizarse producen también, además de los aminoácidos, otros componentes orgánicos o inorgánicos. 
La porción no protéica de una proteína conjugada se denomina "grupo prostético". 
Las proteínas cojugadas se subclasifican de acuerdo con la naturaleza de sus grupos prostéticos.
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NOMBRE		COMPONENTE NO PROTEICO
NUCLEOPROTEÍNAS		ACIDOS NUCLÉICOS
LIPOPROTEÍNAS		LÍPIDOS
FOSFOPROTEÍNAS		GRUPOS FOSFATO
METALOPROTEÍNAS		METALES
GLUCOPROTEÍNAS		MONOSACÁRIDOS
LIPOPROTEÍNAS 		DE ALTA, BAJA Y MUY BAJA 
CROMOPROTEÍNAS		HEMOGLOBINA, HEMOCIANINA, 				MIOGLOBINA, QUE 					TRANSPORTAN OXÍGENO 					CITOCROMOS, QUE 					TRANSPORTAN ELECTRONES
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HEMOGLOBINA
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Cede O2 a los tejidos
Requiere Fe++
Capta CO2 de los tejidos
Se une a la globina
	carbaaminohemoglobina
HEMOGLOBINA
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oxiHb
Desoxi Hb
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La hemoglobina es una proteína formada por :
 
*cuatro subbunidades proteicas denominadas GLOBINAS
 
* con un grupo HEMO (no proteico) en cada una de ellas
HEMOGLOBINA
Tresguerres . Fisiología Humana. 4ª edición. Cap.21.2010
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HEMOGLOBINA
Estructura
PM : 64500 Da, esférica
 GLOBINA : 2 pares de globinas 
 ( 2 ,2  ) 
 HEM : Protoporfirina IX + Fe
90% del peso seco de GR
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HEMOGLOBINA
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HEMOGLOBINA
 HEM 
 Protoporfirina + Fe++
 4 anillos 
 Pirrólicos
 A,B,C,D
 
 
Cada molécula de Hb
tiene 4 hem
 4 Fe++
Se inicia en la mitocondria
Desde el Proeritroblasto hasta Reticulocito
El GR maduro no puede sintetizar
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2
Grupo tetrapirrólico de protoporfirina
 Unido a un átomo de Fe++
El Fe++ forma 6 enlaces de coordinación:
	4 con N
	1 de fijación a la cadena de globina
	1 de fijación al O2
Un grupo hemo por cada cadena
 ( 4 hem + 4 Fe++ )
GRUPO HEMO
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Cadena alfa : 141 aa
Cromosoma 16
Cadena beta: 146 aa
Cromosoma 11
GLOBINA
Cadena de polipéptidos
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Las cadenas de Globina
salen de los ribosomas y
se unen a grupos Hem
Una cadena alfa y otra cadena no alfa se unen forman dímeros y luego tetrámeros
 
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Las
cadenas de Globina son curvas para formar una hendidura para el HEMO
Se encuentra entre hélices E y F de la cadena de polipéptidos
El Fe está en estado ferroso
Tiene 4 grupos Hemo y puede fijar 4 moléculas de O2
GLOBINA
Cadena de polipéptidos
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La síntesis está regulada por
la hipoxia tisular
Estimulada por la EPO
Se une al O2 en los pulmones : afinidad elevada
Libera O2 a los tejidos : afinidad baja por el O2
Cada gramo de Hb está unido a 1,34 ml de O2
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La afinidad de la Hb por el O2
depende de la presión parcial de O2
Efecto Bohr
La saturación de O2 arterial normal varía entre 96 a 100%
Desvío a la izquierda la Hb tiene mayor afinidad por el O2 y no libera a los tejidos
Desvío ala derecha laHb tiene menor afinidad por el O2 y lo libera más a los tejidos
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La Hb varía desde el embrión, el nacimiento y la edad adulta. 
Diferencias debidas a los distintos tipos de cadenas de globina
En el embrión: Hemoglobinas de Gowers, Portland
En el feto : Hemoglobina F(α2 γ2)
En el nacimiento 
Hemoglobina F(α2 γ2) ………….. 60-90% 75% en RN
En el adulto:
 Hemoglobina A1 (α2 β2 ) …mayor a 95% del total
 Hemoglobina A2 (α2 δ2 )….menor a 3,5% del total
 Hemoglobina F(α2 γ2) ……1 a 2 %
Tipos de Hemoglobina
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La Hb varía desde el embrión, el nacimiento y la edad adulta
El cambio de fenotipo embrionario ( alfa 2 gowers2 ) al fenotipo fetal ( alfa 2 gamma 2 ) ocurre en las etapas tempranas de diferenciación
El paso de Hb fetal a la de adulto ocurre en la etapa perinatal y se completa recien al año de vida 
Hb A1 alcanza los niveles de adulto (97-98%) al año de vida 
Hb A2 llega a 2 a 3 % al año de vida
Tipos de Hemoglobina
Genética de las Hb humanas. Bruno Colombo y coautores. Cap 4
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Tipos de Hb
En el adulto
A1 : 22 : mayor a 95%
A2 : 22 : hasta 3,5%
Fetal : 22 : 1 a 2 %
R.N > 75%
2
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Curva de disociación 
de la hemoglobina
Expresa la relación entre la 
pO2 y la saturación de la Hb
P50 : es la pO2 en la cuál la Hb está saturada al 50%
26 mm Hg
EFECTO BOHR: se facilita el 
transporte de O2 a los tejidos
por el ph ácido
Acidez: menos afinidad
de la Hb por el O2
p50
26 mm
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Valores normales de hemoglobina
Varón : 16 g/dl ( 13 )
Mujer : 14 g /dl ( 12 )
Niños : 12 g/dl ( 11 )
HEMOGLOBINA
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Mayor parte de cadena polipeptídica está organizada en forma paralela a un eje
Proteínas fibrosas son por lo general mecánicamente muy fuertes
Proteínas fibrosas son generalmente insolubles
Por lo geneal tienen un papel estructural en la naturaleza
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Estructuras secundarias y propiedades de
proteínas fibrosas
Estructura			 Característica		Ejemplo
a-hélix,enlaces cruzados Resistente,insoluble a-queratina(cabello,
por puentes S-S dureza y flexibilidad	cuerno, escamas)
 variable
Conformación b Filamentos suaves,	Fibroína de seda
 flexibles
Triple hélice colágeno	 Alta fuerza de tensión Colágeno en tendón
 no se estira, matriz
		 		 ósea
Cadenas deelastina con	 Estiramiento en 2	 Elastina de 
enlaces X-ados por		 direcciones con		 ligamentos
desmosina y lisnorleu	 elasticidad
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Proteínas fibrosas
Función estructural
Piel, tejido conectivo, fibras 
 (pelo, lana, seda)
Secuencia favorece tipo especial
 de estructura 2ria  propiedades
 mecánicas especiales
Alfa Queratinas
Beta-Queratinas
Fibroína
Colágeno
Elastina
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En cabello, uñas, garras, cuernos y picos 
Secuencia consiste de segmentos (CISTEÍNA) con extremos N- y C- terminales no helicoidales
Estructura primaria de hélices consiste de repeticiones de 7 residuos : (a-b-c-d-e-f-g)n, a y d son no polares. 300aa
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coiled-coil
 
Protofibrillas (2)

Protofilamentos 20 Å (9+2)

Microfibrillas 80 Å 
  
Macrofibrillas 2000 Å 

Cabello células 
muertas: 20 mm
			
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Proteínas que forman hojas plegadas extensas
Encontradas en fibras de seda 
Secuencia alternada : 	
			Gly-Ala/Ser-Gly-Ala/Ser.... 
Residuos de una hoja beta se extienden hacia arriba y abajo del plano de la hoja; esto coloca a todas las glicinas en un lado y a todas las alaninas y serinas del otro lado! 
Las Glys de una hoja se intercalan con las Glys de la hoja adyacente (lo mismo para las Ala/Sers) 
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FIBROINA
Hojas beta
[Gly-Ala-Gly-Ala-Gly-Ser-Gly-Ala-Ala-Gly-(Ser-Gly-Ala-Gly-Ala-Gly)8]
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[Gly-Ala-Gly-Ala-Gly-Ser-Gly-Ala-Ala-Gly-(Ser-Gly-Ala-Gly-Ala-Gly)8]
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Componente principal de tejido conectivo (tendones, cartílago, hueso, dientes) 
unidad básica es tropocolágeno: 
3 cadenas polipeptídicas enrolladas (1000 residuos cada uno) 
300 nm largo, 1.4 nm diámetro 
composición unica de aminoácidos
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Cerca de 1 de cada 3 residuos es Gly 
Contenido de Prolina es muy alto 
Aminoácidos raros encontrados : 
4-hidroxiprolina 
3-hidroxiprolina 
5-hidroxilysina 
Pro & HyPro juntos constituyen 30% de aa. 
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La composición inusual de aa. del colágeno no es apropiada para hélices alfa u hojas plegadas
Es ideal para la triple hélice de colágeno : 3 hebras helicoidales “entretejidas” 
3.3 residuos por vuelta 
Extensiones largas de Gly-Pro-Pro/HyP
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Estructura del colageno
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SED SINDROME DE EHLERS DANLOS
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la osteogénesis imperfecta u osteogenia imperfecta (también llamada huesos de cristal) es un trastorno congénito, es decir, presente al nacer, que se caracteriza por una fragilidad de hueso excesiva, como consecuencia de una deficiencia congénita en la elaboración de una proteína, el colágeno tipo I. Quienes portan el defecto tienen menos colágeno de lo normal o es de una menor calidad y como es una proteína importante en la estructura de los huesos, causa una fragilidad y debilidad poco usual de los huesos.1 El diagnóstico es radiológico, incluso antes del parto
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TAREA:
Cuál es la relación entre el colágeno, el escorbuto y la vitamina C?
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La anemia de células falciformes o anemia drepanocítica, es una hemoglobinopatía, enfermedad que afecta la hemoglobina, una proteína que forma parte de los glóbulos rojos y se encarga del transporte de oxígeno. Es de origen genético y se da por la sustitución de un aminoácido en su conformación, esto provoca que a baja tensión de oxígeno la hemoglobina se deforme y el eritrocito adquiera apariencia de una hoz; la nueva forma provoca dificultad para la circulación de los glóbulos rojos, por ello se obstruyen los vasos sanguíneos y causan síntomas como dolor en las extremidades. Los glóbulos rojos también padecen de una vida más corta provocando anemia por no ser reemplazados a tiempo.
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La transmisión génica se debe a un gen recesivo; así pues:
Los individuos homocigóticos recesivos (ss) sólo producen globina beta conteniendo valina. El número de hematíes falciformes alcanza todo el tracto venoso y cualquier esfuerzo podría provocarles la muerte. Afecta a 4 por cada mil individuos de la población afroamericana.
Los individuos heterocigóticos (AS) fabrican la mitad de globina beta con ácido glutámico y la mitad con valina, de tal manera que sólo una centésima parte de sus eritrocitos son células falciformes. Pueden llevar una vida bastante más normal, aunque no les es muy recomendable hacer grandes esfuerzos. Padecen una leve anemia. 
Los estudios muestran que en las zonas donde el paludismo
era un problema, los individuos que heredaban un solo alelo de la hemoglobina S -y que por tanto eran portadores del rasgo de la célula falciforme- tenían una ventaja para sobrevivir; a diferencia de los individuos con genes de hemoglobina normales
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Cuando la hemoglobina (hemoglobina S) es deoxigenada, el reemplazo del ácido (beta)6 glutámico con valina produce una interacción hidrófoba con otra molécula de hemoglobina, provocando una agregación en grandes polímeros. La polimerización de la hemoglobina S deoxigenada es el suceso primario en la patogénesis molecular de la ECF, produciendo una distorsión en la forma del eritrocito roja y una disminución marcada de su deformabilidad. Estas células rígidas son responsables de los fenómenos vaso-oclusivos que son la característica de la enfermedad. Una sustitución en la hemoglobina S, de T por A en el sexto codon del gen de (beta)- globina conduce al reemplazo de un resto de ácido glutámico por un resto de valina. En la deoxigenación, se forman polímeros de hemoglobina S, ocasionando deformación celular celular y daño en la membrana. Algunas células falciformes se adhieren a las células endoteliales, produciendo vaso-oclusión (Figura 1. Modificada de Mechanisms of Disease: Pathogenesis and Treatment of Sickle Cell Disease. H. Franklin Bunn. The New England Journal of Medicine -- September 11, 1997 -- Vol. 337, No.11). El aspecto más misterioso y desafiante de la ECF es la naturaleza episódica y caprichosa, temporal y espacialmente, de los episodios vaso-oclusivos. Dado que la potencialidad para que una célula falciforme inicie un episodio vaso-oclusivo depende primariamente de si la velocidad de formación del polímero está dentro de la gama de tiempo de tránsito capilar, cualquier cosa que atrase el tránsito de los eritrocitos en la microcirculación pueden tiene un efecto crítico sobre la patogénesis de la vaso-oclusión en la ECF. Se ha demostrado que los eritrocitos tienen una superficie viscosa que hace que se unan más fácilmente que las células normales a las células endoteliales. El grado de adherencia se correlaciona fuertemente con la severidad de la enfermedad en pacientes con ECFSS u otros tipos de genotipos de ECF (1). Debido a la forma y rigidez del drepanocito estos tienen dificultad para pasar por los capilares, produciendo la oclusión vascular. Las manifestaciones clínicas aumentan en presencia de factores que promueven la polimerización de la desoxihemoglobina S, como la hipoxemia, acidosis y la deshidratación elevada de los eritrocitos. Los eritrocitos falciformes tienen tendencia a adherirse a las células endoteliales, los monocitos y macrófagos. El grado de adhesión está relacionado con la gravedad de los episodios vasooclusivos
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INTRODUCCIÓN El insomnio familiar fatal es una enfermedad genética por lo tanto también es hereditaria. Es de la familia de las encefalopatías espongiformes transmisibles, causada por un prión. Un prion es una proteína anormal,lo relacionan con enfermedades de animales como el mal de "las vacas locas". DESARROLLO Esta enfermedad es producida en personas de edad media entre unos 40 o 50 años.Los principales síntomas de la enfermedad es la falta de sueño, la persona es absolutamente incapaz de dormir, puede permanecer despierta durante meses hasta que empieza a sufrir una degeneración del sistema nervioso que se manifiesta por una alteración severa del ritmo circadiano, pérdida de coordinación, fuertes alucinaciones, trastornos vegetativos, sudoración, lagrimeo, taquicardia y taquipnea; también pueden sufrir trastornos en la personalidad como apatía falta de interés finalmente cae en coma y muere; esto se produce aproximadamente de los 9 a 18 meses. El insomnio familiar fatal aunque fue descubierto en el año 1986, hoy en día sigue sin tener ningún tratamiento para combatir la enfermedad, incluso los medicamentos para combatir el insomnio pueden agravar esta enfermedad. CONCLUSIÓN Actualmente continúan las investigaciones de esta enfermedad de la cual han aparecido un total de 28 familias que portan el gen que la transmite; de las cuales una es española. Esta enfermedad es una de las más raras que existen y por lo tanto aun existe poca información referente a ella. 
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¿Qué son los priones?
 En 1982 Stanley B. Prusiner propuso el nombre de "prión" para el agente causante de un grupo de enfermedades degenerativas del sistema nervioso central caracterizadas por ser patologías crónicas y progresivas. En 1997,  Stanley B. Prusiner fue galardonado con el premio Nobel de fisiología y medicina por los trabajos llevados a cabo para la identificación de agente infeccioso de las encefalopatías espongiformes transmisibles (EETs). Estas enfermedades incluyen la encefalopatía espongiforme bovina (BSE), el scrapie de las ovejas y cabras así como la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob y su nueva variante en seres humanos.
Los priones son pequeñas partículas infecciosas de naturaleza proteica con unas sorprendentes propiedades que las hacen más resistentes que la mayoría de las proteínas a la inactivación por métodos físico-químicos. La naturaleza proteica de los priones se sugirió dada su resistencia a la inactivación por procedimientos que destruyen los ácidos nucleicos, como por ejemplo la radiación ultravioleta. Hasta la fecha la asociación de algún tipo de ácido nucleico específico con los priones no se ha confirmado formalmente. A pesar de todo la controversia científica existe entre aquellos defensores de la teoría de la proteína única y los defensores de la hipóteis del virino o de la nucleoproteína, que sostiene que el agente infeccioso consiste en un genoma formado por ácido nucleico y la proteína del prión (PrP) derivada del huésped.
De acuerdo con la hipótesis de la proteína única, los priones se componen de una proteína denominada PrPSc (isoforma scrapie de la proteína del prión). La PrPSc se produce por el plegamiento erróneo de una proteína celular de idéntica secuencia de aminoácidos, presente en prácticamente todos los tejidos del organismo, denominada PrPC (isoforma celular de la proteína del prión) 
Cambio de plegamiento de PrPC a PrPSc  
Este plegamiento erróneo confiere a la PrPSc dos propiedades que permiten diferenciarla de la PrPC, la resistencia parcial a la digestión por proteasas y la insolubilidad. Las causas que provocan el error en el plegamiento de la PrPC definen las formas descritas de las enfermedades producidas por priones:
1. FORMAS ESPORÁDICAS DE LA ENFERMEDAD. Son las que aparecen sin causa aparente y para las  que no hay explicación en la actualidad.
2. FORMAS INFECCIOSAS. Se explican por la interacción de la PrPSc sobre la PrPC lo que provoca su transformación a PrPSc.
3. FORMAS HEREDITARIAS. Provocadas por alteraciones genéticas heredables que facilitan el plegamiento erróneo de la PrPC 
Ver tabla "Historia de las enfermedades producidas por priones"
  ¿Cómo son los priones?
Los priones son patógenos infecciosos que difieren de las bacterias, hongos, parásitos, virus y viroides tanto en su estructura y características físico-químicas  como en la enfermedad que causan. Los priones presentan importantes características que los diferencian de los virus.
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GRACIAS POR SU ATENCIÓN
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