Bioquimic[1]

Índice
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Introducción .............................................................................................
Ácidos nucléicos .......................................................................................
o ADN ..............................................................................................
o ARN ..............................................................................................
Aminoácidos, estructura y propiedades ................................................
o Aminoácidos .................................................................................
 Propiedades ......................................................................
 Reacciones ........................................................................
Enlaces peptídicos. Péptidos biológicos .................................................
o Propiedades ..................................................................................
o Péptidos de interés biológico .......................................................
Conformación de proteínas I ..................................................................
o Estructura primaria ....................................................................
o Estructura secundaria .................................................................
 Proteínas fibrosas ............................................................
Conformación de proteínas II ................................................................
o Estructura terciaria .....................................................................
 Mioglobina ........................................................................
 Hemoglobina ....................................................................
Aislamiento, purificación y secuenciación peptídica ............................
o Aislamiento y purificación ..........................................................
 Carga eléctrica .................................................................
 Electroforesis .......................................................
 Enfoque isoeléctrico ............................................
 Cromatografía en columna ................................
 Tamaño y masa ...............................................................
 Centrifugación .....................................................
 Afinidad ............................................................................
 Solubilidad ........................................................................
o Secuenciación ...............................................................................
 Purificación y aislamiento ...............................................
 Romper interacciones entre cadenas .............................
 Aislamiento de la cadena polipeptídica .........................
 Determinar la composición aminoacídica .....................
 Secuenciación de la cadena .............................................
Proteínas enzimáticas ..............................................................................
o Introducción .................................................................................
o Características .............................................................................
o Relación K / V. Orden de reacción .............................................
o Principio del poder catalítico ......................................................
Cinética enzimática ..................................................................................
o Reacciones con un sustrato .........................................................
o Reacciones bisustrato ..................................................................
Factores que afectan a la velocidad enzimática ....................................
o pH ..................................................................................................
o Temperatura .................................................................................
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o Inhibición enzimática ..................................................................
 Por producto ....................................................................
 No por producto ..............................................................
 Reversible ............................................................
1. Competitiva .............................................
2. No competitiva ........................................
 Irreversible ..........................................................
 Inhibición suicida ................................................
Regulación alostérica ..............................................................................
o Enzima reguladora ......................................................................
 Control alostérico ............................................................
 Regulación por modificación covalente ........................
Clasificación de enzimas y coenzimas ...................................................
o Enzimas ........................................................................................
 Oxidorreductasas ............................................................
 Transferasas .....................................................................
 Hidrolasas .........................................................................
 Liasas .................................................................................
 Isomerasas .........................................................................
 Ligasas ...............................................................................
o Coenzimas .....................................................................................
 Nicotinamida ....................................................................
 Riboflavina .......................................................................
 Ácido fólico .......................................................................
 Cobamida ..........................................................................
 S-Adenosin metionina ......................................................
 Coenzima A .......................................................................
 Ácido lipoico .....................................................................
 Biotina ...............................................................................
 Piridoxal fosfato ...............................................................
 Tiamina pirofosfato .........................................................
Membranas ..............................................................................................
o Composición .................................................................................
 Lípidos ..............................................................................
 Fosfolípidos ..........................................................
 Glucolípidos .........................................................
 Esteroles ...............................................................
 Proteínas ..........................................................................
o Estructura ....................................................................................
 Lípidos ..............................................................................
 Proteínas ..........................................................................
o Transporte ....................................................................................
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Introducción
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Componentes de los seres vivos
o Agua. Más abundante. Polar. Disolvente. Reacciones químicas.
Estructura tridimensional de las moléculas.
o Inorgánicas. Cl-, SO42- , HCO3- , Na+, K+, Mg2+, Ca2+. Neutralidad
eléctrica. Fuerza iónica. Potencial de membrana, impulso nervioso.
Bombas. pH. Iones Fe, I, Cu, Cr, Mn, Se, Zn. Hemo, tiroides, cofactores,
enzimas.
o Orgánicos. C, H, O, N, P, S, CoA.
 Biomoléculas sencillas. Monómeros. <500D. Monosacáridos,
aminoácidos, nucleótidos. Precursores, energía.
 Macromoléculas. >10.000D. Polisacáridos, proteínas, ác.
nucléicos. Energía, estructura, hormonas, almacén, información
genética.
 Intermedias. Lípidos, estructura, energía, mensajeros.
Niveles.
o 1. Moléculas sencillas
o 2. Macromoléculas
o 3. Supramoleculares (unión molecular no covalente)
o 4. Orgánulos (ribosomas, cromosomas, membranas, células).
Ácidos nucléicos
Replicación DNA y RNA. Código genético. Proteínas. Azúcar, fosfato y base
nitrogenada. DNA (2 desoxi D- ribosa). Rna tiene Ribosa. Fosfato en 3’ ó 5’.
DNA (A, C, G, T). RNA (A, C, G, U). Base y azúcar (nucleósido), con fosfato
(nucleótido).
ADN o ARN
Bases Púricas
Bases Pirimidínicas
Nucleósidos: Adenosina, guanosina, citosina, timinosina y uridina.
Nucleótidos: Guanilato, adenilato, citidilato, timidilato, uridilato.
ADN
Doble cadena polinucleotídica. Nucleótidos unidos fosfodiéster 3’ 5’. Azúcar
fosfato (estructura) y las bases tienen información genética. Cadenas direccionales.
Hélice dextrógira cadenas antiparalelas. Azúcar fosfato exterior. Pentosas con
ángulo 90º. Complementariedad de bases. A=T G(3)C Tautomería. Adenina y citosina
(amina – imino). Guanina y timina (enol – ceto).
Establecen enlaces de Hidrógeno, que las hacen unirse de forma específica.
Se puede desnaturalizar por cambios de pH. En los surcos de la hélice las bases
son más susceptibles a reacción. Geometría.
- B-DNA. Doble hélice dextrógira. Unos 10-11 pares de bases por vuelta.
- A-DNA. No fisiológico. Ancho y corto. Dextrógiro. Inclinación de los pares
de bases. El corazón es hueco. El surco mayor es estrecho y profundo, y el
pequeño es superficial.
- Z-DNA. Estrecho y alargado. Rico en citosina y guanina. Un sólo surco.
Estabilidad.
- Fuerte. Uniones covalentes
- Débiles. Enlaces de Hidrógeno (C 3 con G). Absorben ciertas longitudes de
onda. Interior hidrofóbico. Fosfatos desprotonados estabilizados con
magnesio. Historias estabilizadoras.
En eucariotas es lineal y en procariotas es circular. Estructuras superenrollado y
superhelicoidal.
ARN
Es lineal, una sola cadena. Información genética en retrovirus.
- Diferencias
o Ribosa. Más volumen y reactividad.
o No adquiere la conformación B
o Interacciones terciarias.
o Se puede esterificar también en 4’
o A-U C-G
-
o Monocaternario con bucles complementarios.
RNA-m. Información del DNA a lo ribosomas. 3 bases (codón). Código
genético con 64 codones. 61 de aa y 3 de fin.
RNA-t. Transporte aa a los ribosomas.
- RNA-r. 75% del total. Soporte de la síntesis. Cataliza enlaces peptídicos.
Aminoácidos: Estructura y
propiedades
Proteínas. 50% de peso seco. Diversidad de funciones. 300 aminoácidos, sólo 20
forman parte de las proteínas.
Aminoácidos
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Proteinogénicos
o Simples o estándar. 20
o Poco frecuentes. Modificaciones
- No proteinogénicos.
Clasificación.
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Poco frecuentes. 4 Hidroxiprolina, S-hidroxilisina, Gamma, carboxiglutamato
(protrombina).
Aminoácidos que no forman proteínas. No tienen por qué ser alfa.
PROPIEDADES
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Absorben luz ultravioleta
Actividad óptica (menos la glicina, que no tiene carbono quiral).
Centro quiral tetraédrico. Imágenes especulares no superponibles,
enantiómeros. Los hay levógiros y dextrógiros (depende del aminoádido). Son
L y D en función al gliceraldehído. (OH a la derecha, D)
Los aminoácidos naturales son todos L. Especificidad isómera. En el laboratorio se
obtienen racémicos.
Propiedades ácido-base. Separación, identificación, cuantificación. Ionizados en
agua en forma de Zwitterión (carboxilo negativo y amino positivo). No se desplaza en
campo eléctrico. Soluble en polares. Punto de fusión elevado, superior a compuestos
orgánicos similares. pH = pKa + log (AH/A-) A mayor Ka, menor pKa. Más ácido, más
protones, más Ka, menos pKa. Curvas de titulación. pH = pKa en el punto de
semiequivalencia. Son anfóteros.
El punto isoeléctrico es el valor de pH donde la proteína muestra carga neutra, y
no se desplaza en un campo eléctrico. Intervienen también los grupos laterales.
Titulacíón. Medida del valor de cada grupo ionizable. pKa. En general, el alfa
carboxilo está entre 1.7 y 2.8; y el pKa del alfa amino está entre 8.8 y 10.8. Es más bajo
en aminoácidos que en ácidos inorgánicos. Influencia electrónica de los otros grupos
funcionales. Si pKa +- pH, tampón fisiológico. Sólo la histidina. Si pH = pI, la carga es
neutra. Si el pH está por debajo, la carga es positiva, y si está por encima la carga es
negativa. La magnitud de la carga depende de la diferencia pH – pI.
REACCIONES
- Alfa carboxilo. Esterificación, amidificación.
- Alfa amino. Acilación, formilación.
Reacción con la ninhidrina (con prolina amarillo). Identificación y cuantificación. A
= E bc . Relación entre absorbancia y concentración. Curvas patrón, extrapolar y
conocer la concentración de nuestra muestra.
También por fluorescencia con:
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Cloruro de dansilo. Identifica N- terminal. Secuenciación.
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Cloruro de dabsilo.
-
Reactivo de Sanger y de Edman.
Se dan complejos coloreados. Centro activo de las enzimas, cuantificación,
identificación etc.
Enlace peptídico. Péptidos
biológicos
Polímeros de aminoácidos. Complejidad variable. Se condensa el Alfa carboxilo con
el alfa amino, formando una amida.
Para su formación requiere la energía del ATP (es una reacción endergónica).
Enlaces energéticos, al hidrolizarse produce energía. Regulado por enzimas.
Hay dipéptidos (2 aminoácidos, 1 enlace peptídico), tripéptidos, oligopéptidos
(menos de 10 aminoácidos) y polipéptidos (40-4000 aminoácidos). Las proteínas
pueden tener varias cadenas polipeptídicas. Podría haber muchas más proteínas por
combinación de aminoácidos, pero se han seleccionado por evolución.
Estructura. Lineal o cíclica. Puede estar ramificada. Tiene una parte fija (columna
vertebral) invariable y varían los laterales. Resíduos aminoacídicos (monómeros). El
centro pierde H del alfa amino y OH del alfa carboxílico. en los extremos, uno es Nterminal y otro es C-terminal. Hay ramificaciones en grupos COOH y NH2 de las
cadenas laterales.
- Cíclico si se une el N-terminal con el C-terminal
- Ciclolineal, si se une un terminal con un grupo funcional de la cadena.
Se nombran con el nombre de los aminoácidos, empezando por N-terminal hacia Cterminal. Son aminoácidos terminados en “il” y el último completo. Si es un ciclo,
termina en “ilo”. (Histidil aspartil lisil tirosina). Lo separamos con guiones si
conocemos la secuencia exacta His-Asp-Lis-Tyr. Si no, con comas His, Lys, Tyr,
Asp. Si conocemos solo parte (His-Asp-Lis-Tyr) Ala, Phe, Gli.
Propiedades
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Isomería.
o Posición. 2 péptidos con los mismos aminoácidos en distinta posición.
n! Ej: 4 aminoácidos, 24 isómeros.
o Estructural cadena. 2 péptidos con los mismos aminoácidos y distinta
estructura. Ej: Lineal – cíclico.
o Tautomería. Enlace peptídico. Ceto-enol. Resonancia. Es un doble
enlace parcial.
o Estereoquímica. Carácter D o L. Biológicamente sólo L. (D en
laboratorio, como algunos antibióticos).
- Ácido-base.
o Naturaleza de los aminoácidos
o Entorno del grupo COOH. (COOH y NH2 internos, COOH y NH2
terminales).
o Polaridad del ambiente.
o pH del medio.
pKa de cada grupo, forma iónica de la proteína. Carga y punto isoeléctrico. El H se
libera mejor en el aminoácido que en un ácido sin amino. Se establecen puentes
salinos. (Hemoglobina, rompe sus enlaces a pH = 8, pulmones).
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o Ionización de la proteína. pKa para cada grupo. Se pierde el protón
ante cuanto menor sea pKa. Carga positiva --> neutra --> negativa. El
pI se calcula experimentalmente (Básicos / Ácidos) > 1, proteína
básica. Electroforesis.
Reacciones químicas. Hidrólisis peptídica, grupos funcionales y Biuret.
o Hidrólisis del enlace peptídico.
 Biológica. Total o parcial. Ruptura de todos los enlaces, o
separación de fragmentos. Enzimas proteasas. Pepsina, tripsina,
quimotripsina. Específicas
 Química. Ácidos o bases fuertes. HCl, H2SO4, NaOH.
Hidrólisis total o parcial. Se destruye el triptófano y se generan
racémicos.
o Grupos funcionales. N-terminal, C-terminal, grupos R. Gracias al Nterminal se identifican aminoácidos, por cloruro de dansilo, de dabsilo,
Sanger o Edman.
 Biuret. Enlace peptídico. Cuantifica proteínas. Cadena
polipeptídica con Cu+ en medio básico. Complejo coloreado,
que absorbe una longitud de onda.
PÉPTIDOS DE INTERÉS BIOLÓGICO
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Estructurales. Células
Antibióticos. Unos 4.000. Puede haber aminoácidos D
o Ionóforos. Valinomicina (K+), Gramicidina Na+/K+
o Inmunosupresores. Ciclosporina
Hormonales.
o Nonapéptidos (9)
 Hipófisis. Oxitocina (contracción uterina) Vasopresina
(antidiurético).
o Decapéptidos (10)
 Hipertensina. Hígado
 Factor de la LH. Hipotálamo
 SN (neuronas), NT, vasodilatadores, contracción del músculo
liso, sustancia P.
o Polipéptidos
 Hipófisis. MSM Melanocitos. ACTH Adenocorticotropa.
 Páncreas. Glucagón (hiperglucemiante) e insulina
(hipoglucemiante).
 Tiroides. Calcitonina. Hipocalcemiante, hipofosfatemiante.
 Paratiroides. Paratohormona. Hiperglucemiante,
hiperfosfatante.
Coenzimas
o Glutation. Gamma L-glutamil L-cisteinil-glicina.
En su forma reducida se encuentra como GSH, y al oxidarse se encuentra como GSSG, formando un enlace covalente disulfuro
entre dos moléculas de glutation, por el azufre de la cisteína.
El agente reductor es el NADPH + H+ --> NADP+ (se oxida). Se
genera en la ruta de las pentosas fosfato. SH cisteína es un aminoácido
reductor tóxico, forma glutation (antioxidante).
 Destruye H2O2.

Oxida proteínas azufradas

Activa enzimas.

Formación de puentes disulfuro
6 SH críticos. 3 Enlaces disulfuro.
 Eritrocitos. Protege la integridad estructural (proteínas de
membrana). No se oxidan los lípidos, no hemólisis. Protege la
función de la Hb. Fe3+ --> Fe2+ con G-S-S-G. GSH 99%
reservorio en células. Se recupera glutation a expensas de
NADPH. Estrés oxidativo, consumo de glutation.
El NADPH viene del ciclo de las
pentosas fosfato. Nucleótidos, Ácido úrico (gota). Si falla un paso
de la vía, no hay NADPH y no hay glutation. Fragilidad en
eritrocitos, hemólisis, anemia. No detoxificación.
 Ciclo de Meister. Transporta aminoácidos a través de la
membrana plasmática del riñón.

Detoxificación. mercapturatos. Fácil eliminación e inactivos.
Xenobióticos.
Conformación de proteínas I
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Estructura primaria. Secuencia de aminoácidos. Orden. Puentes disulfuro.
Enlaces peptídicos.
Estructura secundaria. Ordenamiento espacial de los residuos
aminoacídicos. Regular. Alfa-hélice, lámina beta, hélice trans del colágeno.
Estructura supersecundarias.
Estructura terciaria. Plegamiento esférico (globular). Estructura
tridimensional completa. Posición y orientación del grupo prostético.
Estructura cuaternaria. Más de una cadena polipeptídica.
Estructura primaria
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Determina familia de proteínas.
Determina el destino de la proteína. Punto de control en la maduración
(modificación de aminoácidos, glucosilación, metilación).
Anticuerpo específicos (investigación)
Sondas DNA específicas
Relaciones evolutivas, mutaciones (neutras, positivas, negativas).
Proteína homóloga. Misma función en diferentes especies con igual o parecida
secuencia peptídica. Hay aminoácidos variables y otros invariables. nº diferencias en la
secuencia es proporcional a la divergencia evolutiva. Los invariables son funcionales
(información filogenética).
Estructura tridimensional y función. Conformación nativa. Alteración genética,
cambia la estructura y la función.
Estructura secundaria
Ordenamiento espacial geométrico
Estructura del enlace peptídico
Moléculas que adquieren un orden estructural. Establecen el mayor número
posible de interacciones estabilizadoras.
Radicales aminoacídicos de la cadena. Pauling y Corey. Difracción Rx.
Enlace peptídico. O, H y 2C en un plano, H y H fuera del plano. (O-H trans;
C-C trans).
C-N doble enlace parcial. Resonancia. Se forman enlaces de hidrógeno con el
oxígeno (gran electronegatividad). La unión sencilla de los carbonos puede girar. El
esqueleto forma planos separados por grupos metilenos sustituidos. Estructura
secundaria (enlace peptídico, estabilidad). Enlaces de hidrógeno. El oxígeno de un
CO del enlace peptídico con el H del amino de otro enlace peptídico (de la misma
cadena o de otra distinta). Naturaleza del aminoácido, impedimento estérico...
(tamaño y carga).
-
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Proteínas fibrosas. Largos filamentos. Un solo tipo de estructura
secundaria, función estructural. Soporte anatómico de vertebrados. Forma y
sostén. Protección exterior. Hélice alfa (queratinas). Cabello. Beta
queratinas (fibroína de la seda). Colágeno, hélice trans.
Proteínas globulares. Esféricas. Complejas. Más de un tipo de estructura
secundaria. Enzimas, hormonas.
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Proteínas fibrosas
Hélice alfa. Disposición simple. Alfa queratinas. Epidermis, uñas, plumas,
cabello, lana. Cisteína. Aminoácidos poco voluminosos.
Enrollamiento hacia la derecha sobre un eje imaginario.
R hacia el exterior. Enlace peptídico paralelo al eje de la hélice
R hidrofílicos e hidrofóbicos hacia afuera. Insoluble. Mayor fuerza
hidrofóbica.
Una vuelta de hélice. 3.4 A de avance axial. 1.5 A por aminoácido. 3-4
aminoácidos por vuelta (3.6)
enlaces de H intracatenarios. 1 con 5, 2 con 6... Todos los enlaces
peptídicos participan.
Superhélice con enlaces disulfuros (cisteína. Caparazón de tortugas.
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Cadenas paralelas. Miosina, tropomiosina, fibrina (coágulos sanguíneos).
Influencia de aminoácidos
o Favorecen. Pequeños, hidrofóbicos no polares. Glicina, alanina, valina,
cisteína.
o Distorsionan. Voluminosos, polares, impedimento estérico. Lisina
cargada. Repulsión de cargas. Atracción OH (desestabilizan). Prolina
rígida.
Propiedades ópticas. Suma de aminoácidos más la propia de la hélice.
Estabilidad. Estable a cierto pH. Si tiene mucho glutámico, a pH = 7, carga
negativa. Se repele y se desestabiliza, baja actividad óptica. Con mucha
lisina, al contrario. Es estable con aminoácidos pequeños y neutros.
Lámina beta, hoja plegada beta. Extendida. Beta queratinas fibrosas. Telas de
araña, fibroína. Insolubles en agua. Resistencia tensil mayor que alfa queratinas.
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Características
o Poco compacta
o Zig-zag
o Periódico cada 7 A.
o Cadenas laterales por encima y por debajo
o Distancia entre aminoácidos contiguos = 3.5 A, y con el siguiente
plano 7 A.
o Paralelas o antiparalelas.
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Estabilización. Más estables las cadenas antiparalelas.
o Todos los enlaces implicados. Estable
o Aminoácidos
 Favorecido por: pequeños (más que hélice alfa). Neutros (ni
repulsión ni atracción)
 Distorsionado por: Cargados y de gran volumen.
o Fibroína. Gli-Ser-Gli-Ala-Gli-Ala ... Una capa de Gli y otra capa con
Ser y Ala.
o Alfa queratina (calor y humedad) --> Beta queratina. Reversible.
Hélice trans del colágeno. 1/3 del total de proteínas en masa. Matriz de
huesos (depósitos minerales). Tendones, piel. Une al cuerpo. Fibras.
Unidad básica (tropocolágeno). Triple hélice constituida por 3 cadenas de
1000 aminoácidos. No es una alfa hélice. Son levógiras con 3.3
aminoácidos por vuelta. Más extensa. Secuencia específica de aminoácidos
(Glicina-aa-aa)n Radical pequeño. Orienta al interior. Prolina e
hidroxiprolina aquí estabiliza.. Hacia afuera, rigidez.
Gli-Pro-Pro-Gli-Pro-HPro- Enlaces covalentes cruzados entre cadenas de triple
hélice. En lisina e hidroxilisina, se unen glúcidos. Vitamina C, cofactor.
Estabilización del tropocolágeno. Enlace de H y H de otro enlace peptídico
de la otra cadena. OH de la prolina. Interacción hidrofóbica con distintas
cadenas de la misma molécula. Enlace covalente, cruzado entre cadenas.
Constitución de la fibra. Tropocolágeno empaquetado específicamente
300nm. Solapa escalonado. Fuerte (tensión de un hilo de cobre). Cadenas
laterales de lisina. Reaccionan dos aldehídos o lisina + aldehído.
Condensación aldólica, enlaces cruzados.
Se regenera durante toda la vida. Mucho colágeno provoca que sea menos
elástico y más quebradizo. Huesos y tendones frágiles.
o Modificación post-traduccional
 Síntesis de la cadena en el ribosoma
 Polipéptido. Se hidroxila en prolina y lisina. Vit. C
 Se libera del ribosoma. Se glucosida (OH de la lisina)
 Procolágeno: 3 cadenas con triple hélice de procolágeno. 1.500
aminoácidos. 500 son globulares.
 Escisión por proteasas de extremos globulares. Tropocolágeno
1000 aminoácidos.
 Se escalona con enlaces cruzados. Forma el colágeno y se
queda en la matriz extracelular.
Estructuras supersecundarias. Disposiciones estables de varios elementos 2º y
conexiones entre ellos. Unidades repetitiva o combinaciones. Pueden englobar a la
proteína entera. Dominio, plegado. B-a-B (lazo). a-a vértice. Estabilidad de las
interacciones hidrofóbicas. Patrones de plegamiento estable. No se cruza ni se anuda.
Barril B. Giros de lámina B. Hoja B torsionada.
Barril B con lazo B-a-B
Proteínas con dominios. Todo alfa, lámina alfa, a-B.
Conformación de proteínas
II
Estructura terciaria
Plegamiento esférico de la estructura 2ª. Globulares. Grupo prostético. Fibrosas
más abundantes, globulares más importantes. Enzimas, hormonas, anticuerpos,
transporte. Más de un tipo de estructura secundaria. Diferente composición de
aminoácidos. dos o más dominios (zonas compactas con función determinada).
- Pautas de plegamiento
o Interior con aminoácidos hidrofóbicos. (Valina, leucina, isoleucina,
metionina, fenilalanina).
o Exterior hidrofílico
 Polares con carga ( aspártico, glutámico, lisina, arginina,
histidina)
 Polares sin carga (Serina, treonina, asparragina, glutamina,
tirosina, triptófano).
o Lámina beta. Enrollamiento cilíndrico a la izquierda.
o Esquina o ángulos. De beta a alfa o a otro beta. Hacia el exterior de la
molécula.
 Giro beta. Inversión con 4 residuos. Suelen ser prolina,
glutamina, serina y treonina.
 Giro gamma. Inversión con 3 residuos.
o Estabilidad por enlaces de H. Interacciones iónicas y puentes disulfuro
(cisteína).
o No rígida. Flexibilidad. Conformación activa. Cambios
conformacionales de Hb, enzimas.
 Citocromo C. Transporta electrones. Grupo prostético hemo
unido covalentemente (la Hb se une por complejos)
 Lisozima. Degrada polisacáridos de pared (bacteriana).
Lágrimas, yema del huevo.
 Ribonucleasa. Ribonucleótidos de la ingesta.
MIOGLOBINA
Pequeña. Cálculos renales. Fija y almacena O2. Lo cede a la mitocondria. Oxida
nutrientes. Almacén abundante en animales marinos. Color pardo. Grupo hemo. Una
sola cadena de 153 aminoácidos. Un sólo grupo hemo.
Características.
- Esqueleto. 8 segmentos alfa dextrógiros (A, B, C, D, E, F, G, H) de 7 a 23
aminoácidos. 70% de la hélice. Muchos aminoácidos hidrofóbicos. Exterior de
la proteína, pero lejos del agua. Dentro caben cuatro moléculas de agua.
Núcleo hidrofóbico compacto (estable). Los aminoácidos polares están ene l
exterior. En los giros hay Pro, Ser, Tre, Asp.
-
Grupo Hemo
Protoporfirina 9. Fe2+ coordinado. 4 con protoporfirina 9. 1 con histidina F8
(proximal). El 6º con el oxígeno (histidina distal) 7N.
Sin O2 se acopla agua. Si entra CO, no se libera (gas tóxico). El hemo se localiza
entre la valina E11, la histidina distal, la fenilalanina D1 (codo) y la histidina
proximal F8. La valina y la fenilalanina son hidrofóbicos, protección frente al agua.
El Fe2+ no se oxida a Fe3+. Bolsa hidrofóbica.
HEMOGLOBINA
Tetrámero con subunidades idénticas (protómeros).
- Como tetrámero: 2alfa y 2beta. 1 cadena / subunidad.
- Como dímero. 2 alfa-beta. 2 cadenas / subunidad
Capta o2. Entra en la sangre. Venas -> Pulmones -> O2 -> tejidos. En los
pulmones hay alta PO2, pH alto. En los tejidos PO2 bajo y pH bajo. Un O2 en cada
subunidad (4 Oxígenos). El O2 en exceso se almacena en la mioglobina. SE libera CO2
en forma de HCO3-. Disuelto en los pulmones. También entra en la Hb, carbamatación.
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Tetrámero. 4 cadenas polipeptídicas. 2alfa 2 beta. Genes específicos que
varían a lo largo del desarrollo. Hay alfa, beta, gamma, epsilon y z.
o Embrión: E y z
o Nacimiento: alfa y gamma
o Adulto: Alfa y Beta; alfa y delta.
Cada cadena es idéntica a la mioglobina, bolsa hidrofóbica.
Diferencias en la estructura primaria.
o Cadenas alfa. 141 aminoácidos
o Cadenas beta. 146 aminoácidos.
o 15 residuos = que mioglobina. Histidina proximal F8, distal E7,
oxígeno. Residuos hidrofóbicos en Hemo. Estabiliza la estructura 3ª.
o Mioglobina codo F-G 5, isoleucina.
o Hemoglobina. F-G 5, valina. Cambio de conformación con O2.
Regiones que conectan subunidades.
Diferencias estructura secundaria.
o 70% aminoácidos hélice alfa. = que mioglobina.
Diferencias estructura terciaria.
o Mioglobina 8 segmentos. Hb con 8 segmentos B y 7 alfa. Giros =
mioglobina.
Estructura cuaternaria.
o Grupo hemo, bolsa hidrofóbica (hacia afuera). 4 cadenas tetraédricas.
Más fuerte la interacción alfa-beta que alfa-alfa o beta-beta. Se
disocian como alfa1-beta2 y alfa2-beta1. Enlaces de H. Conformación.
Fortaleza alfa-beta. Enlace salinos. Se rompen al oxigenarse. Grupo
Hemo. 80 interacciones hidrofóbicas. 18 aminoácidos y protoporfirina.
Enlaces de H y salinos.
-
Mecanismo de unión de O2.
o Condiciones.
 Hemoproteína
 Fe2+ reducido.
 Afinidad con O2.
o Oxígeno que no oxida al hierro. Envoltura hidrofóbica. Enlace
coordinado.
o Hemoproteína. Libera O2 en función de la demanda. Depende de la
concentración extracelular. Proporcional a la presión parcial.
Saturación de O2.
Conformación débil Hbt. Tensa. Desoxi Hb.
Conformación fuerte. Hbr. Relajada. Oxi Hb.
o Comportamiento de unión Hb. Alosterismo. Se une el ligando,
modifica la afinidad de las otra subunidades por el mismo ligando.
Interacciones cooperativas entre distintas subunidades. Se une al
primer oxígeno y aumenta la afinidad para coger los demás.
o Cambio de conformación. Estados múltiples. Diferentes estados en la
misma conformación. Cada subunidad al oxigenarse provoca un
cambio en la estructura terciaria. Se va acumulando tensión. Se
produce un cambio de conformación cuando un hemo de cada dímero
alfa-beta está oxigenado. 2 O2 mínimo.
Alfa 1 Beta 1
O2
O2
Beta 2
Alfa 2
O2
Tensionada
-
O2
Relajada
Cambios conformacionales en la estructura 3ª
o Átomo Fe2+. Histidina proximal. Desoxigenado, por encima del plano
del anillo (cúpula). Pentacoordinación. Mayor radio. Estable
termodinámicamente. F8 His distal, impedimento estérico. gira 8º
respecto al anillo. La valina FG5 tiene una posición determinada.
Al oxigenarse, O2 en la 6ª posición de coordinación. Se libera energía.
Fe2+ al centro del anillo. Radio más pequeño. F8 His perpendicular al
anillo. Se desplaza todo el segmento F, y la valina FG5 se desplaza. La
valina E11B está próxima a la unión del O2. Cambian los enlaces de H.
Puentes salinos. Se desestabiliza alfa-beta y rota un dímero 15º sobre el
otro. Desplazamiento de traslación. Se acercan las cadenas beta, se
estrecha la cavidad central. Un hemo de cada dímero oxigenado.
Alosterismo. His 146 y Asp 94.
-
Efectores alostéricos. Regulan la actividad. Estabilizan la desoxihemoglobina
(forma tensionada).
o Protones. Efecto Bohr. Hemoglobina en cambios de pH. Acepta
protones y cede oxígenos. Se fijan en His 146. Al protonarse, establece
un enlace de Hidrógeno con el Asp 94 (mayor pKa). pH = 8, pulmones,
se desprotona y se oxigena, a pH 6.5, capta protones y libera O2.
Tejidos.
o Efecto CO2. Favorece la forma desoxigenada.
o Efecto del bifosfoglicerato
5 cargas negativas. Se introduce en la cavidad
central, y sólo cabe en la desoxihemoglobina. Interacción iónica con His y
Lis. Protones y CO2 actúan rápido. BPG actúa a largo plazo. Cambio
gradual de la disposición de O2. A mucha altura, el BPG libera más
oxígeno. En fumadores también es más frecuente.
-
Sangre del feto. 2alfa y 2gamma. En adulto, la His 143B interacciona con
BPG. En el feto, hay Ser 143B, menor afinidad por BPG. Capta más oxígeno,
y es menos estable la desoxihemoglobina.
Conformación. Estructura de la proteína sin romper enlaces covalentes.
Conformación estable, nativa y funcional. Estrecho margen fisiológico. 1 proteína 1
gen. 3 bases, un aminoácido. Estructura 1º, 2ª, 3ª, 4ª. Funcionalidad. En la primera
puede haber mutaciones, en las otras tres, desnaturalizaciones.
-
Mutaciones.
o Gen completo. No se sintetiza la proteína. B-talasemias. No hay Bhemoglobina.
o Una base
 Inerte. Aminoácido sin función (los hay estructurales y los hay
funcionales)
 Positiva. Mejoras, evolución.
 Negativa. Aminoácido funcional. Patologías.
Hemoglobinopatías. Anemia falciforme. Glóbulos rojos
alargados en forma de hoz. 6Bglutámico (enfermos con valina).
Hendidura. EF gira y una B de otra molécula se acopla,
formando hebras. Acoplamiento cristalino. Membrana frágil.
Capilares obstruidos. Infecciones, enfermedades.
-
Desnaturalización. Pérdida de la conformación, función y actividad óptica.
o Factores. pH extremo, Tª extrema, soluciones desnaturalizantes (urea,
clorohidrato de guanidinio, detergentes SDS). Renaturalización si
recupera la función.
Aislamiento, purificación y
secuenciación peptídica
Aislamiento y purificación
CARGA ELÉCTRICA
Electroforesis
Soporte en papel o gel (agaroso o poliacrilamida). Tampón y electrodos. Se separan
en función de la carga, pH y pI.
- pH < pI (+). Va al cátodo –
- pH = pI (o). No se desplaza
- pH > pI (-). Va al ánodo +
La muestra, con colorante, glicerol (denso, no se mezclan). Capacidad electroforética
= carga / fricción. Depende del tamaño y la forma. Más grandes y asimétricas, mayor
coeficiente de fricción. Cada banda es un tipo de proteínas. Medida del grado de
purificación de las proteínas. Técnica cualitativa.
Enfoque isoeléctrico
Electroforesis en gel con gran resolución. pI = proteína(o). No se mueven en el
campo eléctrico. Soporte con gradiente de pH, polianiones y policationes. No se
utiliza tampón. Se separan las proteínas con 0.0025 de diferencia en el pI.
Cromatografía en columna
Mezcla de moléculas disueltas por un material selectivo (adsorción).
-
Columna con gel que absorbe moléculas selectivamente (estructura)
Humedecer la columna con un tampón sin burbujas.
Mezcla de moléculas
Se abre la llave, baja la mezcla. Se adiciona tampón. Se van recogiendo
fracciones. 1ª se retiene poco, 2ª medio, 3ª mucho.
- Intercambio iónico
- Exclusión molecular
- Afinidad
Intercambio iónico. Resinas de intercambio iónico. Polianiones o policationes.
Celulosa, agarosa, poliacrilamida. Se fijan en función de su carga. Si es un
intercambio catiónico, primero sale el más negativo, y se retienen los más positivos.
Específico. Intercambio iónico de alta resolución. HPLC. Pequeñas cuentas de
una resina insoluble densamente empaquetada. Mejor resolución. Elevada presión
para que pase el líquido (paredes de metal). Se mide con la absorbancia. En HPLC
también se pueden poner resinas hidrofóbicas (no sólo con carga), y se mide la
hidrofobicidad. Salen las cargadas y se retienen las apolares. HPLC inversa.
TAMAÑO Y MASA
Centrifugación
Fuerza centrífuga. Velocidad que depende de masa, tamaño y forma. Se mide en
Svedberg. Depende de Masa molecular, número de Avogadro y factor de flotación
(densidad, volumen). Gradientes de densidad con glucosa. Cada orgánulo para en su
densidad.
Cromatografía de exclusión molecular. En prácticas.
Electroforesis en gel de poliacrilamida con SDS. Soporte tamizante. Detergente
cargado. Pasan algunas moléculas. SDS (dodecil sulfato sódico).
-
Muestra con beta mercapto etanol. Rompe disulfuro (DTT)
SDS. Desnaturaliza la proteína. solvatación. Cada 2 aminoácidos, 1SDS.
Cargas negativas. La carga proteica es despreciable, todo va al lado positivo.
Por el tamaño se separan en el tamiz. Las pequeñas avanzan más lejos.
Diálisis. Purificación y concentración de biopolímeros. Membrana
semipermeable. Poros para moléculas pequeñas. Elimina contaminantes o
cambia condiciones del tampón.
Ultrafiltarción. Es igual pero ejerciendo presión (concentración).
Afinidad
Moléculas específicas. Para “despegarla” se añaden muchos ligandos libres.
Solubilidad
Precipitación fraccionada o salina. Se separan fracciones de proteínas en base a la
diferente solubilidad. Solución salina concentrada. Con sulfato amónico precipita el
fibrinógeno (0.5M) y la albúmina (2.4M).
Homogenado, sales, intercambio iónico, exclusión molecular, cromatografía
molecular, afinidad, electroforesis. Sube la purificación, baja el rendimiento. Se
pierden proteínas.
Secuenciación
Purificación y aislamiento
Lo ya visto en el punto anterior.
Romper interacciones entre cadenas
-
-
No covalentes
o Variar el pH
o Desnaturalizar con urea, guanidinio, SDS.
Urea
Guanidinio
Covalentes
o Oxidante. Ácido perfórmico
o Reductor. B-mercapto etanol.
Para romper los enlaces disulfuro, hay que bloquear el SH.
Aislamiento de la cadena polipeptídica
Igual que el aislamiento de proteínas.
Determinar la composición de aminoácidos
-
Hidrólisis de la cadena
Separación de aminoácidos
Identificación y cuantificación.
Secuenciación de la cadena
-
-
Identificación del C-terminal
o Métodos enzimáticos. Carboxipeptidasas. Rompe selectivamente el
último enlace.
 A. Pancreática. Rompe el último si no es prolina, lisina o
arginina.
 B. Rompe el último si es lisina o arginina, y el penúltimo
distinto de prolina.
 Gamma. Herradura.
Identificación del N-terminal
o Métodos enzimáticos. Aminopeptidasas. Fragmentación de la cadena
por enzimas. Selectivas. Se deduce la secuencia
 Tripsina. Rompe si el aa que pone el carboxílico es lisina o
arginina, y distinto a prolina el siguiente
 Quimotripsina. COOH de fenilalanina, tirosina o triptófano.
Amino distinto de prolina.
 Bromuro de cianógeno. Si COOH es metionina (lactona de la
homoserina).
o Métodos químicos.
 Sanger.

Cloruro de dansilo. Detección nanomolar.

Edman. Fenil isotiocianato.
Derivado fenil idantoína del aminoácido N-terminal. Péptido acortado en una unidad.
Se puede repetir unas 10 veces.
-
Se aíslan y secuencian péptidos menores (Edman). Automatizado.
Reconstrucción de la cadena. Ordenar las menores buscando superposiciones y
continuidad. Sólo hay una solución posible.
Proteínas enzimáticas
INTRODUCCIÓN
Proteínas especializadas. Aceleran reacciones químicas. Biocatalizadores (no sufren
alteraciones). Metabolismo eficaz.
CARACTERÍSTICAS
-
Estructura. 1ª, 2ª, 3ª, 4ª. Función catalítica. No estructura, no función.
Catalizador. Participa en la reacción sin verse modificada. Sufre
modificaciones transitorias.
No modifica el equilibrio de la reacción, sólo aumenta la velocidad (cinética,
no termodinámica).
Enzimas más o menos específicas (hexoquinasa, glucoquinasa).
Condiciones fisiológicas de pH y temperatura constantes.
Conceptos
o Holoenzima. Enzima activa. Apoproteína + cofactor (grupo prostético).
o Apoenzima. Parte proteica de la holoenzima. Catalíticamente inactiva.
o Cofator. Molécula orgánica o inorgánica pequeña. Requiere a la
apoenzima.
 Iones. Cu2+, Mg2+, Zn2+...
 Coenzimas. Complejos metaloorgánicos u orgánicos.
Transportadores transitorios de grupos funcionales. Vitaminas
precursoras.
o Sustrato. Diana de la enzima. Se transforma en producto.
o Centro de fijación del sustrato. Región de la proteína con secuencia de
aminoácidos y estructura específica para el sustrato.
o Centro activo. Cadenas laterales de aminoácidos catalíticas. Puede
estar dentro del centro de fijación, fuera pero cerca en la cadena, o
lejos, pero cerca estructuralmente.
o Centro alostérico. Región de las enzimas donde se unen los efectores
alostéricos para provocar un cambio conformacional cambiando su
actividad, aumentando o disminuyendo la afinidad por el producto u
otra sustancia. Regulación enzimática (también fosforilación).
o Isoenzima. Variantes de una enzima que catalizan la misma reacción.
Distinta estructura 1ª en uno o más aminoácidos en puntos no críticos.
Se separan por electroforesis.
RELACIÓN K / V. ORDEN DE REACCIÓN
Primer orden. Un sustrato pasa a producto. La velocidad depende de la
formación de producto o degradación del sustrato por unidad de tiempo.
V = K [S]. k es la constante de velocidad. V1 = K1 [S] y V2 = K-1 [P]. En
equilibrio V1 y V2 son iguales. [P]/[S] = k1/k-1 = Keq. Si keq > 1, se forman
productos, si keq < 1, se desplaza hacia los reactivos.
Segundo orden. 2 sustratos que pasan a producto. V = k [S]2 Si S + S’ dan un
producto, V = k [S] [S’].
Diagrama de la coordenada de reacción.
-
-
E. Energía libre de una molécula en estado basal.
Gº. Variación de E libre estándar a 1 atm y 298K [ ] = 1M
Gº’. A pH = 7. Gº = nR ln keq. Si Gº’ < 1, keq > 1, k1 > k-1. Se forman
productos. Termodinámico (no cinético).
E.T. Paso obligatorio G > G basal. Grupos reactivos alineados. Cargas
inestables transitorias. Reordenamiento de enlaces. Pasa a producto. Torsión y
estructura electrónica. No estable. No es un intermedio de reacción.
Ea. G que adquieren las moléculas para llegar al E.T. Barrera de energía. A Ea
más baja, mayor velocidad. Arrenius k = A e –Ea/Rt. Menor Ea, mayor k. Por la
ecuación de deduce que aumenta k si baja Ea o si aumenta la temperatura. La
Ea se disminuye por enzimas (evolución). Si Gº’ < 0, reacción favorable.
PRINCIPIOS DEL PODER CATALÍTICO
Las reacciones ocurren en distintas etapas transitorias. Intermedios de
Reacción.
S + E --> E-S --> E-P --> E + P Ocupan mínimos en el diagrama
de la coordenada de reacción, y son estables. En E.T. hay enlaces formándose y
otros rompiéndose, en intermedio de reacción (I.R.) los enlaces están formando
una molécula estable transitoria.
-
-
Reducción del E.T.
o Activar al sustrato. Interacción de S con grupos funcionales
catalíticos y cofactores. Ruta de menor energía.
o Disminuir Ea. E de fijación liberada al formar E-S. Interacciones
débiles no covalentes. Diferencia de la catálisis biológica con la
química. Enlaces de hidrógeno, interacciones iónicas, Van del
Waals. Estabiliza el sustrato, baja la Ea.
 Cerradura y llave. Complementariedad estructural al
sustrato. Se acomoda en el centro de fijación. Explica la
especificidad, no la catálisis.
 Holdene 1930, Pauling 1946. Estructura complementaria al
sustrato en el E.T. Al principio no es complementaria.
 Koshland 1958, ajuste inducido. Interacciones E-S (ya
unido). Cambio conformacional de la enzima. Enzima
complementaria en el estado de transición después de la
formación del complejo E-S (ya unidos). Grupos
funcionales, orientación óptima. Máxima liberación de G.
Conclusiones
o Poder catalítico. G liberada por interacciones débiles.
Especificidad y catálisis.
o Interacciones óptimas en el E.T. Sitios de fijación complementarios
al E.T. no al sustrato “per se”.
Cinética enzimática
REACCIONES CON UN SUSTRATO
Velocidad Vo. Velocidad en un tiempo tan corto que [S] es constante. [S] >> [E].
[E-S] es constante. Estado estacionario. Cinética estacionaria de Mikaelis y Menten.
Vo es proporcional a [S]. Vo max cuando todos los puntos de
fijación están saturados.
Postulados.
- Reacción en dos pasos.
- Vo en estado estacionario
- Etapa limitante de velocidad k2. Casi no hay P, no revierte. Vo = k2 [E-S]
pero es difícil de medir [E-S]
En el punto 1 de la gráfica, predomina El, [S] << km. Vo = Vo max [S] / km
En 2, Vo = Vo max [S] / km + [S]
En 3, Vo = Vo max [S] / [S] Km es la concentración de sustrato cuando se
alcanza ½ de Vo max. Se alcanza la Vo max con 10km. Afinidad.
- Transformaciones de la ecuación
o Lineweaver y Burk. Toma inversas.
-
-
-
-
Significados de km. Manteniendo las condiciones establecidas
o Medida de la afinidad. Km = k-1 + 2 / k1 Si km es alta, hay baja
afinidad (se disocia más que formarse) y viceversa.
o [S] cuando ½ Vo max. A mayor km, más sustrato se necesita para
alcanzar ½ Vo max. En laboratorio se trabaja a Vo max siempre.
Constante de catálisis. Constante de velocidad de primer orden que describe la
velocidad del paso limitante de cualquier reacción enzimática a saturación.
kcat = Vo max / [Et] Nº de moléculas de sustrato convertidas en producto por
unidad de tiempo por una sola molécula de enzima cuando está saturada por el
sustrato.
Eficiencia catalítica de una enzima. Vo = Vo max [S] / km [S] ;
Vo max = kcat [Et]; Vo = kcat [Et][S] / km [S] ; como km >>> [S],
Vo = kcat [Et][S] / km. Vo = (Kcat / km) [Et][S]. Kcat / km es una constante
de segundo orden. Valor máximo a alcanzar para que se de la reacción.
Frecuencia con la que pueden colisionar E y S. Velocidad e difusión del
sustrato al centro de fijación de la enzima.
Concentración de una enzima. nº moléculas enzimáticas (o masa) / volumen o
peso
Actividad enzimática. Formación de producto / tiempo o degradación del
sustrato / tiempo. AE en micromoles / min
Actividad enzimática específica. AEE en micromoles / min mg. Al enriquecer
una proteína, aumenta la AEE. La riqueza es AEE / AEE original. Baja el
rendimiento pero aumenta la purificación. (por ejemplo, separación por
precipitación salina, diálisis, cromatografía..). Electroforesis con gel de
poliacrilamida con SDS...
REACCIONES BISUSTRATO
Reacción simultánea o escalonada. Un sustrato fijo, otro saturado.
Mecanismos
- Secuencial
o Ordenado
o Desordenado (Al azar)
- No secuencial “Ping-pong”.
Secuencial
Ordenado. Orden obligado. Se une el sustrato conductor (complejo binario) que se
une al segundo y forma un complejo ternario. Los productos se liberan en orden (no
necesariamente el mismo orden que la unión de sustratos). Deshidrogenasa. El
coenzima (cofactor) NADH (conductor).
No es un grupo prostético. Entra y sale. LDH es la apoenzima, NAD+ el cofactor
(coenzima). Primero se une al NAD+ y forma el complejo LDH-NAD+; al unirse al
lactato forma LDH-NAD+-LACTATO, se genera LDH-NADH-PIRUVATO, y se
liberan como LDH + NADH + PIRUVATO.
Desordenado. No hay un orden obligado. Cualquiera en primer lugar, pero es
secuencia.
No secuencial
Desplazamiento doble o ping-pong. Oscila entre dos sustratos. No hay complejo
ternario.
E + S1 --> ES1 --> E’P1 --> E’ + P1 (enzima modificada)
E’ + S2 --> E’S2 --> EP2 --> E + P2. Transaminasas. (Aminoácido-cetoácido).
Factores que afectan a la
velocidad enzimática
Ph
Estado de ionización de los aminoácidos. Interacción E-S. Velocidad
- Aminoácido del centro activo. Asp, Glu, Lis, Arg, His, Cis.
- Aminoácido fuera del centro activo. Centro de fijación
- Aminoácido fuera de ese entorno. Estabilidad estructura. Desnaturalización.
- Modificar al propio sustrato.
Hay una velocidad óptima para cierto margen de pH (campana de Gauss).
Temperatura
Temperatura óptima para cada enzima. Hay una activación térmica, y pasada la
temperatura óptima se produce la desnaturalización.
-
Coeficiente de temperatura. Factor que expresa el aumento de velocidad con
cada incremento de 10ºC
Temperatura crítica de inactivación. Temperatura a la que mantenida una
enzima durante una hora se reduce la AE en 50%.
Inhibición encimática
-
Por producto
No por producto
o Reversible. Unión no covalente. A veces hay unión no covalente
irreversible.
 Competitivo. S e I al mismo punto. Km aumenta, Vo baja,
Vo max =
 No competitivo.
 Pura. Km =, Vo baja, Vo max baja
 Acompetitiva. km baja, Vo baja, Vo max baja.
o Covalente. Tóxicos y venenos. Irreversible.
POR PRODUCTO
Reacción reversible. Enzima con parecida afinidad por producto y sustrato. El mismo
producto es el inhibidor del sustrato.
NO POR PRODUCTO
Reversible
Competitiva. Inhibidor con parecida estructura que el sustrato. compiten por el
mismo centro de fijación.
Vo max = ; Vo baja ; km aumenta
Desintoxicación. Metanol (anticongelantes) forma con alcoholdeshidrogenasa
formaldehído, que es tóxico y produce ceguera. Se inyecta etanol en vega, que compite
por la enzima (acetaldehído).
Las sulfamidas (antibacterianos) impiden la síntesis de ácido fólico bacteriano,
compite con el Ácido para amino benzoico.
No competitiva. No bloquea la fijación del sustrato. Se unen por lugares distintos.
No se contrarresta con concentraciones crecientes de sustrato.
Vo baja; Vo max baja; km =
-
Acompetitiva. El inhibidor sólo se une al complejo E-S.
Irreversible
Unión covalente a determinados aminoácidos de la enzima (aminoácidos esenciales).
Centro activo o centro de fijación. toxinas y venenos. Centro catalítico de la enzima.
Quimotripsina. 195 fundamental. Diisopropil fluorofosfato.
Inhibición suicida
Irreversible. No reactivas hasta unirse al centro activo de la enzima. Al unirse,
comienza la reacción. El sustrato se transforma en otro compuesto que se une
covalentemente a la enzima y la inactiva irreversiblemente.
Regulación alostérica
ENZIMA REGULADORA
Metabolismo. Reacciones en cadena (rutas metabólicas). El producto de una es el
sustrato de la siguiente. La reacción más lenta es la que determina la velocidad global de
la ruta (etapa limitante). Regulan la vía, y a la vez, están reguladas por otros
mecanismos.
- Control alostérico
- Modificación covalente
- Proteínas control
- Escisión proteolítica irreversible.
Están al comienzo de la ruta para evitar gastos innecesarios.
Control alostérico
Enzimas alostéricas. Unión reversible no covalente a un metabolito regulador
(efector alostérico). Se une por una zona distinta del centro activo y del centro de
fijación. Produce un cambio conformacional que aumenta o disminuye su actividad.
Tipos:
- Homotrópicas. El efector alostérico es el propio sustrato.
- Heterotrópicas. Distinto efector.
o Tipo k. Varía la afinidad
 Efector +: Aumenta Vo, aumenta Vo max, km baja
 Efector -. Baja Vo, baja Vo max, km aumenta.
o Tipo V. Varía la velocidad de disociación
 Efector +. Aumenta Vo, Aumenta Vo max, =km
 Efector -. Baja Vo, Baja Vo max, =km
Características
- Estructura de las enzimas alostéricas. No tienen cinética mikaeliana. Son
mayores y complejas. Oligoméricas. Tienen más de una subunidad,
protómeros. Subunidades reguladoras y otras subunidades catalíticas. En la
catalítica se une el sustrato y en la reguladora el efector.
- Propiedades cinéticas. Relación velocidad y concentración de sustrato. Es
parecido a la hemoglobina, curva sigmoidea. Interacciones cooperativas entre
subunidades proteicas. Cambio estructural de una subunidad, que varía las
adyacentes. Interacciones débiles.
o Homotrópicas. Curvas sigmoideas.
o Heterotrópicas.
-
En tipo K, la Vo max se mantiene más o menos igual, y aumenta o
disminuye la km. En tipo v, la km es la misma y aumenta o disminuye la
Vo max.
Ejemplo de enzimas
o Retroinhibición. Receptor alostérico, punto final de la ruta. Inhibe a la
primera enzima de la ruta. (El final inhibe al comienzo).
o Proteínquinasa A. Fosforila. Modulada por AMPc positivo. 2 unidades
reguladoras y dos catalíticas. Cuando se une el AMPc a las
reguladoras, dejan libre el centro de fijación de las catalíticas y las
activan. Cascadas de señalización (el AMPc viene de otras vías).
Regulación por modificación covalente
Unión covalente a la enzima reguladora. Adenosinmonofosfato, uridinamonofosfato,
adenosinadifosfatoribosa, metilo.
-
Fosforilación.
-
Adenilación
-
Uridilación. Igual que la adenilación, pero con uracilo.
ADP-ribosilación. Adenosina difosfato ribosa.
-
Metilación.
-
Ejemplo de regulación por fosforilación.
- Escisión proteolítica. Activa una enzima puntual. Generación por un precursor
inactivo (proenzima o zimógeno). Una escisión origina la enzima activa. es
irreversible, queda el centro activo libre. Tripsinógeno y quimotripsinógeno dan
tripsina y quimotripsina.
Clasificación de enzimas y
coenzimas
Enzimas
Clases, subclases, sub-subclases y nº orden. 4 dígitos.
OXIDORREDUCTASAS
Reacciones redox. Hidrógenos (1 H+ y 1 e-).
Deshidrogenasas. Eliminan átomos de H. Reductor oxidante. CH2OH,
CH2-CH2, CH2-NH2, CH2=NH, NADH, NADPH.
-
Oxidasas. Oxígeno. Coge H del sustrato. Glucosa a glucanolactona.
O2 --> H2O2
Oxigenasas. Se ceden O2. Monooxigenasas, dioxigenasas...
Peroxidasas. El H2O2 pasa a 2H2O mientras que NADH pasa a NAD+.
Catalasas. 2H2O2 --> 2H2O + O2.
TRANSFERASAS
Transferencia de grupos funcionales. Aminotransferasas, aciltransferasas,
fosfatiltransferasas, glucosiltransferasas. También se pueden llamar transaminasas...
etc.
Quinasas. Transferencia de gamma fosforilo del ATP (nucleósido trifosforilado) a
un aceptor.
HIDROLASAS
Ruptura de enlaces por transferencia de agua. C-O, C-S, C-H, P-O. Enlaces
peptídicos. (Ácido y amino separados). Esterasas (éster), peptidasas (peptídicos),
glucosidasas (glucosídicos).
LIASAS
Adición de grupos a dobles enlaces o viceversa (forma dobles enlaces). Agua,
amoniaco. Fumarato a L-malato.
ISOMERASAS
Grupo heterogéneo de enzimas. Cis-Trans. Ceto-Enol. Aldosa-Cetosa. Mutasa. de 2
fosfoglicerato a 3 fosfoglicerato.
LIGASAS
Formación de un enlace entre dos moléculas, con la energía del ATP.
-
Sintetasas. C-C, C-S, C-O, C-N. Condensación asociada a ATP.
Carboxilasa.
Coenzimas
Derivadas de vitaminas por lo general. Acción catalítica de proteínas.
Nicotinamida
Derivan de vitaminas. Cataliza la transferencia de H + y e-.
Oxidado
NAD+
NADP+
Reducido
NADH + H+
NADPH + H+
Reacciones Redox. Dinucleótido de nicotinamida y
adenina. El otro es dinucleótido de nicotinamida y adenina
fosfato.
Transportador intracelular de hidrógenos
Riboflavina
Derivan de la vitamina B2. Coenzimas redox. Como nicotinamidas. FMN y FAD.
Oxidado Medio Reducido
FMN
FMNH· FMNH2
FAD
FADH· FADH2
Derivados del ácido fólico
Dihidrofolato y tetrahidrofolato. Transferencia de grupos de un carbono. Anemia
megaloblástica.
Cobamida
Vit. precursora la cobalamina (cobalamida). Cobalto y amidas. Vit. B12.
Metilcobalamina. Anemia perniciosa. Degenera el sistema nervioso.
S-Adenosin metionina
Donador fisiológico de metilos. Adenosilo del ATP al S- de la metionina.
La homocisteína capta un metilo de la cobalamina y forma metionina (precursor).
Acuocobalamina. Única vía donde no interviene la S-adenosin metionina.
N5 metil tetrahidrofolato --> VitB12 metilo --> Homocisteína --> Metionina.
Coenzima A
Vitamina precursora, ácido pantotémico. Adenosin trifosfato pantoteína. Se
trifosforila (2 en 5 y uno en 3).
Ácido lipoico
Redox y transportador de acilos. 6-8 ditío octanoico.
Biotina
Coenzima de carboxilación. (Ya vista en el paso de piruvato a oxalacetato).
Piridoxal fosfato
Derivado de la piridoxina (PLP).
Tiamina pirofosfato
Membranas
Definen límites celulares y compartimentos. Impermeabilidad iónica y polares.
transporte. Transformaciones energéticas. Fosforilación oxidativa en la mitocondria.
ATP sintasa. Comunicación intercelular (transducción). Receptores. Señal,
interactúan y se activan enzimas. Efecto celular.
COMPOSICIÓN
Lípidos, proteínas y glúcidos (unidos a lípidos y proteínas). La proporción depende
del tipo de membrana y la función. Mielina (con lípidos, hidrofóbicos) y en células
(proteínas de transporte).
Composición
- Fosfolípidos
o Glicerofosfolípidos
o Esfingofosfolípidos
- Glucolípidos. Esfingoglucolípidos.
- Esteroes. Colesterol
Lípidos
FOSFOLÍPIDOS
Fosfato que esterifica un alcohol.
Se esterifican con ácidos grasos.
Ácido fosfatídico
El resto se esterifica con un aminoalcohol en el fosfato.
Si x es la colina, da fosfatidilcolina.
Cefalinas
Fosfatidil serina
Fosfatidil inositol
Fosfatidil glicerol. Sustituido con un glicerol más en el fosfato.
Cardiolipinas. Difosfatidilglicerol.
Si en vez de glicerol, tienen esfingosina
Se esterifica...
GLUCOLÍPIDOS
Glucoesfingolípidos. Sin fosfato. Carbono 1 de la carbamida.
-
Azúcares neutros. Cerebrósicos (glucosa y galactosa)
Ácido N-acetil neuramínico. Gangliósidos.
Glucocerebrósido
Sulfátido
Galactocerebrósido
Gangliósidos
Ácido N-acetil neuramínico.
Muy polar, exterior de la membrana
ESTEROLES
Esquema general
Proteínas
Variadas, polifuncionales. Rodopsina (ojos), transporte de electrones en
mitocondrias.
- Integrales. Intrínsecas. Unidas a la membrana Una o más regiones con
aminoácidos hidrofóbicos. Atraviesan los 3nm de la membrana. Hélice alfa.
Enlaces de hidrógeno intracatenarios. Estabilización. Interacción con los R de
los acilos de los fosfolípidos de membrana. Se liberan por la destrucción de
interacciones hidrofóbicas. Detergentes (micelas). Disolventes orgánicos.
Agentes desnaturalizantes. Son insolubles. Los residuos glucosídicos están en
el exterior. En el interior la parte polar (canales, transporte).
o Adhesión. Anclaje a otra célula o a la matriz extracelular.
 Integrinas. 2 sub alfa y 2 beta. 14 alfas y 8 betas.
Combinaciones. Unión al calcio. Se unen al colágeno.
 Cadherinas. 4 calcios. Unión intracelular.
 Selectinas. 1 calcio.
o Transportadores. Canales iónicos (polares)
o Receptores. NT, hormonas, factores de crecimiento etc.
o Fosforilación oxidativa. Respiración mitocondrial.
o Reconocimiento celular. Antígenos. sistema inmunitario.
o Fusión. Fusión de membranas. Complejo de golgi. Vesículas.
Exocitosis. endocitosis. Infección viral, lisosomas con endosomas,
espermatozoide con óvulo, división celular.
-
Periféricas. Extrínsecas. No unión fuerte. Reversible. No hidrofóbico largo.
o Atracción electrostática. Enlaces de H con dominios hidrofílicos de las
proteínas integrales y también con cabezas polares. Se separan con
cambios de pH, fuerza iónica y urea (desnaturalizante, enlaces de H).
o Unidas a un lípido de membrana a través de glúcidos. Proteínas GPI.
Unidas a fosfatidil inositol.
o Isoprenoides largos o un ácido graso. Se rompe por fosfolipasas
Más soluble. Regulan enzimas ligadas a membrana. Puntos de conexión entre proteínas integrales y regiones intracelulares.
Vienen y ven. Transducción de señales. Glucoproteínas.
ESTRUCTURA
Mosaico fluido. Bicapa lipídica. Fosfolípidos y esteroles. Apolares en el interior.
Proteínas incrustadas regularmente. Interacciones hidrofóbicas.
5-8nm de espesor (los lípidos sólo ocupan 3nm). Mosaico estable fluido.
LÍPIDOS
-
-
Difusión lateral. En la misma capa de la membrana.
Noción térmica. Grupos acilo. Movimiento constante por la rotación C-C. Los
saturados se empaquetan de manera paracristalina más empaquetados, más
movimiento), los insaturados tienen menos empaquetamiento y menos
movimiento. Temperatura de fusión para pasar de paracristalino a fluido.
Estímulo celular. Flip-flop. Fosfolípido de una cara a otra.
Termodinámicamente desfavorable.
PROTEÍNAS
Membrana asimétrica (distinta composición).
-
Externa. Fosfatidilcolina y esfingomielina.
Interna. Fosfatidilinositol, fosfatidiletanolamna y ácido fosfatídico.
Con glucoproteínas es más asimétrica aun.
TRANSPORTE
-
-
-
Difusión simple. No gradiente de concentración. siempre igualado.
Independiente de energía. Las membranas biológicas son semipermeables, no
se da este caso, a excepción de O2, N2 y a veces, agua. Pasan por proteínas de
transporte (moléculas pequeñas, iones, polares). Canales integrales. Simples o
cotransporte (paralelo o antiparalelo).
Transporte pasivo Disminuyen la Ea para el paso. aumentan la velocidad.
Favor de gradiente. Reversible. No se acumula sustrato. No modifican el
sustrato, sólo lo aceleran. Interacción con el transportador. Son específicos por
interacciones y por estereoquímica. Canal hidrofílico.
o Transporte de glucosa. Transportadores GluT. El GluT1 está en el
eritrocito, el GluT2 en el hígado y el GluT4 en músculos. La insulina
trasloca vesículas desde Golgi hasta la membrana y aumenta el número
de transportadores GluT4 de los músculos.
Transporte activo. A contra gradiente. Aumenta los gradientes. Hidrólisis de
ATP, oxidación (cadena respiratoria con bomba de protones) y bien flujo
concomitante (sale una molécula contragradiente, y entra a favor de gradiente
unida a otra distinta). Depende de la concentración, de la carga, de la constante
de Faraday, y de la diferencia de potencial.
o ATPasas.
 Tipo P. Na+, K+, Ca2+
 Tipo F. H+, hidrólisis y síntesis de ATP
 Tipo V. Vacuola. Bomba H+ contra gradiente. Endosomas,
lisosomas.
o Transporte activo secundario. Se hidroliza ATP a contracorriente, y
luego entra a favor de gradiente unido a otra molécula.