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Tablas y mapas conceptuales
Autor: Maestro en CienciasBioqumicas Genaro Matus
El resumen de todo el curso, ordenado, sintetizado y jerarquizado
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FUNDAMENTOS DE
BIOQUMICA
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La bioqumica y los seresvivos:Bioqumica: Disciplina donde
interaccionan la qumica y labiologa, haciendo uso de
herramientas de fisicoqumicapara explicar la vida en trminosmoleculares y cinticos.
Su objetivo principal es descubriry describir en trminosmoleculares los procesos y los
mecanismos que constituyen lavida.
Se distingue por estudiarenzimas y caracterizar rutasmetablicas.
Ser vivo: Aquel que estaformado por al menos una clula.
Caractersticas de los seres vivos:1.Organizacin estructural y funcional,2.Membrana plasmtica.3.Compuestos por CHONSP(biolelementos).4.Biomoleculas: Ac. Nucleicos,azcares, lpidos y protena.5.Metabolismo (Ana y Cata)6.Diferenciacin.7.Irritabilidad y taxis,8.Usan ATP o anlogo energtico.
Cualidades mas evidentes:1)Capacidad de autorreplicarce.2)Permanecen ordenados en el medio.3)Adaptacin y evolucin.
Clula: Unidad mnima,
estructural, funcional, fisiolgica,evolutiva y anatmica de losseres vivos.
Estructura celular:Protenas 70%Ac. Nucleicos 15%
Lpidos 9%Azucares 5%Sales 1%
-Posee organelos con funcionesasociados.
Dos tipos estructurales:a) Procarionte (sin ncleo, gralmentepequeas)
b) Eucarionte (nucleado, ms grande yms complejo)
Entidades acelulares:-Priones (slo protena)-Viroides (slo RNA)-Virus (Ac. Nuclecos + protena ylpido)
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Bioelementos y enlacesNivel: Comentario: Elemento:
Primer nivel Los ms abundantes en todos los organismos (ms del90 %).
C,H, O, N.
Segundo nivel Mucho menos abundantes, pero se encuentran en todoslos seres vivos (5-8 %)
Ca, Cl, Mg, P, K, Na y S.
Tercer nivel Metales en pequeas cantidades presentes en todos losorganismos, pues son esenciales para la vida (1-2 %).
Co, Cu, Fe, Mn y Zn.
Cuarto nivel
Se encuentran o son necesarios en algunos organismosen cantidades mnimas (menos del 1 %).
Al, As, B, Br, Cr, F, Ga, I, Mo, Ni,Se, Si, W, y V.
Funciones:
CelularOrgansmica
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Bioelementos-biomolculasBiomolcula: Funcin Principal Funciones
SecundariasCarbohidratos Fuente principal para captacin
y almacenamiento de energa.Componente estructural de lasparedes celulares de Hongos yPlantas, adems del glucocalixde Bacterias.
Lpidos Elementos estructurales de las
membranas biolgicas.
Fuente de carbono y energa.
Protenas Elementos estructurales,enzimas, hormonas.
Acarreadores, transductores deenerga, anticuerpos,generacin de impulsosnerviosos, contraccinmuscular.
cidos Nucleicos Entidades portadoras de lacarga gentica.
Transferencia de energa ysealizacin intracelular.
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Tipos de enlace
Enlace
Electronegatividad
Electronescompartidos
o Covalente
o Inico
o
Sencillo
o Doble
o Triple
Ideal No polar Polar Coordinado
Hibridacin
o S S
o S P
o P P
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Las combinaciones del carbono con otros elementos,como el O, H, N, etc., permiten la aparicin de GRUPOS
FUNCIONALES
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Las fuerzas de atraccin intermolecular seconsideran como interacciones largas de carcterdbil y son posibles debido a las fuerzaselectrostticas que se generan entre polos opuestos,de dos molculas idnticas o diferentes.
Las fuerzas intermoleculares
a) Fuerzas Inicas
b) Fuerzas in-dipolo
c) Fuerzas dipolo-dipolo
d) Fuerzas dipolo-dipolo inducido
e) Fuerzas dipolo inducido-dipoloinducido
f) Fuerzas hidrofbicas
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BIOQUIMICABIOQUIMICA
BIOMOLECULASBIOMOLECULAS
CARBOHIDRATOSCARBOHIDRATOS
LIPIDOSLIPIDOS
PROTEINASPROTEINAS
ACIDOS NUCLEICOSACIDOS NUCLEICOS
BIOELEMENTOSBIOELEMENTOS
Es la ciencia que estudialas reacciones qumicasde los seres vivos
Es la ciencia que estudialas reacciones qumicasde los seres vivos
ENLACES QUIMICOSENLACES QUIMICOS
IONICO
IO
NICO
CO
VALENTE
CO
VALENTE
M
ETALICO
METALICO
CARGAS ELECTRICASCARGAS ELECTRICAS
ELECTRONEGATIVIDADESMUY DISTINTAS
ELECTRONEGATIVIDADESMUY DISTINTAS
COORDINADO :IDEAL
POLARNO POLAR
No hay carga neta
COORDINADO :IDEAL
POLARNO POLARNo hay carga neta
Modelo dela nube o
del marde electrones
Modelo dela nube o
del marde electrones
Clula Caractersticasde seres vivos.Clula Caractersticasde seres vivos.
Fuerzas intermolecularesElectrostticas e
Hidrofbicas
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Reacciones en la clula =Metabolismo
Concepto: Definicin: Funciones y caractersticas:
Metabolismo Conjunto global dereacciones qumicas queocurren en un ser vivo.
1.Obtener energa qumica del entorno.2.Adquirir materiales del entorno y hacerlos propios.3.Transformar los precursores monomricos enpolmeros.4.Construir un mapa metablico dinmico en cadaestado celular.
Catabolismo Conjunto de vasdegradativas para obtenermateriales y energa.
Degradativa, oxidativa, generador de energa, aportamateriales, vas convergentes.
Anabolismo Conjunto de vas sintticasque consumen energa ymateriales del catabolismo.
Sinttica, reductora, consumidora de energa, vasdivergentes.
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Reacciones qumicas: Se pueden clasificar con base en doscriterios:
Molecular. Considerando el nmero demolculas que deben reaccionar para formarlos productos.
Uni-uni; Uni-Bi, Bi-Bi, etc.
Cintico (velocidad). Segn la dependenciade la velocidad de la reaccin y laconcentracin de los sustratos.
Orden 1: la velocidad depende de la conc de un sustrato. Orden 2: la velocidad depende de la conc de 2 sustratos.
Pseudoprimer orden: Es bimolecular pero la velocidaddepende de la conc de un sustrato. Orden cero: la velocidad es independiente de la conc de
cualquier sustrato.
Se pueden clasificar con base en doscriterios:
Molecular. Considerando el nmero demolculas que deben reaccionar para formarlos productos.
Uni-uni; Uni-Bi, Bi-Bi, etc.
Cintico (velocidad). Segn la dependenciade la velocidad de la reaccin y laconcentracin de los sustratos.
Orden 1: la velocidad depende de la conc de un sustrato. Orden 2: la velocidad depende de la conc de 2 sustratos.
Pseudoprimer orden: Es bimolecular pero la velocidaddepende de la conc de un sustrato. Orden cero: la velocidad es independiente de la conc de
cualquier sustrato.
Son cambios,transformaciones orearreglos a nivel molecularde la materia Implican laformacin o ruptura deenlaces.
Son cambios,transformaciones orearreglos a nivel molecularde la materia Implican laformacin o ruptura deenlaces.
Reactivos Productos (irreversibles)Reactivos Productos (reversibles)
En las reacciones reversibles hayconcentraciones de reactivos yproductos que conducen alequilibrio (igualdad en lasvelocidades de aparicin de
productos y reactivos).Keq = [C] [D]
[A] [B]
En las reacciones reversibles hayconcentraciones de reactivos yproductos que conducen alequilibrio (igualdad en lasvelocidades de aparicin de
productos y reactivos).Keq = [C] [D]
[A] [B]
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PRINCIPIOS DE
TERMODINMICA
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Disciplina que se encarga de estudiar la interacciDisciplina que se encarga de estudiar la interaccin den de
la materia y la energla materia y la energa a nivel macrosca a nivel macroscpico.pico.
Ley cero Primera ley Segunda ley Tercera ley
2 cuerpos condistinta
temperaturatienden a
homogeneizarsu energa
cintica
La energa nose crea ni se
destruye solose transforma o
transfiere
Tendencia delos sistemas a
entrar enestados de
mayor desorden(entropa)
La entropa esnula en el cero
absoluto
SistemasSistemas
Conjunto ordenado de elementoscuyas propiedades se interrelacionan
Fronteras Clasificacin
Trmicas y adiabticas
Permeables eimpermeables
Rgidas y mviles
Heterogneos
Homogneos
Aislados
Intercambia materiaenerga y trabajo
No intercambiatrabajo, energa ni
materia
Intercambia trabajo,energa pero no
materia
Abiertos
Cerrados
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Termodinmica: Tabla integrativaConcepto: Definicin: Valores: Tipo de reaccin: Nombre:
Energa librede Gibbs (G)
Mxima cantidad de energadisponible para realizar un trabajo.Seala si requiere o libera energa.
G >> 0 (+)Keq 1
Espontnea Exergnica
Keq = Prod / React G = 0Keq = 1
Isorgnica
Entalpa Calor liberado durante una reaccinqumica (presin constante).
H + Entlpicamente nofavorecida
Endotrmica
U = q-w = U + P VU = q = H (si PV es despreciable)
H - EntlpicamenteFavorecida
Exotrmica
H = 0 Isotrmica
Entropa Medida de desorden. S + Entrpicamente
favorecida
Incrementa el
desorden
S = qp rev/ T S - Entrpicamente nofavorecida
Disminuye eldesorden
S = 0 No cambia el orden
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EL AGUA EN BIOQUMICA
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1. Soporte o medio de solvatacin (solubilizacin ydispersin) donde ocurren las reaccionesmetablicas.
2. Amortiguador trmico (clula, organismo, sistema,bioma, planeta).
3. Transporte de sustancias polares y aislamiento deentidades apolares.
4. Regulador del equilibrio hidroelctrico.5. Lubricante, amortiguadora del roce entre rganos.6. Medio de circulacin que favorece la turgencia.7. Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos.8. Puede intervenir como reactivo en reacciones del
metabolismo, aportando hidrogeniones (H+) ohidroxilos ( OH - ) al medio (papel bivalente
anftero).9. Alta constante dielctrica.10. Genera eventos de smosis (flujos de agua a
favor de un gradiente).
FUNCIONES DEL AGUA
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El agua en el cuerpo humano
Tejido: Proporcin de agua
en el tejido (%):
Pulpa dentaria 0.2
Esmalte dentario 10
Esqueleto 22
Tejido adiposo 30
Tejido conjuntivo
elstico
50
Piel 71
Hgado 71.4
Cerebro 73.33
Pncreas 73.68
Msculo esqueltico 76
Corazn 78
Tracto gastroin testin al 79 .07
Sangre 79
Tejido conjuntivo 80
Riones 80
Bazo 83.74
Pulmones 83.74
Tejido Distribucin
en el cuerpo (%):
Msculo 50.8
Esqueleto 12.5
Piel 6.6
Sangre 4.7
Tracto gastrointestinal 3.2
Hgado 2.8
Cerebro 2.7
Pulmones 2.4Tejido adiposo 2.3
Riones 0.6
Bazo 0.4
Resto 11
Total: 100
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El agua en el cuerpo humano
Embrin (meses): Proporcin de
agua en el
embrin (%):
1 97
2 96
3 944 92
5 87.5
6 85
7 83
8 81
Recin nacido 75
Edad (aos): Proporcin
total (%):
30-39 64
40-49 6050-59 58
60-69 55
70-79 53
80-89 52
90-99 51
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El agua como una entidad polar
Cul es la relevancia de esta entidad tetrapolar?Cul es la relevancia de esta entidad tetrapolar?
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Propiedades del agua:Concepto: Definicin:Calora Cantidad de calor necesaria para elevar en un grado la
temperatura de un gramo del cuerpo o sustancia sin que cambiede fase o estado de agregacin (en el intervalo de 14.5 y 15.5C).Calor especfico: 4.184 J/g.C.
Capacidad calrica Medida de la capacidad de absorcin de calor por una sustanciasin cambiar su estado de agregacin.
Conductividad trmica Capacidad de las molculas de agua para transferir el calor.
Calor latente detransformacin
Cantidad de calor necesario para hacer pasar una sustancia sinvariacin en su temperatura, del estado slido al estado lquido(calor latente de fusin), o del estado lquido al estado de vapor(calor latente de vaporizacin o de ebullicinebullicin-540 cal a 20C).
Constante dielctrica () Capacidad que tiene el agua para conducir una corriente elctricaentre dos placas metlicas cargadas.F = k q1 q2 / r2 F = k q1 q2 / r2
smosis Difusin del agua (flujo a favor de un gradiente).
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La estructura atmica dicta el arreglointermolecular
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La fuerza de los puentes de HDepende de:
1. La diferencia deelectronegatividades.
2. El arreglo espacial de los
tomos donadores y aceptores delos puentes de hidrgeno.
3. La distancia entre los ncleosde los aceptores y donadores.
4. El medio de solvatacin donde
ocurran los puentes.
Un tipo particular de interaccin dipolo permanente-dipolo permantente
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La tensin superficial del agua
Las fuerzas decohesinintermolecularespermiten la tensinsuperficial de lossolventes lquidos.
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La interfase agua-aire
Adems, la evaporacin absorbe energa e impide que se eleve nuestra temperatura
La clave esten los puentesde hidrgeno.
Hay unefectosinrgico,cooperativoen las redes.
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Estados de agregacin del agua
En el hielo se forman cristales con arreglos peridicos de puentes de H que establecendistancia constantes entre las molculas de agua. En el agua lquida las molculas searreciman e incrementa la densidad relativa de la sustancia (lquido asociado)
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Medio de solvatacin y dispersin
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Soluciones valoradas
Unidades: Frmula: Unidad: Obtencin:
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La presin osmtica
Presin osmtica = = i MRTdonde es la presin osmtica medida en atmsferas;i es elfactor de vant Hoff que refleja la ionizacin de los solutos;M es la molaridad de la solucin (nmero de moles / litro de solvente);R es la constante de los gases (0.082 L atm / K mol);T es la temperatura medida en K.
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Osmolaridad vsTonicidad
Osmolaridad: Medida cuantitativa de la cantidad de osmol por unidad de volumen.
Tonicidad: Medida cualitativa de la cantidad de solvente por soluto en unasolucin.
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Si se ponen eritrocitos en una solucinhipertnica, los eritrocitos se deshidratan en unfenmeno llamado crenacin.
Si se ponen en una solucin hipotnica, loseritrocitos se llenan de agua y eventualmente serompen se hemolizan-.
En una solucin isotnica, los eritrocitosconservan sus propiedades y su forma.
En algunas enfermedades como la desnutricino mal funcionamiento renal, la presin osmticaes menor y se produce edema.
En biologa tenemos membranas que sonsemipermeables o selectivamentepermeables, es decir, slo permiten el pasode algunos solutos o slo del disolvente.
El movimiento de iones o molculaspequeas a travs de membranas
selectivamente permeables se llamadilisis.
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La presin osmtica
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Distribucin del agua
Localizacin: % DE PESO CORPORAL % DE DISTRIBUCIN
Intracelular 30-40 % 42.85-57.14 %
Intersticial 15 % 21.42 %
Plasma y fluidostranscelulares
4.5 % 6.4 %
Agua total 70% 100 %
Los fluidos transcelulares incluyen los fluidos gastrointestinales,peritoneal, sinovial, lquido cefalorraqudeo, entre otros.
La composicin electroltica del lquido intracelular (LIC) y del lquidoextracelular (LEC) difiere notablemente.
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Equilibrio hidroelctrico
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TiposLiquido- LquidoLiquido- Solido
Unidades de ConcentracinUnidades de Concentracin
Disoluciones
AlgunasPropiedades
Porcentaje en masa % :% masa de soluto =masasto/(masa sto + masa dis) X 100
Molaridad (M)M = moles de sto/litro dedisolucin (mol/L)Molalidad (m). M = moles desto/ masa de dis (mol/Kg)Normalidad (N)N = No. Equivalentes sto/litrode dis. OsmolaridadOsM= osmoles/ L (mOsm/L)
Fuerza que tienen las molculasde disociarse
pH y pOHMedida de Acidez
o Basicidad
pH y pOHMedida de Acidez
o Basicidad
El logaritmo negativo de laactividad de los iones de
hidrxidopOH= log10.[OH
]
Presinosmtica
EquilibrioQumico
La necesaria para detener elflujo de agua a travs de lamembrana semipermeable
Teora clsica o deArrheniusEn disolucin acuosa: cido es una sustancia que sedisocia produciendo H+.Bases es una sustancia que sedisocia produciendo iones hidrxido,OH-.
Mezcla Homognea las partculas del soluto seencuentran dispersas entre las molculas del
disolvente.
Concentracin de iones ocationes hidrgeno [H+]
presentes en determinadasustancia
Teora de Brnsted y Lowry.cido es una sustancia capaz de
ceder un protn (a una base). Base es una sustancia capaz deaceptar un protn (de un cido).
Teora de Brnsted y Lowry.cido es una sustancia capaz de
ceder un protn (a una base). Base es una sustancia capaz deaceptar un protn (de un cido).
El agua est disociada en iones OH y H+, tenemos que:Kw = [H
+][OH]=1014
Kw es una constante conocida como productoinico del agua.Por lo tanto,
log Kw = log [H+] + log [OH]
14 = log [H+] + log [OH]14 = log [H+] log [OH]
pH + pOH = 14
Teora de LewisBases las sustancias que tienen unpar de electrones no compartidos quepueden cedercidos aquellas sustancias que soncapaces de aceptar el dobleteelectrnico
Teora de LewisBases las sustancias que tienen unpar de electrones no compartidos quepueden cedercidos aquellas sustancias que soncapaces de aceptar el dobleteelectrnico
Estado de un sistema enel cual no se produceningn cambio netoadicional
Estado de un sistema enel cual no se produceningn cambio netoadicional
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cidos y bases
Arrhenius Lowry-Brnsted Lewiscidos Toda sustancia que al
disociarse en aguagenera iones Hidronio oHidrogeniones (H3O)+
Cualquier molcula queal disociarse o entrar enuna reaccin qumica,aporta protones (H+)
Cualquier tomo omolcula que recibeelectrones (e-) alentrar en
combinacinqumica.Base Todo agente que al
disociarse en agua,genera iones oxidrilo oHidroxilo (OH)-
Cualquier reactivo querecibe protones (H+)
Cualquier materialque ceda electrones(e-).
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Ionizacin del agua
11
55
22
33
44
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Escala de pH
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cidos y bases fuertes
Aplicar log de la conc. Molar.cidos: Bases:CIDO FUERTE: aqul que se ioniza porcompleto o casi por completo, para donartodos sus protones.
El resultado de aadir un cido fuerteel agua, es un gran aumento en laconcentracin de iones hidronio.
CIDO DBIL: Se ioniza slo parcialmenteen agua para donar sus protones.
La adicin de un cido dbil al agua,
da por resultado slo un pequeo aumentoen la concentracin de iones hidronio.
BASE FUERTE: Tiene una gran atraccinpor los protones. Ion hidroxilo.
BASE DBIL: Tiene una dbil atraccin yslo un pequeo porcentaje de susmolculas aceptar protones. Amoniaco.
Si un cido es fuerte, su base
conjugada ser dbil. Mismo caso para las bases.
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cidos dbilesNo se disocian completamente en agua. Por loque para calcular el pH conviene aplicar lafrmula:
Recordar que: K i = Ka o Kb = (Keq)([H2O])
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Amortiguadores fisiolgicos:Amortiguador: pKs: Localizacin:H2CO3-HCO3- 6.1 Plasma.
H2PO4-HPO4-2 7.21 Interior celular.
HbH-Hb- y HbOH-HbO- 7.9 y 6.7 Eritrocito. Rico en Histidina.
Aminocidos (COOH-COO- y NH3-NH2) 1.98-2.28 Plasma.
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Valores normales del Eq. cido-base
pH = 7,35 - 7,45
pCO2 = 40 mm Hg
Bicarbonato = 21 - 23 mEq/l. Es elbicarbonato real que contiene la sangreanalizada.
Bicarbonato Standard = 23 mEq/l. Es lacantidad de bicarbonato que tendra lasangre si su pCO2 es de 40 mm Hg.
Buffer base = 45 - 55 mEq/l. Expresa lacantidad total de bases que contiene lasangre analizada.
Exceso de bases = +/- 2 mEq/l. Indica elacumulo de cidos o bases que se haproducido en un momento determinado.
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Compara: Alcalosis
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Compara: Acidosis
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ACIDOSIS ALCALOSIS
metablica respiratoria metablica respiratoria
Compensacin
respiratoria
Compensacin
renalCompensacin
respiratoria
Compensacin
renal
< 7.4 >7.4
HCO3- 40mm Hg HCO3- >24mEqPCO2 40mm Hg HCO3
-
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LOS 20 AMINOCIDOS
ESTNDAR
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Descripcin qumica de los -aminocidos
En la forma bipolar de un aminocido el grupo aminoest protonizado (-NH3) y el grupo carboxilo est
disociado (-COO-).
A esta forma se le llama zwiterion
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El punto isoelctrio de los a.a
Punto isoelctrico: Sitio de lacurva de titulacin donde losaminocidos no muestran unacarga neta (son neutros).
El pK se obtiene utilizando los pK quedeterminan la forma neutra del a.a.
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El punto isoelctrico de los a.a
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Devlin
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Devlin
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Mckee
Cuidado conestos errores
garrafales enlos libros.
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Leeningher
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StryerAlifticos Con azfre
Aromticos Cclicos Hidroxilados
Con carga positiva Con carga negativa y derivados
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Aminocidos:Aminocido: Caracterstica: Detalle:
G, Gly nico que no tiene carbono asimtrico(quiral).
El ms pequeo y presenta menosimpedimentos espaciales (estricos).
P, Pro Aminocido hetrocclico Iminocido, colgena (hidroxilado)
H, His Su pK es de 6.0 por tanto permiteamortiguar cambios a pH fisiolgico.
Es abundante en la hemoglobina, grupoimidazol.
C, Cys Forma puentes disulfuro en las cistinas. Es el nico mercaptoaminocido.
W, Trp Aminocido ms voluminoso, aromtico,planar y fluorescente (280 nm).
Ms conservado en la estructuraproteica.
Y, Tyr Aromtico e hidroxilado Hidroxifenilalanina.
M, Met Segundo aminocido azufrado. Iniciador de protenas (esencial).
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Olguita tena un gato llamado triptofano pues era
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a.a. Esenciales: Aquellos que un
organismo dado no puede producir encantidades suficientes para cubrir susnecesidades y debe obtener de la dieta.
a. a. No esenciales: Aquellos que unorganismo dado puede producir encantidades suficientes para cubrir susnecesidades de sntesis de protenas yde otros metabolitos.
Quines son?
Aromticos: F,WPositivos: H, K, NHidrofbicos: V, I, LHidroxilado: TIniciador: M
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EL ENLACE PEPTDICO Y
ESTRUCTURA DE PROTENAS
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El enlace peptdico
A principios de 1950 LinusPauling y Robert Coreydescubri que los enlaces C-N que unen cada dosaminocidos son ms cortosque otros tipos de enlaces C-N.
Convencin para escribirpolipptidos: NH3-COO-.
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Comparemos con enlaces orgnicos
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El enlace peptdico
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Impedimentos estricos
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Los ngulos de giro y
La posibilidad de rotacinalrededor del enlace entre elnitrgeno y el carbono a de lacadena principal constituye elngulo fi () y la rotacin entre elcarbono a y el carbono carbonlicoconstituye el ngulo psi ().
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El ngulo omega ()
El enlace peptdico es llamado tambin enlace omega () y n opermite la posibilidad de rotacin por poseer caractersticas parcialesde doble enlace.
El enlace C-N se denomina
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Los grficos de Ramachandran
Mapa de conformacin proteica para la poli-L-alanina
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Abundancia de las estructuras
Una visin complementariaacerca de la conformacinde las protenas procededel hallazgo de que losdiferentes aminocidos sepresentan con frecuencias
distintas en las -hlices,lminas y giros .
Las probabilidades de Chou y Fasman:
F = n /nc
Las probabilidades de Chou y Fasman:
F = n /nc
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La estructura primaria
La estructura primariase refiere a la secuenciade residuos deaminocidos unidos
covalentemente que soncodificados por un gen ytambin dicta lalocalizacin de lospuentes disulfuro, si loshubiere.
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La estructura secundaria
La estructura secundaria sedefine como la conformacinlocal del esqueleto deresiduos de aminocidos.
Est relacionada con elordenamiento espacial de losresiduos de aminocidosprximos entre si en lasecuencia lineal.
Algunas de estas relacionesestricas son de naturalezaregular originando unaestructura peridica.
Se incluyen en las estructurassecundarias las hlices ,lminas , giros y hlices decolgeno.
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Los motivos o estructuras supersecundarias
Los motivos o estructuras supersecundarias hacen referencia alos agrupamientos peridicos de estructuras secundarias.
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Los dominios
Los dominios se refieren las repeticiones estructuradas o peridicas de lasestructuras supersecundarias dentro de una protena.
Para algunas protenas este nivel se corresponde, es igual, al de laestructura terciaria.
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Dominios vsclases estructurales
/
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La estructura terciaria
La estructura terciaria se refiere al ordenamiento espacial de residuos deaminocidos alejados en la secuencia lineal. Algunos autores refieren quela lnea divisoria entre las estructuras secundarias y terciarias es un asuntode preferencias personales.
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La estructura cuaternaria
Las protenas que poseen ms deuna cadena polipeptdica puedenpresentar un quinto nivel deorganizacin estructural:
La estructura cuaternaria se
refiere al ordenamiento espacialde las subunidades y naturalezade los contactos mutuos queexisten entre las estructurasterciarias. Las cadenas integrantesde una protena polimricapueden ser idnticas o diferentes y
originan homo yheteropolmeros.
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Estructura supercuaternaria(supercomplejos)
CI CIVCIII CV
En la teora del estado slido de lamembrana mitocondrial interna loscomplejos estn asociadospermanentemente formandosupercomplejos
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Gigacomplejos mitocondriales
El arreglo estructural (tridimensional) de los multicomplejos F1-F0 de las mitocondrias esdictado por protenas reguladoras que conducen a la aparicin de gigacomplejos proteicos.Este es un ejemplo de orden superior a estructura supercuaternaria.
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Estructura supramolecular
bacteriophage T4
Tobacco mosaicvirus
Filamentos intermedios
microtubulosFilamentos de actina
cromtida
N d l
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No nos perdamos en losdetalles
Esto es lo que te preguntarn en el departamental
N d l
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No nos perdamos en losdetalles
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Las estructuras helicoidales
Cuando una cadenapolipeptdica experimenta un girode la misma magnitud alrededorde cada uno de sus tomos deC, adopta una conformacinhelicoidal. Para especificar losngulos y , una hlice puede
caracterizarse por:
El nmero n de unidadespptido por vuelta de la hlice,
El paso de rosca p, que es ladistancia que indica el ascenso
de la hlice a lo largo de su ejeen cada vuelta; y por El giro o quiralidad de la
cadena.
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La hlice -Dextrogira (3.613)
Es dextrgira, Presenta ngulos de torsin
= 57 y = 47 ,
n = 3.6 residuos por vuelta y p = 5.4
Producto de traslacin(avance lineal) pordipptido: 1.5
Es estabilizada por puentesde hidrgeno intra-catenarios.
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Otras hlices
Ejemplos de hlices alternativaspresentes en las protenas sonlas cintas 2.27, la hlice 3.010 y lahlice (4.410), que se describencon la notacin nm, en donde:
o n es el nmero de unidades
por vuelta y,o m es el nmero de tomos
(incluido el H) en el anillocerrado por el puente dehidrgeno.
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Las estructuras laminares
Este elemento estructural secaracteriza por que:
La cadena de polipptido estcasi totalmente extendida, y
Los puentes de hidrgenopueden formarse entre variascadenas o dentro de unamisma cadena.
Los residuos enlazadospresentan una distancia axialde 3.5
Es estabilizada por puentes dehidrgeno intra o intercatenarios.
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Resumen de las caractersticas
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Resumen de las caractersticasrelevantes de las estructuras
secundarias
Existen otras estructuras secundarias relevantes.
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Otro tipo de lminas
A classical beta-bulge in chymotrypsin
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Los giros o vueltas
Los giros o vueltas en reversa sonelementos importantes de laestructura secundaria por dosrazones:
1. Invierten la direccin de la cadenapolipeptdica principal.
2. Conectan regiones de estructura
secundaria ms regular (hlices ylminas ).
Un tipo de giro muy comn enmuchas protenas es el giro ,tambin llamado vuelta en horquilla,que conecta polipptidos en forma
antiparalela para formar estructurasen hoja Involucra cuatro residuos de
aminocidos.
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Giros
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Giros y ms giros
No todotermina all
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Los bucles
Casi todas las protenas con msde 60 residuos de aminocidoscontienen uno o ms bucles de 6a 16 residuos que no soncomponentes de hlices o dehojas y cuyas distancias entre losextremos son menores de 10 .
Los bucles pueden contenergiros de inversin son entidadesglobulares compactas porque suscadenas laterales tienden a llenarsus cavidades internas.
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Clasificacin de las protenasCriterio: Solubilidad
Albminas: solubles en agua y en sulfato deamonio semisaturado,
Globulinas: insolubles en ambos casos perosolubles en disoluciones diluidas de sales,
Escleroprotenas: que son insolubles salvo que seles destruya.
Criterio: composicin qumica Protenas simples. Cuando estn compuestas
casi exclusivamente por aminocidos,
Protenas conjugadas. Que tienen adems deresiduos de aminocidos uno o ms gruposprostticos de naturaleza glicdica, lipdica,inorgnica
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Clasificacin de las protenas
Criterio: Estructura Fibrosas. Cuando se encuentran arrolladas
longitudinalmente,
Globulares. Si toman una forma esferoidal o en ovillo.
Criterio: Funcin biolgica
Enzimas o catalizadores especficos, Inmunoglobulinas o protenas de defensa, Protenas trasportadoras y de almacenamiento, Protenas de membrana, Protenas contrctiles, Protenas de soporte mecnico, Protenas asociadas al super-empaquetamiento de DNA Hormonas, Etc.
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Niveles estructurales de polipptidosProtenas: Polmeros de residuos de aminocidos.
Enlace peptdico Enlace amida, con 40 % de carcter parcial de doble enlace.
E. Primaria Secuencia lineal de residuos de aminocidos unidos por enlaces amida(peptdicos) y puentes disulfuro. Slo esta estructura permanece luegode la desnaturalizacin trmica.
E. Secundaria Arreglo peridico de residuos de aminocidos cercanos en la estructuraprimaria. Estabilizado por puentes de hidrgeno inter e intra catenarios.
E. Supersecundariao motivo
Arreglo de estructuras secundarias.
Dominio Regin con independencia o autonoma que puede ser estructural,gentica o funcional.
E. Terciaria Estructura global del polipptido, puede incluir ms de un dominio. Esestabilizado por a) puentes de hidrgeno, b) fuerzas de Van der Waals,
c) puentes disulfuro y d) fuerzas hidrofbicas.E. Cuaternaria Arreglo estructural de ms de un polipptido (protmero).
E. Supercuaternaria Arreglos multiproteicos para eficientizar procesos metablicos(Respirosomas, Sintasomas, Supercomplejos respiratorios).
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Protenas de inters clnicoProtena: Caracterstica de inters clnico:
Albmina: Principal reguladora de la presin onctica (presin osmticaintravascular). Su disminucin se asocia a edema y prdidas de aguadel espacio vascular al intersticial.
Hemoglobina: Principal amortiguador proteico (rico en His) en los eritrocitos.Hemoprotena transportadora de oxgeno formada por cuatroprotmeros.
Insulina: Hormona de origen proteico que es hipoglucemiante y glucognico.
Fibringeno: Factor de coagulacin presente en plasma. Forma redes de fibrina.
Colgena: Protena ms abundante en el cuerpo humano, forma parte detendones, se caracteriza por la formacin de una superhlice caracterstica.
Mioglobina: Hemoprotena monomrica que sirve como el principal reservorio de
oxgeno.Inmunoglobulina G(IgG)
Implicada en la respuesta inmune humoral.
Casena: Principal protena de la leche.
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Enzimas de EscapeEnzimas de Escape
Enzima Srica Uso diagnstico
Aspartato transaminasa(AST o TGO)
La transaminasa ms utilizada para detectar el infarto almiocardio. Alcanza su mximo pico a las 48 hrs ypermance elevada durante 5 das.
Alanina aminotransferasa Hepatitis viral
Amilasa pancretica Pancreatitis aguda
Creatina cinasa Infarto del miocardio (primera en elevarse)Trastornos musculares agudos o crnicos
Fosfatasa cida Carcinoma de prstata
Fosfatasa alcalina Enfermedades seas
Lactato deshidrogenasa Infarto del miocardio y destruccin muscular extensa
Lipasa pancretica Pancreatitis agudaGamma glutamil transpeptidasa til para determinar dao heptico y cirrosis alcohlica.
Enzimas de
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Enzimas deEnsayo clnico
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CINTICA ENZIMTICA
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Qu son las enzimas?
Los catalizadores biolgicos presentan algunascaractersticas que los definen:
a) Son molculas de origen proteico (enzimas) o cidosnucleicos (RNA autocataltico-ribozima).
b) Pueden acelerar hasta 106 veces la reaccin.
c) Actan en condiciones de reaccin suaves (pH,temperatura y presin).d) Son altamente especficas de su sustrato y de la reaccin
que catalizan (no generan productos indeseados).e) Son regulables alostricamente (activadores e inhibidores).f) Son inducibles genticamente.
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La Especificidad
Por especificidad se entiende que laenzima es capaz de catalizar enforma selectiva ciertos sustratos.
La especificidad puede ser de dostipos:
Especificidad espacial oEstereoespecificidad. Referente a laquiralidad de los sustratos pues lossitios activos son asimtricos.
Especificidad geomtrica. Dondelas enzimas son capaces dereconocer las identidades de losgrupos funcionales.
Enzimas: tabla integrativa
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Enzimas: tabla integrativaConcepto: Descripcin:
Enzima simple Catalizadores biolgicos de naturaleza proteica construido slo por residuos de aminocidos.
Enzima conjugada Catalizador biolgico que requiere una molcula orgnica o un metal para ser activo.
Apoenzima Enzima inactiva.
Holoenzima Enzima + coenzima.
Coenzima Molcula orgnica de unin dbil.
Grupo prosttico Molcula orgnica fuertemente unida.
Vitamina Precursor de coenzima.
Cofactor Metal o derivado.
Metaloenzima Enzima que requiere de metal para ser activa.
Enzima activada por
metales
No requiere del metal para ser activa.
Parmetrosintrnsecos
Km: concentracin de sustrato con la que se alcanza la mitad de la Vmax.Vmax: Mxima velocidad de catlisis.Kcat: constante cataltica, constante de velocidad para generar productos.
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Vitaminas (precursores de coenzimas)
Se dividen en dos grupos principales:
A) Liposolubles: Se absorben junto conotros lpidos de la dieta en el intestinodelgado. Pueden almacenarse enclulas como los hepatocitos. Ejemplos
de estas son las vitaminas A, E D y K.
B) Hidrosolubles: Las absorbe el conductogastrointestinal junto con el agua y sedisuelven en los lquidos corporales.cantidades excesivas de estas vitaminasno se almacenan sino que se excretan
en la orina. Ejemplos de estas son lasvitaminas B y C.
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Coenzimas de inters metablico:
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Precursores de coenzimasVitaminahidrosoluble:
Importancia: Deficiencia:
Niacina Precursora del NAD+(trasportador de e-).
Causa pelagra, diarrea, dermatitis, anorexia y degeneracinnerviosa.
Pantotenato Precursora de la Ac. CoA.(Aceptor y donador de gruposacilo y acetilo)
Poco frecuente, pero se manifiesta como trastornosgastrointestinales y sensacin de quemaduras en extremidadesinferiores.
Folacina Forma al cido flico(trasmetilaciones)
Anemia megaloblstica macroctica y alteraciones cutneas.
Tiamina Precursor del TPP (implicado entranscetilaciones ydescarboxilaciones).
Beri beri, depresin mental, apata, caquexia, edema y fallacardiaca.
Riboflavina Precursora del flavin adeninmononucletido (FMN) y flavinadenin dinucletido (FAD).
Fotofobia (sensacin de quemadura y comezn en ojos).Queilosis (fisuras en las comisuras de los labios),descamacinexfoliativa alrededor de nariz y odos.
Piridoxina Precursora del piridoxal fosfato
(desaminacin, trasnsulfuraciny descarboxilacin).
Queiosis, anemia, irritabilidad nerviosa, convulsiones, debilidad,
ataxia, deterioro del sistema inmunolgico.
Ac. ascrbico Precursor del cidohexaurnico.
Escorbuto (degeneracin de cartlagos y paredes capilares),acompaado de dolor. Mal desarrollo de huesos y dientes.Mala cicatrizacin de herida. Hemorragia de encas, propensina contusiones. Anemia, debilidad y trastornos mentales.
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Cmo actan las enzimas?
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Cmo funcionan las enzimas?
Recuerda que hay tres tipos de agua:Clatrato (ordenacin semejante al hielo)Bulto (no asociada a la protena)Retenida fuertemente con la protena
Sitio de unin al sustrato vs sitio
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Sitio de unin al sustrato vssitiocataltico
C
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Corrijamos el librito
Eventos asociados a las 3 semi-reacciones:
Deshidratacin de la interfase Econ S. (liberacin de energa alentorno)
Catlisis y formacin del estadode transicin metaestable (estadoactivado).
Hidratacin de la interfase E con
P. (absorcin de energa cinticadel entorno).
Clasificacin de las enzimas:
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Clasificacin de las enzimas:
Significado fsico de los parmetros cinticos
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Significado fsico de los parmetros cinticos:
El grfico de Lineweaber-
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El grfico de LineweaberBurk
El grfico de dobles recprocos sirve para:a)Linealizar las hiprbolas de Henri-Michaelis-Menten y obtener con mayor presicin losparmetros Km, Vmax,b)Interpretar patrones de inhibicin.
Resumen de inhibidores clsicos:
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CINTICA NO HIPERBLICA
A d d i l i d Hill
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A deducir la ecuacin de Hill
Cmo? R = siguiendo los mismos principios de equilibrio rpido.
Vmax [S]n
S0.5n
+ [S]n
v =
C ti id d
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Cooperatividad
Cuando existe cooperatividad extrema, es decir cuando slo lasespecies E y ESn estn presentes, aplica esta ecuacin
Significado del nmero de Hill (n )
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Significado del nmero de Hill (nH)
Indica el nmero mnimo de sitos de unin que posee laprotena para ese ligando (el nmero entero superior al valordeterminado de n)
Si se conoce el nmero de sitios de unin que posee la protenapara ese ligando, indica el grado de cooperatividad en la unin.
Valores del nmero de Hill:
nH > 1 cooperatividad positiva
nH= 1 no cooperatividad
nH < 1 cooperatividad negativa
TRANSFORMACIN LINEAL DE LA
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TRANSFORMACIN LINEAL DE LAECUACIN DE HILL
v
(Vmax - v) = nlog[S] nlogS0.5log
Purificacin de protenas
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pTcnica: Principio o fundamento: Comentario:Dilisis: Separacin de sales y detergentes a partir
de un homogenado celular.No es un mtodo de concentracin deprotena o separacin de organelos.
Centrifugacin: Separacin de organelos celulares con baseen su densidad y fuerzas gravitatorias(menores a 30, 000 g).
Diferencial: Aplicacin decentrifugacines parciales con diferentesfuerzas.
Ultracentrifugacin: Aplicacin de campos centrfugos mayores a60,000 g (ms de 25,000 rpm).
Permite separar estructurassupramoleculares como ribozomas.
Precipitacin: Solubilidad de las protenas. Usa sales para precipitacin diferencial.
Electroforesis Movimiento de un cuerpo dentro de una
malla provocado por la aplicacin de uncampo elctrico.
El movimiento es regido por: a) el
tamao de la red de la malla, y b) lacarga, forma, densidad y tamao de laspartculas.
Cromatografa: Flujo de una fase mvil integrada por mezclade protenas a travs de una fase inmovilcon propiedades.
Filtracin en gel y exclusin molecular: En base del tamao, forma y densidadde las partculas.
Afinidad: Se basa en la unin a ligandosespecficos.
Hid fbi U ili hid fbi