Bio Qui Mica

BIOQUIMICABIOQUIMICA

DEFINICIÓN: DEFINICIÓN: ciencia que estudia la base química de la vida, ciencia que estudia la base química de la vida, las reacciones y procesos que experimenta.las reacciones y procesos que experimenta.

IMPORTANCIA:IMPORTANCIA:- - DOCENCIADOCENCIA- INVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓN- ALIMENTACIÓNALIMENTACIÓN- MEDICINA( ONDONTOLOGICA,VETERINARIA ETC)MEDICINA( ONDONTOLOGICA,VETERINARIA ETC)- INDUSTRIA INDUSTRIA - GENETICAGENETICA

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

Importancia en odontologia:- Identificar los componentes

quimícos de la célula,tejidos.- Explicar los cambios

bioquímicos y fisiológicos en el organismo.

- Explicar los componentes quimicos del diente y sus cambios

- Explicar la bioquímica de la caries y enfermedades bucales

- Explicar la composición química de los materiales dentales y sus cambios al contacto con el aparato estomatognático.

- Motivar al estudiante a la investigación.

IMPORTANCIAIMPORTANCIA

- Explicar todos los procesos a nivel molecular relacionados con la vida ejm:

- Potencial de membrana- Crecimiento y desarrollo- División celular- Metabolismo celular- Contracción muscular- Conducción nerviosa- Hemostasia etc

Bioquimica y medicinaBioquimica y medicina

- Explicar fenómenos como los trastornos genéticos:

alcaptonuria,cistinuria,albinismo,fenilcetonuria,fibrósis quística.

- Trastornos del metabolismo: diabetes miellitus,atero-esclerosis, cancer,hipovitaminosis discrasias sanguineas trastornos genéticos,cromosó- micos,degenerativos,etc. (errores congénitos del

metabolismo)

BIOQUIMICA: divisiónBIOQUIMICA: división

1.-Bioquimica estática: - estudia la composición química de la materia viviente como los principales elementos para la vida: vitaminas, minerales:Na,Cl,K,Ca Mg,Cu,Zc,F,He,etc aminoácidos ácidos grasos carbohidratos

Bioquimica dinámicaBioquimica dinámica

- Estudia las transformaciones de los principales nutrientes u oligoelementos en la vida, ejemplo

- Bioenergética- metabolismo de carbohidratos.- metabolismo de lipidos- metabolismo de proteínas - metabolismo de

vitaminas y minerales

ENLACES BIOQUIMICOSENLACES BIOQUIMICOS

BIOELEMENTOSBIOELEMENTOS

BIOMOLECULAS:BIOMOLECULAS:

- DNA:herencia,sintesis(transcrip- ción.- RNA:sintesis proteíca(traslación)- Proteínas:enzimas y estructuras - carbohidratos:fuente de energía y estructuras.- Lipidos:fuente de reserva energética formación de membranas hormonas,mediadores etc.- proteìnas:estructuras,enzimas hormonas.

Composición química normalComposición química normalvarón de 65 kgvarón de 65 kg

Proteinas: 11 K 17.0%

Grasas: 9 13.8%

azucares: 1 1.5%

Agua 40 61.6%

Minerales 4 6.1%

Obtención de moléculasObtención de moléculas

- Fraccionamiento sub-celular: extracción,homogeneización,

centrifugado.- Extracción:soluciones iso-osmóticas,Ph 7.4- Homogeneización: rotación controlada del agitador.- Centrifugación:subfracciona-

miento del contenido de un homogenado por centrifuga –

ción,3 pasos de centrifugado

AGUAAGUA

Agua y PhAgua y Ph

Importancia biológica:- Homeostasis líquido intracelular: 55 a 65% líquido extracelular: 25%- Regulación del equilibrio hídrico depende del hipotalamo y hormona antidiurética (evitar hipo o hipervolemia).

Agua y Ph Agua y Ph

- el agua es un solvente biológico ideal

- Tiene forma de tetraedro con orbital

2sp3- El agua es bipolar:polar y

apolar.- Forman puentes de

hidrogeno en azucares,liídos,proteínas

- Tienen 3 estados fisicos. gas,liquìdo,sòlido.

AGUAAGUA

Agua; propiedadesAgua; propiedades

• Propiedades • Masa molar: 18 gr.• Punto de fusión: O° C. ( a 101.325 KPa o 1 Atm ) • Punto de ebullición: 100°C. ( a 101.325 KPa o 1Atm ) (Descargar tablas de

valores) • Densidad a 3.98°C = 1g/cm3• Densidad sólido 0.8 g/ cm3.• Molécula polar y diamagnética• Calor específico : 1 cal / g.ºC a 20ºC• Calor de fusión : 79 cal / g. ºC a 20ºC• Calor de evaporación : 540 cal / g, ºC a 20ºC• Tensión superficial : 73 dinas/ cn3• La mayoria de las propiedades dependen de los enlaces puente de

hidrógeno : Punto de fusión, punto de ebullición, densidad, calor específico,calor de fusión, tensión superficial , de fácil interpretación como así tambien la acción disolvente, fuerza de cohesión y de adhesión que plantearemos

pHpH

Sorensen en 1909 define el Ph como ¨logaritmo negativo de la concentración de hidrógenos:

pH= -log (H+)

Los ácidos: son donadores de protònes

Las bases: aceptores de protònes

GRUPOS FUNCIONALESGRUPOS FUNCIONALES

- ALCANOS : R-CH4- ALQUENOS :CH2=CH2- ALQUINOS :CH=CH- ALCADIENOS :CH2=C=CH2- ALDEHIDOS :R=CH2- CETONAS :R=c=R- AMINAS :R-NH3- AMIDAS :R=NH2- AC CARBOXILICOS R:COOH- ETER :R=O=R- ESTER R-COO-R- TIOESTER :R-S-R

5. Introducción al estudio de los Hidratos de Carbono o Glúcidos.Monosacáridos y Derivados

Hidratos de carbono o Glúcidos

- Polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas (compuestos polihidroxicarbonílicos)

- Sus derivados por oxidación, reducción y sustituciones diversas

- Sus oligómeros y polímeros por unión de los anteriores mediante enlaces glicosídicos

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

C

CH2OH

O

H

D-Glucosa

CH2OH

C O

C

C

C

CH2OH

HHO

OHH

OHH

D-Fructosa

C

CH OH

CH2OH

OH

D-Gliceraldehido

CH2OH

C O

CH2OH

Glicerona(Dihidroxiacetona)

Polihidroxialdehidos Polihidroxicetonas

CH2O

C O

C

C

OHH

OHH

CH2O P

O

O-

O-

P

O

O-

O-

D-Ribulosa (1,5) bisfosfato

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

COOH

Ácido Glucónico

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

CH2OH

Sorbitol

Derivados

Oxidación Reducción Sustitución

O

H

OH

OH

H

H

CH2OH

H

O

HO

H

OH

CH2OH

H O

OH

HOH

H

HO

H

OH

OH

H

H

CH2OH

H

OH

OH

H

OH

OH

H

H

OHH

CH2OH

n

O

CH2

HH

OHH

OH

OH

H

O

H

OH

HOH

H

CH2

H

OH

H

O

H

HO HO

OH

H

OH

H

OH

H

CH2OH

O CH3OH

H

-Metilglucósido

Maltosa

Celulosa

Oligómerosy Polímeros

Hidratos de carbono: funciones

1. Energética

- Combustible de uso rápido e inmediato- Por fermentación y por respiración

2. Estructural

- Paredes celulares: bacterias, hongos, plantas- Matriz de los tejidos mesodérmicos

3. Informativa

- Funciones de reconocimiento en superficie a través de glicoconjugados

I. Osas

Compuestos polihidroxicarbonílicos y sus derivados, sin enlaces glicosídicos

II. Ósidos

Presencia de enlaces glicosídicos

1. Heterósidos: enlace glicosídico entre una osa y un grupo químico no glucídico

2. Holósidos: enlace glicosídico entre osas

a. Oligósidos: unos pocos residuos (< 20)b. Poliósidos: muchos residuos

Clasificación, 1

Clasificación, 2I. Monosacáridos

Compuestos polihidroxicarbonílicos y sus derivados(se corresponden con Osas)

II. GlicósidosUn monosacárido unido a un grupo no glucídico(se corresponden con Heterósidos)

III. OligosacáridosUnos pocos monosacáridos unidos por enlaces glicosídicos(se corresponden con Oligósidos)

IV. PolisacáridosMuchos monosacáridos unidos por enlaces glicosídicos(se corresponden con Poliósidos)

D-Glucosa

El monosacárido más abundante de la naturaleza

- Libre: suero sanguíneo y medio extracelular (5 mM)zumo de uva

- Como monómero se presenta en una gran cantidad de oligosacáridos y polisacáridos

La práctica totalidad de las células vivientes son capaces deobtener energía a partir de glucosa.

Hay células que únicamente pueden consumir glucosa, y no moléculas, p.e.: hematíes y neuronas.

Composición química: C6H12O6

Peso molecular: 180

Constitución química:

- Un grupo aldehido, -CHO- Cuatro alcoholes secundarios, -CHOH-- Un alcohol primario, -CH2OH:

CH2OH (CHOH)4 CHO

Tiene, por tanto, cuatro carbonos asimétricos o quirales;lo cual da la posibilidad de 24 = 16 isómeros ópticos

D-Glucosa

Configuración absoluta: disposición 3D en el gliceraldehido

C

CHO

CH2OH

HO H

L-Gliceraldehido

C

CHO

CH2OH

H OH

D-Gliceraldehido

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CHO

CH2OH

D-Glucosa

1

2

3

4

5

6

C

CHO

CH2OH

H OH

D-Gliceraldehido

Configuración y proyección de Fischer

Los carbonos 2, 4 y 5 de la glucosa tienen la misma configuración que el D-Gliceraldehido

El carbono 3 tiene la configuracióndel L-gliceraldehido

C

CHO

CH2OH

HO H

L-Gliceraldehido

CHO

C

C

OHH

OHH

C OHH

C OHH

CH2OH

CHO

C

C

HHO

OHH

C OHH

C OHH

CH2OH

CHO

C

C

OHH

HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

CHO

C

C

HHO

HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

D-Alosa D-Altrosa D-Glucosa D-Manosa

CHO

C

C

OHH

OHH

C HHO

C OHH

CH2OH

CHO

C

C

HHO

OHH

C HHO

C OHH

CH2OH

CHO

C

C

OHH

HHO

C HHO

C OHH

CH2OH

CHO

C

C

HHO

HHO

C HHO

C OHH

CH2OH

D-Gulosa D-Idosa D-Galactosa D-Talosa

D-Aldohexosas

Serie D:El último carbonoasimétrico tiene lamisma configuraciónque elD-gliceraldehido

CHO

C

C

OHH

HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

D-Glucosa

CHO

C

C

HHO

OHH

C HHO

C OHHO

CH2OH

L-Glucosa

Enantiómeros (imagen especular)

CHO

C

C

HHO

HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

D-Manosa

CHO

C

C

OHH

HHO

C HHO

C OHH

CH2OH

D-Galactosa

CHO

C

C

OHH

HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

D-Glucosa

Epímeros: difieren en un solo carbono asimétrico:- D-Manosa es el 2-epímero de la D-Glucosa- D-Galactosa es el 4-epímero de la D-Glucosa

1. La D-Glucosa no da todas las reacciones de los aldehidos

2. La D-Glucosa presenta el fenómeno de mutarrotación:

- Al disolver D-Glucosa sólida, la rotacióndel plano de polarización de la luz varía con el tiempo.

3. Se pueden obtener dos formas distintas de D-Glucosa:

- Una tiene una rotación de 112º : forma - Otra tiene una rotación de 18.7º: forma

Formas cíclicas de la glucosa

C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

CH OH

OC OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CHO

CH2OH

C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

CHO H

O

Carbonoanomérico

Nuevo centro de asimetríaen la D-Glucosa al formarse el ciclo

Forma abierta Forma Forma

Formas cíclicas:Formación de hemiacetal interno

C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

CH OH

O

O

H

OH

H

OHOH

H

H

OH

H

CH2OH

-D-Glucopiranosa

Proyección de Fischer

Proyección de Haworth

C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

CHO H

OO

H

OH

OH

HOH

H

H

OH

H

CH2OH

-D-Glucopiranosa

Proyección de Fischer

Proyección de Haworth

OO

Conformación silla Conformación bote

eq

ax

O

eq

eq

eq

eqax

ax

ax

ax

Sustituyentes:

- Axiales - Ecuatoriales

Otros monosacáridos

- Según sea la naturaleza de la función carbonilo, tendremos:

1. Aldosas, cuando es un aldehido -CHO2. Cetosas, cuando es una cetona -CO-

- A lo cual se añade el número de átomos de carbono:

Aldotriosas, Aldotetrosas, Cetopentosas, Aldohexosas, etc.

Aldotriosas

CHO

CH OH

CH2OH

CH2OH

C O

CH2OH

D-Gliceraldehido Glicerona(Dihidroxiacetona)

Cetotriosa

CHO

C

C

CH2OH

OHH

OHH

CHO

C

C

CH2OH

HHO

OHH

D-Eritrosa D-Treosa

CH2OH

C O

C OHH

CH2OH

D-Eritrulosa

Aldotetrosas Cetotetrosas

CHO

C

C

OHH

OHH

C

CH2OH

OHH

CHO

C

C

HHO

OHH

C

CH2OH

OHH

CHO

C

C

OHH

HHO

C

CH2OH

OHH

CHO

C

C

HHO

HHO

C

CH2OH

OHH

D-Ribosa D-Arabinosa D-Xilosa D-Lixosa

Aldopentosas

Formas cíclicas de la D-Ribosa

C

C

C

CH2OH

OHH

OHH

OHH

CHO

O H

OHH

OH

H

OH

CH2OH

H

O OH

HH

OH

H

OH

CH2OH

HD-Ribosa

(forma abierta)

-D-Ribofuranosa

-D-Ribofuranosa

Archivo PDB

Aldohexosas

OH

OHOH

H

H

OH

H

CH2OH

OH

H

O

H

OH

OH

H

H

CH2OH

OH

H

H

OH

D-Manosa(-D-Manopiranosa)

D-Galactosa(-D-Galactopiranosa)

O CH2OH

OHOH

OH

CH2OH

H

H

H

O

OH

OH

CH2OH

H

H

OH

CH2OH

H

-D-Fructofuranosa

-D-Fructofuranosa

CH2OH

C O

C

C

C

CH2OH

HHO

OHH

OHH

D-Fructosa

Cetohexosas:D-Fructosa

O

H

OH

OH

H

H

OH

H

CH2OH

O

5-Glucoconolactona

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

COOH

Ácido Glucónico

O

H

OH

H

OHOH

H

H

OH

H

COOH

O

H

OH

H

OHOH

H

H

OH

H

COOH

Ácido D-Glucurónico Ácido L-Idurónico

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

CH2OH

C

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

CH2OH

HHO

CH2OH

CHO H

CH2OH

Sorbitol Manitol Glicerol

Derivados por reducción

O OH

HHH

OH

CH2OH

H

H

-D-2-Desoxirribosa

O

H

OH

H

OH

CH3

H

OH

OH

H

Ramnosa(6-Desoxi-L-manosa)

OH

OH

CH3

H

OH

OH

H

H

OH

Fucosa(6-Desoxi-L-galactosa)

Desoxiderivados

Aminoderivados

N-Acetilglucosamina(2-desoxi 2-acetamido D-glucosa)

N-acetilgalactosamina(2-desoxi 2-acetamido D-galactosa)

O

H

H

OHOH

H

H

OH

H

HN C

O

CH3

CH2OH

O

H

H

OHOH

H

H

HN C

O

CH3

CH2OH

OH

H

OOH

C

H

H

H

OH

H

NH C

O

CH3

H

C

C

CH2OH

OHH

OHH

HOO

Ácido Siálico(N-acetil neuramínico)

7. Oligosacáridos

O

H

OH

OH

H

OHH

CH2OH

O

HHO

H

OH

H

OH

HOH

H

CH2OH

H

Lactosa:-D-Galactopiranosil-1,4-D-glucopiranosa

O

H

OH

H

OHOH

H

H

OH

H

CH2 O P

O

O-

O-

O

H

OH

H

OOH

H

H

OH

H

CH2OH

P

O

O-

O-

Glucosa-6-fosfato Glucosa-1-fosfato

O CH2OH

OHOH

OH

CH2O

H

H

P

O

O-

O-

H

O CH2O

OHOH

OH

CH2O

H

H

P

O

O-

O-

P

O

O-

O-H

Fructosa-6-fosfato Fructosa-1,6-bisfosfato

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OHO

O

H

CH2

OH

H

OH

OH

H

H

OHHO

Trehalosa:-D-Glucopiranosil--D-glucopiranósido

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OHO

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OH

Maltosa:-D-Glucopiranosil-(1,4)-D-glucopiranosa

O

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

HO

O

HO

H

OH

H

OH

HOH

H

CH2OH

H

Celobiosa:-D-Glucopiranosil-(1,4)-D-glucopiranosa

Archivo PDB

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OHO

O

CH2OH

OH

HOH

HH

CH2OH

Sacarosa:-D-Glucopiranosil--D-fructofuranósido

O

HN COCH3

OH

OH

CH2

H

HO

O

HN COCH3

OH

CH2

O

NH

C

C

HN

C

C

NH

O

CH2 CO N

H

O

R

HO

Oligosacárido N-ligado(a residuo de asparragina, Asn, N)

H

H

NH

C

C

HN

C

C

NH

O

O

R

CH2 O

HO

O

HN COCH3

OH

OH

CH2HO

O

HN COCH3

OH

CH2

O

Oligosacárido O-ligado(a residuo de serina, Ser, S)

8. Polisacáridos

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OHO

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OH

n

-Glucanos: Amilosa

-Glucanos: Amilopectina, Glucógeno

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OO.....

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O

OH

H

OH

OH

H

HH

O

CH2

O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O......

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O.......

O

H

OH

OH

H

H

OH

H

CH2

O CH2

......

O

H

OH

OH

H

H

OH

H

O CH2O

H

OH

OH

H

H

OH

H

O CH2

O

H

OH

OH

H

H

OH

H

O .....

-Glucanos: Dextrano

O

H

OH

OH

H

H

CH2OH

H

O

HO

H

OH

CH2OH

H O

OH

HOH

H

HO

H

OH

OH

H

H

CH2OH

H

OH

OH

H

OH

OH

H

H

OHH

CH2OH

n

-Glucanos: Celulosa

-Glucanos: Quitina

O

HOH

H

H

CH2OH

H

O

HO

H

NH

CO

CH3

OH

CH2OH

H O

HOH

H

H

NH

CO

CH3

O

HOH

H

H

CH2OH

H

OH

NH

CO

CH3

OH

H

CH2OH

H

OH

NH

CO

CH3

H

OH

n

HO

OOH

OH

CH2OH O

CH2

CH2

O

O

CH2

OH

OH

O

O

CH2

OH

OH

OOH

OH

CH2OH O

CH2

CH2

HO

OOH

OH

CH2OH O

CH2

CH2

O

O

CH2

OH

OH

HO

Inulina

Glicosaminoglicanos:

Ácido Hialurónico

O

O

COO-

H

OH

H OH

H HO

H

O

OH

H NH

CO

CH3

H

H

CH2OH

H

H

O

O

O

COO-

H

OH

H OH

H

H

H

O

OH

H NH

CO

CH3

H

H

CH2OH

H

H

O


- Condroitin-4-sulfato

O

O

COO-

H

OH

H OH

H HO

H

O

H NH

CO

CH3

H

CH2OH

H

H

OO

S

-OO

O

H

O

O

COO-

H

OH

H OH

H

H

H

O

H NH

CO

CH3

H

CH2OH

H

H

OO

S

-OO

O

H


- Condroitin-6-sulfato

O

O

COO-

H

OH

H OH

H HO

H

O

H NH

CO

CH3

H

H

H

OOH

H

CH2OS

-O O

O O

O

COO-

H

OH

H OH

H

H

H

O

H NH

CO

CH3

H

H

H

OOH

H

CH2OS

O

O

-O


- Dermatansulfato

O

OCOO-

OH

H OH

H HO

H

H

O

H NH

CO

CH3

H

H

H

OOH

H

CH2OS

-O O

O O

OCOO-

OH

H OH

H

H

H

H

O

H NH

CO

CH3

H

H

H

OOH

H

CH2OS

O

O

-O


- Queratansulfato

O

O

OH

H OH

H H

CH2OH

OH

O

H NH

CO

CH3

H

H

H

OOH

H

CH2OS

-O O

O

O

O

OH

H OH

H H

CH2OH

H

H

O

H NH

CO

CH3

H

H

H

OOH

H

CH2OS

O

O

-O


- Heparan sulfato- Heparina

O

O

OH

H O

H HO

H COO-

H

S OO

O-

O

H NH

H

H

H

O

OH

CH2OS

-O O

O

H

S OO

O-

O

O

OH

H O

H

H

H

COO-

H

S OO

O-

O

H NH

H

H

H

OOH

H

CH2OS

O

O

-O

S OO

O-

Introducción a la Bioenergética

¿Cuándo tiene lugar una reacción química? (1)

- Las reacciones que tienen lugar espontáneamente suelen serexotérmicas, esto es, con desprendimiento de calor.

- El calor que se desprende o absorbe en una reacción a presión constante recibe el nombre de Entalpía (H). Las reacciones enlas que se desprende calor son exotérmicas y por convención, laentalpía se supone negativa: H < 0

- Sin embargo, hay reacciones endotérmicas que cursan espontá-neamente, H > 0; por ejemplo, la disolución de sulfato amónicoen agua.


- La disolución de sulfato amónico en agua es un proceso porel cual se pasa de un sistema altamente ordenado, cual es elestado cristalino, a otro de mucho mayor desorden molecular.

- La función termodinámica que mide el desorden de un sistemarecibe el nombre de Entropía (S). Puede observarse que muchasreacciones que cursan espontáneamente lo hacen con incrementopositivo de entropía: S > 0.

- Sin embargo, hay procesos espontáneos que cursan con dismi-nución de entropía, p.e.: la solidificación del agua a 0ºC.


- Ni la entropía ni la entalpía valen como criterio único paradefinir la espontaneidad de una reacción.

- Existe otra función termodinámica de estado que agrupa alas dos en procesos a presión constante, la Energía Libre deGibbs, que se define así:

G = H - TS

- La energía libre de Gibbs es un criterio válido para verificarla espontaneidad de una reacción. Pueden cursar espontánea-mente aquellos procesos en los que se desprende energía libre(G < 0); no pueden hacerlo, sin embargo, aquellos procesos enlos que se absorbe energía libre (G > 0)

Sea un sistema

A BLa reacción cursará de izquierda a derecha cuando las concentra-ciones de A y B sean tales que la energía libre del sistema seanegativa. La energía libre del sistema viene dada por:

G = G0 + RT ln [A]

[B]

Donde G0 es la Energía Libre Standard de la reacción: la energíalibre del sistema con los reactivos a concentración unidad, en condi-ciones STP. Hay tablas que nos dan la G0 para toda reacción. Apartir de las mismas podemos calcular si un proceso puede tenerlugar espontáneamente o no en unas determinadas condiciones.

Ejemplo:

Calcular la energía libre del proceso de descomposición deléster Glucosa-6-fosfato a Glucosa y fosfato inorgánico en lascondiciones intracelulares, que son:

Temperatura: 37 ºC, equivalentes a 310 ºK[Glucosa-6-fosfato], 1 mM[Glucosa], 0.01 mM[fosfato], 10 mM

La reacción es:

G6P + H2O G + Pi

La Energía Libre Standard de la reacción es de -3250 cal/mol

La expresión que nos da la Energía Libre es:

G =G0 + RT ln[Glucosa] [Fosfato]

[Glucosa-6-fosfato]

(No se tiene en cuenta el agua porque su concentración seconsidera constante)

Sustituyendo, obtenemos:

G = -3250 + 1.98*310*2.303* log 10-5*10-3

10-2 = -8900 cal/mol

Por lo tanto, en las condiciones intracelulares el proceso puede tener lugar espontáneamente.

Relacionado con el anterior, tendríamos el siguiente problema:

¿Cuál sería la concentración mínima necesaria de glucosa para que, siendo el resto de las condiciones iguales a las del ejemplo anterior, en la célula tuviera lugar la formación de éster por reversión de la hidrólisis?

Esta concentración sería la que diera lugar a un valor de 0 paraG en el ejemplo anterior. Así, llamando X a la conc. de glucosa,

0 = -3250 + 1.98*310*2.303*log X*10-2 10-3

Despejando log X obtenemos log X = 1.3

X = antilog (1.3) = 20 M

La expresión que nos da la energía libre de un proceso tieneotra importante derivación. Para la reacción

G = G0 + RT ln [A]

[B]

A B

Esta expresión es:

En el equilibrio, G = 0; por tanto,

= G0 + RT ln [Aeq][Beq]

Pero[Aeq][Beq] = Keq Por tanto, G0 = -RT ln Keq

Estructuras complejas

Estructuras simples

Catabolismo AnabolismoG

Esquema energético del metabolismo

En general, podemos decir:

Reacciones catabólicas: G < 0

Reacciones anabólicas: G > 0

Supongamos una reacción anabólica mediante la cual se formaun enlace químico entre A y B; esquemáticamente,

A + B A-B (G > 0)

La reacción no puede tener lugar espontáneamente. ¿Cómopuede entonces tener lugar en el metabolismo?

Lo que ocurre en el metabolismo es que las reaccionesendergónicas (G > 0) se acoplan a reacciones exergónicas (G < 0) de manera que :

1. La energía desprendida en una de las reacciones es absorbidapor la otra.

2. La suma total de energías libres de una y otra reacción da unaG < 0, por lo que el proceso en conjunto tiene lugar espontánea-mente.

Así, la reacción

A + B A-B (G1 > 0)

Se acopla a

X-Y + H2O X + Y (G2 < 0)

Dando lugar a una reacción global

A + B + X-Y + H2O A-B + X + Y

Siendo |G2 | > |G1|

(G < 0)

El tipo de reacción

X-Y + H2O X + Y (G2 < 0)

Que tiene lugar en los seres vivos para acoplarse a procesos ender-gónicos es, en la mayoría de los casos, la hidrólisis de anhídridos de ácido, y particularmente, la hidrólisis de polifosfatos :

O-POPO

OO

O-O-

R + H2O O-P

O

O-

HOPO

O

O-

R OH +

El polifosfato mayoritario en las reacciones de acoplamientoenergético es el ATP, 5’-Adenosina trifosfato:

OCH2 N

N

N

N

NH2

OHOH

OPOPOP-O

O O O

O-O-O-

De esta manera, los procesos catabólicos productores de energíageneran ATP, que se empleará en todas aquellas reacciones ender-gónicas en las que sea requerido.

En general, el ATP se produce de dos maneras:

1. Por fosforilación a nivel de substrato (procesos anaeróbicos, fermentativos) Por ejemplo: La Glicolisis

2. Por fosforilación oxidativa (procesos aeróbicos, oxidativos) Por ejemplo: Ciclo de Krebs, - oxidación, etc.

Los dos enlaces anhídrido del polifosfato del ATP son el ejemplode configuraciones de alta energía de hidrólisis:

OPOPOP-O

O O O

O-O-O-

R

Existen otras configuraciones de alta energía, por ejemplo:

Fosfoenolpiruvato

O-PO

O

O-

C

CH2

COO-

O-P

O

O-

NHC

NH

N

CH3

CH2C

O

-O

Fosfocreatina

O-P

O

O-

OC

O

H2N

Carbamilfosfato

R C

O

S CoA

Tioésteres de Coenzima A

Otras configuraciones de alta energía de hidrólisis

Consideremos ahora la reacción de degradación aeróbica de la glucosa:

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O G0’ = -684 kcal/mol

Según lo hasta ahora expuesto, esta reacción es fuertemente exergónica, por lo que debería cursar espontáneamente.

Sin embargo, la glucosa en presencia de oxígeno es perfectamenteestable y no entra espontáneamente en combustión.

Ello es debido a que los reactivos han de superar una barreraenergética, la Energía de Activación:

Energía

Coordenadade reacción

Ea

G + O2

CO2 + H2OG0

Metabolismo de los carbohidratosMetabolismo de los carbohidratos

-Glucolisis anaerobica o camino de ebdenMeyer-hoff

-Glucolisis aerobica: ciclo de Krebs

-Ciclo de cori

-Glucogenolsìs

-Glucogènesis

-Ciclo de las pentosas

Glucolisis anaerobicaGlucolisis anaerobica

Glucolisis aerobica: ciclo de KrebsGlucolisis aerobica: ciclo de Krebs

FOSFORILACION OXIDATIVAFOSFORILACION OXIDATIVA

la "cadena respiratoria" teníamos un total de 4 ATP´s, 10 NADH´s y 2 FADH´s.la "cadena respiratoria" teníamos un total de 4 ATP´s, 10 NADH´s y 2 FADH´s.

PROCESOMETABOLICO

ATP´s NADH´s FADH´s

Glucólisis 2 2 -

Metabolismo de piruvato a Acetil CoA (x2)

- 2 -

Ciclo de Krebs (x2) 2 6 2

TOTAL: 4 10 2

Vea el siguiente gráfico.

Metabolismo energético: balance final de ATP´s.Como ya habíamos resumido anteriormente, hasta antes de ingresar a la "cadena respiratoria" teníamos un total de 4 ATP´s, 10 NADH´s y 2 FADH´s. Si tomamos en cuenta que cada NADH equivale a 3 ATP´s y cada FADH equivale a 2 ATP´s, tendríamos la siguiente sumatoria: 4 ATP´s (de la glucólisis y formación de Acetil CoA) + 30 ATP´s (provenientes de los NADH´s) + 4 ATP´s (provenientes de los FADH´s).Con un total de 38 ATP´s como producto del metabolismo energético de una molécula de glucosa.

GLUCOGENESISGLUCOGENESIS

GlucogenolisisGlucogenolisis

DIABETES MELLITUSDIABETES MELLITUS

9. Introducción al estudio de los lípidos.Ácidos grasos y eicosanoides

- Característica fundamental es la insolubilidad en agua y la solubilidad en solventes orgánicos

- Químicamente, los lípidos son:

- Derivados por esterificación y otras modificaciones de ácidos orgánicos monocarboxílicos, llamados ácidos grasos

- Derivados por aposición y posteriores modificaciones de unidades isoprenoides

Lípidos

Funciones de los lípidos

1. Energética: combustible de alto valor calórico (10 kcal/g) y de uso diferido. Sólo admiten degradación aeróbica (respiración)

2. Estructural: Forman las membranas plasmáticas de todo tipo de seres vivos

3. Informativa: señales químicas como esteroides, prostaglandinas, retinoides, leucotrienos, calciferoles, etc.

Tratamiento conNaOH en caliente

Tejido o productobiológico

Extracción conClCH3 - C6H14

Faseacuosa

Faseorgánica

Extracción acuosa

Fase orgánica:residuo insaponificable

Fase acuosa: componentesde lípidos saponificables

Saponificación

R CO O CH2

CH + 3NaOHOCOR

CH2OCOR

3 R-COONa + HOCH

CH2OH

CH2OH

Reacción de saponificación

C

O

C

CH2

CH2

O H

O C

O

O C

O

Lípidos saponificables: R CO O R'

R: ácido grasoR’: alcohol

C

O

CH2

CH

C

HOH

HN

O

O

CH2

OH

OH

OH

HO

CC

CC

CC

n

Lípidos insaponificables

n CC

CC

C

CH2OH

HO

Retinol

Colesterol

Clasificación

I. Lípidos saponificables (lípidos C2)

1. Ácidos grasos y eicosanoides2. Lípidos neutros3. Lípidos anfipáticos

a. Fosfolípidosb. Glicolípidos

II. Lípidos insaponificables (lípidos C5)

1. Esteroides2. Terpenos

El efecto hidrofóbico

CO

OH

OC

OH

OC

OH

OC

OH

OC

OH

OC

OH

Enlaces de hidrógeno en ácidos grasos

C2 Acético EtanoicoC4 Butírico ButanoicoC6 Caproico HexanoicoC8 Caprílico OctanoicoC10 Cáprico DecanoicoC12 Láurico DodecanoicoC14 Mirístico TetradecanoicoC16 Palmítico HexadecanoicoC18 Esteárico OctadecanoicoC20 Araquídico EicosanoicoC22 Behénico DocoeicosanoicoC24 Lignocérico Tetraeicosanoico

Ácidos grasos saturados

Estructura de los ácidos grasos saturados

COOH

CH3 (CH2)14 COOHÁcido palmítico, C16

C16:1 Palmitoleico 9-cis hexadecenoicoC18:1 Oleico 9-cis octadecenoico

C18:2 Linoleico 9,12 todo cis octadecadienoicoC18:3 Linolénico 9,12,15 todo cis octadecatrienoicoC20:4 Araquidónico 5,8,11,14 todo cis eicosatetraenoico

Ácidos grasos insaturados

Estructura de los ácidos grasos insaturados

COOH

COOH

COOH

COOH

Oleico

Linoleico

Linolénico

Araquidónico

Ác.oleico Ác.linoleico

Ác.linolénico

Ác.araquidónico

C CHH

R R'HC CH

R

O

R'

HC CH

O O

R R'

O2

O2

Epóxido

Endoperóxido

CHO

CH2

CHO

Malonodialdehido

CHO

4-hidroxi 2-trans nonelal

Enranciamiento de ácidos insaturados

COOH

OHH

COOH

HO

H

Ác. cerebrónico (2-hidroxi lignocérico)

Ác. ricinoleico (12-hidroxi oleico)

Ác. hidroxinervónico

COOH

OHH

9

Hidroxiácidos grasos

COOH

COOH

Ác. lactobacílico

Ác. chaulmógrico

COOH

CH3

Ác. tuberculoesteárico

Ácidos grasos ramificados

COOH R1

R2

O

HO

R1

R2HO

HO

R1

R2

OR1

R2

R1

R2

R1

R2

HO

O

PGE PGF

PGA PGB PGC PGD

Ác. prostanoico

Prostaglandinas

HO

O

COOH

H OH

HO

COOH

H OH

HO

Prostaglandina E

Prostaglandina F2

Prostaglandina E (PGE) Prostaglandina F2 (PGF2)

H OOH

O

O

COOH

H OH

O

O

COOH

PGG2

PGH2

Endoperóxidos deprostaglandina

Lípidos de membrana

Fosfolipasa A2

Ácido araquidónico (C20:4)

PGG2 5-HPETE

PGH2

PGI2 PGE2 +PGF2

TXA2

TXB2

LTA4

LTC4

Cicloxigenasa Lipoxigenasa

Salicilatos

-

Glucocorticoides

-

O

OH

HO

H OH

COOH

O

O

H OH

COOH

TBXB2

TBXA2

Tromboxanos

S

CH2

HC CO NH CH2 COOH

HN CO CH2 CH2 CH COOH

NH2

Leucotrieno C4

11. Lípidos isoprenoides

Lípidos isoprenoides

Formados por aposición de unidades isoprenoides:

H3CC

CH3

CHCH3

HO CHO

Colesterol

11-cis retinal

Unión cabeza-cola

Unión cola-cola

C5 Monoprenoides HemiterpenosC10 Diprenoides MonoterpenosC15 Triprenoides SesquiterpenosC20 Tetraprenoides Diterpenos

C30 Hexaprenoides TriterpenosC40 Octaprenoides Tetraterpenos

Lípidos isoprenoides: nomenclatura

H2CC

CH2

CH2CH2OHCH2OH

CH2OH

CH2OH

Isopentenol

Geraniol

Farnesol

Escualeno

Esteroides

Compuestos hexaprenoides estructurados en unsistema polialicíclico, ciclopentano perhidrofenantreno

- Esteroles o alcoholes esteroideos- Calciferoles o vitaminas D- Ácidos biliares- Esteroides hormonales, que incluyen:

- Glucocorticoides- Mineralocorticoides- Gestágenos- Estrógenos- Andrógenos

HOH

12

34

56

7

89

10

1112

1314 15

1617

18

19

20

2122

23

24

2526

27

Numeración

HHO

Colestanol

CH3

H

A B

CH3

H

Serieallo

HOH

Coprostanol

CH3

H

A B

CH3

HSerienormal

HOColesterol

CH2

Colecalciferol

CH2

OH

25-hidroxicolecalciferol

CH2

OH

HO

1,25 dihidroxicolecalciferol

Colesterol

7-dehidrocolesterol

Colecalciferol

25-hidroxicolecalciferol

1,25-dihidroxicolecalciferol

Luz ultravioleta

Estímulo transcripcional desíntesis de transportador

intestinal de calcio

COO-

HOHHO

OH

CO

HHO OH

OHNH CH2 COO-

CO

HHO OH

OHNH CH2 CH2 S

O

O

O-

Ác.cólico

Ác.taurocólico

Ác.glicocólico

Ácido cólico(visto por la cara polar)

C O

CH2OH

O

HO OH

O

C O

CH2OH

CHO

HO

Cortisol

Aldosterona

Glucocorticoides

Mineralocorticoides

Progesterona

C O

O

CH3

Gestágenos

OH

HO 17- estradiol

Estrógenos

O

OH

Testosterona

Andrógenos

Terpenos

Compuestos poliprenoides no esteroideos, que incluyen:

- Retinoides o vitaminas A- Tocoferoles o vitaminas E- Naftoquinonas o vitaminas K

CH2OH

Retinol

-caroteno

CHO

CHO11-cis retinal

todo-trans retinal

HCN

CHCO

HNHC

OCNH

CH

NHOC

HCHN

CO

R

R

R

Uniónretinal-opsina

11-cis retinal

Opsina

Rodopsina (11-cis)

Rodopsina*

todo-trans retinal

Opsina

h

(cuanto de luz)

Retinalisomerasa

El ciclo visual, 1

Impulsonervioso

Rodopsina* + Transducina + cGMPfosfodiesterasa

cGMP (canaliónico abierto)

5’-GMP (canaliónico cerrado)

Impulsonervioso

El ciclo visual, 2

-tocoferol

O

CH3

H3C

HO

CH3

3

Radical librelipídico, L*

Radical libreoxigenado, L-O-O*

O2

Lípidointacto, L

HidroperóxidoL-O-O-H

Enranciamiento

Peroxidación encadena de lípidos

Naftoquinona

O

O

CH3

n

O

O

CH3

Menadiona

O

OH

CH2

OOO

OH

Dicumarol

COO-

HC COO-

CH2

HC NH3+

COO-

Ác. -carboxiglutámico

O P

O

O-

O-16

Dolicol fosfato

10. Lípidos neutros. Lípidos anfipáticos

CH2OH

CHO H

CH2OH

sn-1

sn-2

sn-3

Convención sn- para el glicerol

HO

CH2

CH

CH2OH

O CO

CO

CH2OH

CH

CH2OH

O

HO

CH2OH

CH

CH2 O CO

Monoacilgliceroles

CH2

CH

CH2OH

O

O CO

CO

CH2

CH

CH2

O CO

O CO

HO

CH2OH

CH

CH2 O CO

OCO

Diacilgliceroles

CH2

CH

CH2

O CO

O CO

OCO

CH2

CH

CH2

O CO

O CO

OCO

CO

CH2

CH

CH2

O

O

O

CO

CO

Triacilgliceroles

CO O

CH3 (CH2)14 CO O (CH2)15 CH3

Ceras

CH2

CH

CH2

O

OCO

O P

O

O

O-

CH2 CH2 N+

CH3

CH3

CH3

CO

CH2

CH

CH2

O

OCO

O P

O

O

O-

CH2 CH2 N+

CH3

CH3

CH3

R

COR'

Fosfatidil colina o Lecitina

Ácido fosfatídico Colina

CH2

CH

CH2

O

OCO

O P

O

O

O-

CH2 CH2 NH3+

R

COR'

CH2

CH

CH2

O

OCO

O P

O

O

O-

CH2 CH

NH3+

COO-

R

COR'

Fosfatidil etanolamina o cefalina

Fosfatidil serina

CH2

CH

CH2

O

OCO

O P

O

O

O-

CH2

COH

CH2OH

R

COR'

H

CH2

CH

CH2

O

OCO

O P

O

O

O-

CH2

COH

CH2 O P

O

O-

O CH2

C O

CH2 O

R

CO R'''

COR'

H

H CO R''

Fosfatidil glicerol

Difosfatidil glicerolo cardiolipina

CH2

CH

CH2

O

OCO

O P

O

O

O-

R

COR' OH OH

OH

OH

OH

CH2

CH

CH2

O

OCO

O P

O

O

O-

R

COR' OH O

OH

O

OH

PO3-

-O3P

OH O

OH

O

OH

PO3-

-O3P

O-O3P

Fosfatidil inositol

Fosfatidil inositol bisfosfato

IP3

CH2

CH

CH2

O

O

O P

O

O

O-

CH2 CH2 N+

CH3

CH3

CH3

CO

Plasmalógeno de colina

C

CH

CH2

NH

O P

O

O

O-

CH2 CH2 N+

CH3

CH3

CH3

H

OH

CO

Esfingomielina

CH2OH

CHO

CH2O

Difitanil gliceril éter

CH2

CH

CH2

HO

OCO

O P

O

O

O-

CH2 CH2 N+

CH3

CH3

CH3

CH2

CH

CH2

O

HO

O P

O

O

O-

CH2 CH2 NH3+

CO

Lisolecitina

Lisocefalina

O S

O

O

O-

N+

CH3

CH3

CH3

Dodecil sulfato sódico (SDS)

Cetil trimetilamonio (CTA)

C

H

OH

CH2N H

CH2OH

C

H

OH

CH2N H

CH2OH

C

H

OH

CHN H

CH2OH

CO

Esfinganina

Esfingosina

Ceramida (N-acil esfingosina)

C

CH

CH2

NH

O

H

OH

CO

O

OH

OH

OH

CH2HO

Cerebrósido(-galactosil ceramida)

Gal 4 Gal Cer

GalNac 3 Gal 4 Gal 4 Glc Cer

Gal 3 GalNac 4 Gal 4 Glc Cer

Gal 3 GlcNac 3 Gal 4 Glc Cer

Gal 4 GlcNac 3 Gal 4 Glc Cer

Gala

Globo

Ganglio

Lacto

Neolacto

Glicolípidos


NeuAc

3

NeuAc

8


NeuAc

3

Gangliósido GM1

Gangliósido GD1

Gangliósido GD1

Monómero

Micela Micela inversa

Monómero

Monocapa Bicapa

Bicapa solvatada,fase cristal líquido

Bicapa solvatada,fase fluida

0 1 2

0

1

Temperatura (unidades arbitrarias)

Fluidez demembrana(Unidadesarbitrarias)

Bicapa

Bicapa +colesterol

Fluidez de membrana en función de la temperatura

13. Aminoácidos

COO-

C

R

H3N+ H

AminoácidosGrupo carboxilo

(disociado)

Grupo amino(protonado)

Cadenalateral

Carbono

L-Alanina L-Gliceraldehido

Aminoácidos: estereoisomería

CH2N H

COOH

R

CHO H

CHO

CH2OH

L-Alanina D-Alanina

Aminoácidos: estereoisomería

C

COO-

+H3N H

CH3

C

COO-

CH3

NH3+H

COO-

C+H3N H

CH OH

CH3

COO-

C+H3N H

CH CH3

CH2

CH3

L-Treonina L-Isoleucina

COO-

CH3N+ H

H

COO-

CH3N+ H

CH3

COO-

CH3N+ H

CHH3C CH3

GlicinaGly, G

NE

AlaninaAla, A

NE

ValinaVal, V

E

Aminoácidos alifáticos o neutros, 1

Aminoácidos alifáticos o neutros, 2

COO-

CH3N+ H

CH2

CHH3C CH3

COO-

CH3N+ H

CHH3C CH2

CH3

LeucinaLeu, L

E

IsoleucinaIle, I

E

Aminoácidos alifáticos

Su característica fundamental es la hidrofobicidad dela cadena lateral (con excepción de G)

Suelen ocupar el interior de las proteínas globulares, donde contribuyen a la estructura global de la proteínadebido al efecto hidrofóbico (“micela proteica”)

Reactividad química muy escasa

Glicina tiene un destacado papel estructural: suele serinvariante en series filogenéticas

COO-

CH3N+ H

CH2

COO-

CH3N+ H

CH2

OH

COO-

CH3N+ H

CH2

NHFenilalanina

Phe, FE

TirosinaTyr, Y

NETriptófano

Trp, WE

Aminoácidos aromáticos

Aminoácidos aromáticos

La presencia de sistemas aromáticos hace que absorbanluz UV en torno a 280 nm; la absorción UV de las proteínasse debe a su contenido en estos aminoácidos

F y W son hidrofóbicos

COO-

CH3N+ H

CH2OH

COO-

CH3N+ H

C OHH

CH3

SerinaSer, S

NE

TreoninaThr, T

E

Hidroxiaminoácidos

Hidroxiaminoácidos

El grupo -OH de la serina es fundamental en el centroactivo de muchas enzimas (serin proteinasas, p.e.)

Forma enlaces glicosídicos con oligosacáridos en ciertasglicoproteínas

El grupo -OH tanto de S como de T es susceptible defosforilación: importante modificación postraduccionalque regula la actividad de muchas proteínas

COO-

CH3N+ H

CH2

SH

COO-

CH3N+ H

CH2

CH2

S

CH3

CisteínaCys, C

NE

MetioninaMet, M

E

Tioaminoácidos

Tioaminoácidos

Importante papel estructural de la cisteína por la posibilidad de formar enlaces disulfuro con otro residuo de cisteína

La cisteína participa en el centro activo de muchasenzimas

La metionina es el aminoácido iniciador de la síntesisde proteínas (codon AUG)

Aminas secundarias (“Iminoácidos”)

ProlinaPro, P

NE

NH2+

COO-

COO-

CH3N+ H

CH2

COO-

COO-

CH3N+ H

CH2

CONH2

COO-

CH3N+ H

CH2

CH2

COO-

COO-

CH3N+ H

CH2

CH2

CONH2

Ác.AspárticoAsp, P

NE

AsparraginaAsn, N

NE

Ác.GlutámicoGlu, E

NE

GlutaminaGln, Q

NE

Aminoácidos dicarboxílicos y amidas

COO-

CH3N+ H

CH2

CH2

CH2

CH2

NH3+

COO-

CH3N+ H

CH2

CH2

CH2

NH

C+H2NNH2

COO-

CH3N+ H

CH2

HNNH+

LisinaLys, K

E

ArgininaArg, RE(?)

HistidinaHis, H

E

Aminoácidos dibásicos

Aminoácidos apolares o hidrofóbicos:

- A, V, L, I, F, W, M, P

Aminoácidos polares sin carga eléctrica:

- G, Y, S, T, C, N, Q

Aminoácidos polares con carga eléctrica:

- Aniónicos (-): D, E- Catiónicos (+): K, R, H

Clasificación de aminoácidos según polaridad

C

COO-

+H3N H

CH2

CH2

CH2

NH3+

C

COO-

+H3N H

CH2

CH2

CH2

NHCO

NH2

C

COO-

+H3N H

CH2

CH2

SH

C

COO-

+H3N H

CH2

CH2OH

Aminoácidos no proteicos: intermediarios metabólicos

Ornitina Citrulina

Homocisteína Homoserina

C

COO-

+H3N H

CH2

OH

HO

Aminoácidos no proteicos: DOPA

L-DOPA(dihidroxifenilalanina)

Catecolaminas

Hormonastiroideas

Melanina

COO-

CH2

CH2

NH3+

COO-

CH2

CH2

CH2

NH3+

-Aminoácidos

-Alanina GABA-Aminobutirato

NHNH

NO

O CH2

NHN

O CO

NH2

TRH (Hormona liberadora de tirotropina)

Piroglutamil-histidil-prolinamida

DRVYHPFHL DRVYHPF

HL

ECA

Angiotensina I Angiotensina II

RPPGFSPFR

KRPPGFSPFR

Bradiquinina

Kalidina

Péptidos vasoactivos

YGGFL (Leucin-encefalina)

YGGFM (Metionin-encefalina)

Neurotransmisores peptídicos

14. Estructura deproteínas, 1

Niveles estructurales en las proteínas

Estructura primaria: Secuencia de aminoácidos

Estructura secundaria: Plegamiento básico de la cadenadebido a enlaces de hidrógeno entre grupos -CO- y -NH-de la unión peptídica: hélices, láminas y giros

Estructura terciaria: Estructura tridimensional de la proteína

Estructura cuaternaria: Asociación de distintas subunidades,siendo cada una un polipéptido.

5’-AAGGGTACCCAACATTTAGTT-3’3’-TTCCCATGGGTTGTAAATCAA-5’

5’-AAGGGUACCCAACAUUUAGUU-3’

N Lys.Gly.Ser.Gln.His.Leu.Val C

DNA

RNA

Proteína

Estructura primaria

FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKA

S

S

GIVEQCCASVCSLYQLENYCN

S S

S

S

Estructura primaria de la insulina

Hoy día, la mayor parte de estructuras primarias de proteínasse determina a partir de la secuencia de nucleótidos en el genoma.

Técnicamente la secuenciación de ácidos nucleicos (en particular,la de DNA) es mucho más sencilla y barata que la de proteínas, estando al alcance de cualquier laboratorio.

Cálculos a partir de estructura primaria

- Número, porcentaje y fracción molar de aminoácidos

- Fórmula molecular y peso molecular

- pI (punto isoeléctrico) teórico

- Absorbancia molar teórica

- Vida media teórica

- Índices de inestabilidad e hidrofobicidad

-Hélice

= -57º= -47º

Paso de rosca: 0.54 nmTraslación por residuo: 0.15 nmResiduos por vuelta: 3.6Enlaces H: n a n+3

Hélice 310

= -49º = -26º

Paso de rosca: 0.59 nmTraslación por residuo: 0.19Residuos por vuelta: 3

N

C

Mioglobina

Proteína globular con alto contenido en

-hélice

Fibrinógeno

Proteína fibrosacon alto contenido

en -hélice

Colágeno

Estructuras suprasecundarias

- Hélice-vuelta-hélice- Siete hélices transmembrana y hélice anfipática- Cremallera de leucina- Unidad - Meandro - Dedo de Zn- Mano EF

N

C

Hélice-vuelta-hélice

Siete hélices transmembrana(bacteriorrodopsina)

-héliceanfipática

Ladohidrofóbico

Lado polar

Cremallera de leucina

Motivo

15. Propiedades de las proteínas

Proteínas ácidas: punto isoeléctrico (pI) inferior a 7Ricas en Asp y Glu; al pH celular presentancarga negativa neta.

Proteínas básicas: punto isoeléctrico (pI) superior a 7Ricas en Arg y Lys; al pH celular presentancarga positiva neta.

En el medio biológico, son, porlo general, más abundantes lasproteínas ácidas.

Electroforesis

1. Se realiza sobre un soportesólido o semisólido, para mini-mizar efectos de difusión

Muestra

+-2. Se somete el conjunto aun campo eléctrico constante, a un pH fijo; las proteínas migranconforme a su carga eléctrica

3. Terminada la carrera electro-forética, las proteínas se tiñencon un colorante adecuado(p.e., Azul de Coomassie)

Fundamento de la cromatografíaMuestra:

tres componentesmezclados

Fase móvil

Faseestacionaria

Se hace fluir una fasemóvil sobre la estacionaria

Dependiendo de la afinidadrelativa por ambas fases, loscomponentes de la mezcla

primitiva se separan

Se dispone una mezclasobre una fase estacionaria

1. Intercambio iónico- Separa según carga eléctrica- Fase estacionaria: grupos cargados unidos a un soporte insoluble- Fase móvil: gradiente de sal o de pH

2. Partición- Separa según solubilidad en solventes- Fase estacionaria: Un solvente sobre un soporte sólido- Fase móvil: El otro solvente fluyendo

Tipos de cromatografía

3. Afinidad- Separa según la afinidad de la proteína por un ligando inmovilizado- Fase estacionaria: ligando unido a soporte insoluble- Fase móvil: (1) solución sin ligando (2) solución con ligando libre

4. Hidrofóbica- Separa según hidrofobicidad- Fase estacionaria: grupos hidrofóbicos unidos a un soporte insoluble- Fase móvil: gradiente inverso de sal

5. Exclusión molecular- Separa según tamaño molecular- Fase estacionaria: dextrano o agarosa entrecruzados- Fase móvil: solución tamponada

+

+

+

+

++

+

+

+

---

-

----

--

-

+

+

+

+

++

+

+

+

-

--

-

---

---

- -- -

-

-

--

-

+

+

+

+

++

+

+

+

-

-

--

-

-

---

-

-

---

-

- -

--

-

Proteínas adsorbidasal intercambiador

iónico

A baja concentraciónde sal, se desprenden las proteínas menos

electronegativas

A mayor concentraciónde sal se desprenden

las proteínas máselectronegativas

Intercambio iónico

O

O HN NH

SO3-

N

N

N

NH

SO3-

O CH2

Cibacron Blue F3GA

Matriz de agarosa

Cromatografía de adsorción a colorantes

1 2 3

Cromatografía de afinidad

Cromatografía de exclusión molecular

+

-

+

-

+

-

Introducción a la Bioenergética


- Las reacciones que tienen lugar espontáneamente suelen serexotérmicas, esto es, con desprendimiento de calor.

- El calor que se desprende o absorbe en una reacción a presión constante recibe el nombre de Entalpía (H). Las reacciones enlas que se desprende calor son exotérmicas y por convención, laentalpía se supone negativa: H < 0

- Sin embargo, hay reacciones endotérmicas que cursan espontá-neamente, H > 0; por ejemplo, la disolución de sulfato amónicoen agua.