Apuntes de bioquimica general 1, Resúmenes de Bioquímica

¡Descarga Apuntes de bioquimica general 1 y más Resúmenes en PDF de Bioquímica solo en Docsity! Bi rs. Universidad Mayor Aminoácidos Proteínas: Polímeros de aminoácidos 20 aminoácidos esenciales definidos por R Distinta estructura,tamaño,carga y solubilidad en H2O 1°aa descubierto: Asparagina 20° aa descubierto: Treonina Los α-aminoácidos son moléculas orgánicas, que se componen de un átomo de carbono central (Cα), unido a cuatro grupos diferentes, estos son; un grupo amino primario (-NH2) (a excepción de la prolina), un grupo carboxílico (-COOH), un átomo de hidrógeno y una cadena lateral característica (grupo R), la cual, es distintiva de cada aminoácido C unido a 4 grupos diferentes Centro quiral motivo de poder hacer estereoisómeros G. amino G. carboxilo C alfa No ionizada Ionizada (con carga) Todos los aminoácidos que componen las proteínas presentan actividad óptica y poseen una configuración L establecida en relación a la configuración del L-gliceraldehído. Los L-aminoácidos son aquellos con el grupo amino (-NH2) orientado hacia la izquierda, mientras que, en los D- aminoácidos el grupo amino (-NH2) se orienta hacia la derecha. Ordenamiento tetraédrico del C Sólo los aminoácidos con configuración L forman parte de las proteínas. Los isómeros L y D son imágenes especulares entre sí. Estereoisómeros: Imágenes especulares NO superponibles Glicina (Gly, G) Es el único aminoácido que forma parte de las proteínas que es aquiral, ya que, su cadena lateral es un átomo de hidrógeno. Alanina (Ala, A) Posee un grupo metilo (CH3) como cadena lateral. Prolina (Pro, P) También es llamado iminoácido, debido a que su cadena lateral se cicla con el átomo de nitrógeno y el Cα. Valina (Val, V) Posee una cadena alifática como cadena lateral. Leucina (Leu, L) Posee una cadena alifática como cadena lateral. Isoleucina (Ile, I) Posee una cadena alifática como cadena lateral. Además, su cadena lateral incluye un centro quiral adicional Metionina (Met, M) Su cadena lateral alifática contiene un grupo tioéter (-S-). G. R apolar alifático El aminoácido no polar o hidrofóbico más sencillo encontrado en las proteínas es la glicina, siendo su cadena lateral un átomo de hidrógeno. Los aminoácidos; alanina, valina, leucina, isoleucina y metionina poseen una cadena alifática como grupo R. La prolina a pesar de que en su grupo R también se encuentra presente una cadena alifática se diferencia de los aminoácidos anteriores, debido a que su cadena lateral está unida tanto al Cα como al átomo de nitrógeno (perteneciente al grupo amino) del esqueleto del aminoácido, es decir, se encuentra ciclado. G. R polar sin carga Serina (Ser, S) Su cadena lateral está compuesta por un grupo hidroxilo (-OH) unido a una cadena no polar. Treonina (Thr, T) Su cadena lateral está compuesta por un grupo hidroxilo (-OH) unido a una cadena no polar. Cisteína (Cys, C) Contiene un grupo sulfidrilo o tiol (-SH), este grupo es muy reactivo. Parejas de grupos sulfidrilo pueden reaccionar y formar enlaces disulfuro. Asparagina (Asn, N) Derivado sin carga del aspartato o ácido aspártico. Glutamina (Gln, Q) Derivado sin carga del glutamato o ácido glutámico. G. R positivo (Básico) Lisina (Lys, K) Su cadena lateral se compone de una cadena alifática y un grupo amino adicional, el cual le da el carácter básico a este aminoácido. Arginina (Arg, R) En su cadena lateral contiene un grupo guanidino. Histidina (His, H) En su cadena lateral contiene un grupo imidazol. Es una base débil y carece de carga a pH fisiológico. G. R negativo (Ácido) Aspartato (Asp, D) Forma protonada del aminoácido polar neutro asparagina. Glutamato (Glu, E) Forma protonada del aminoácido glutamina. G. R Aromático Fenilalanina (Phe, F) Contiene un anillo fenílico sustituyendo a uno de los atómos de hidrógeno de la fenilalanina. Tirosina (Tyr, Y) Aminoácido no esencial derivado de la fenialalnina se encuentra ampliamente distribuida en proteínas y enzimas. Triptófano (Trp, W) En su cadena lateral posee un anillo indol unido a un grupo metileno (-CH2 -). Propiedades ácido-base Los aminoácidos son anfóteros Depende de: -pH -R Cuando un aminoácido sin grupo R ionizable se disuelve en agua a pH neutro. Ion dipolar o zwitterion que puede actuar como ácido o como base Catión Anión Proteínas Las proteínas pueden estar compuestas por una o múltiples cadenas polipeptídicas las cuales tendrán una conformación (disposición atómica de una proteína en el espacio) tridimensional específica dependiendo de la composición de aminoácidos. Características moleculares Peso molecular Número de residuos Número de cadenas Pueden estar unidas a grupos no aminoacídicos (Prostáticos) lípidos,carbohidratos,fosfatos,h emo,flavinas,etc. Estructuras Primaria Secuencia de aminoácidos Secundaria Organización espacial de los enlaces Terciaria Organización de los grupos laterales Cuaternaria Organización de las subunidades Primaria Definida por la secuencia lineal de aminoácidos Se mantiene por enlaces covalentes: 1. Enlace peptídico 2. Puentes disulfuro La orden de la secuencia está determinada por los genes que expresan para esa proteína Determina y define la estructura 3D y su función Cambios en los aa = cambio en la estructura Cambios en la función Secundaria “Esqueleto de las proteínas” Definida por la distribución espacial local de una cadena de aa, sin tomar en cuenta las cadenas R La estructura secundaria se mantiene estable gracias a los puentes de hidrógeno, los cuales son interacciones débiles. Los dos principales tipos de estructuras secundarias estables, son las hélices alfa y las láminas beta plegadas. La hélice alfa se forma entre el hidrógeno de un grupo amino de un aminoácido y el oxígeno del grupo carbonilo de otro aminoácido. Para la lámina beta plegada ocurre algo similar, solo que en este caso se da en una cadena lateral o adyacente. Alfa hélice Beta plegada ● Uso óptimo de puentes de H (-NH) formando un enlace peptídico con un oxígeno de un CO ● Puentes disulfuro ● 3-4 puentes de H por giro ● Ej: Queratina ● Cadena de aa plegada en forma de zig-zag ● Forman puentes de H entre segmentos adyacentes. - Los segmentos pueden estar cercano o en cadenas totalmente distintas ● Ej:Fibroína de la seda Estructuras supersecundarias Combinación de estructuras secundarias 1. Helix-loop-helix: Dos hélices alfa unidas por una hoja beta 2. Barriles de beta: Formados solo por hojas beta 3. Dedos de Zinc: Hélice alfa con una hoja beta antiparalela y un ZN al medio Permiten unión a DNA y RNA Terciaria Interacción de los grupos R Plegamiento y disposición 3D Los enlaces que se dan en la estabilización son principalmente puentes de hidrógeno entre los átomos del esqueleto polipeptídico, y entre los grupos laterales. También intervienen fuerzas resultantes de la interacción iónica entre los grupos con cargas opuestas. Hay fuerzas más débiles presentes, como las de Van der Waals, que se va a producir entre los átomos que tengan la cercanía suficiente. Fibrosas Globulares 1. Compuestas por largas hebras. 2. Suelen presentar un solo tipo de estructura secundaria con estructura terciaria simple. 3. Soporte, forma y protección externa de vertebrados 4. Insolubles en agua 5. Colágeno, queratina, elastina,etc 1. De conformación esférica 2. Varios tipos de estructuras secundarias muy compactas 3. Enzimas y proteínas reguladoras 4. Funciones fisiológicas 5. Solubles en agua 6. Globulina,insulina, GAPDH Cuaternaria Interacción entre subunidades Pueden ser idénticas o distintas Mantenidas por enlaces débiles (NO covalentes) La interacción entre distintas subunidades proteicas, con el fin de llegar a la estructura cuaternaria, un complejo totalmente funcional está relacionada con la regulación de la función de los complejos macromoleculares. Estructura nativa de las proteínas Permite cumplir la función biológicaSe puede dar tanto en estructuras 3° y 4° Pueden necesitar ayuda para lograrse Denaturación: Pérdida de la estructura 4°,3° y 2° Deja a las proteínas inactivas Pérdida de la función Pierden solubilidad, adopta estructura fibrosa y precipita Por cambios de pH T° [sales] Parcialmente denaturado = Pierde solo su función Relación entre Energía libre de Gibbs y concentración Las concentraciones de reactantes y productos en sistemas vivos están cambiando a cada instante. ∆G es el cambio en la energía libre de Gibbs ∆G° es el cambio de energía libre bajo condiciones estándar, esto es, a una temperatura de 298 K (25ºC), una presión de 1atm (101,3 Kpa) y una concentración de 1M para todos los reactantes y productos de la reacción, estos son valores que se determinan en un laboratorio químico. Es un valor constante para cada reacción. R corresponde a la constante de los gases (8,315 J/mol*K) T corresponde a la temperatura del sistema (K) [C]c [D]d = Constante de equilibrio de la reacción química Keq´ ΔG°´ Comenzando con 1 M de reactantes, la reacción: > 1,0 - Se desplaza hacia la formación de productos (es espontánea) 1,0 0 Está en equilibrio < 1,0 + Se desplaza hacia la formación de reactantes (no es espontánea) Reacciones acopladas y su importancia en la espontaneidad de las reacciones químicas en sistemas vivos Casos donde algunas reacciones son desfavorables termodinámicamente hablando. ¿Cómo resuelven los sistemas vivos este problema? Acoplando estas reacciones endergónicas a procesos que sean altamente exergónicos, de tal manera que la suma de estas dos reacciones dé lugar a un evento final exergónico y espontáneo. Hidrólisis de ATP ATP favorece la ocurrencia de reacciones que son endergónicas. Por lo tanto, el ATP se considera un transportador de energía desde procesos celulares que producen energía hacia los procesos celulares que requieren esa energía. Entalpía En organismos vivos las reacciones en sistemas biológicos suceden a presión constante. La entalpía toma valores positivos o negativos dependiendo del sentido hacia el cual se transfiere. Sin embargo, la entalpía NO permite predecir la espontaneidad de la reacción, únicamente nos indica cuánto calor se libera en una reacción y hacia dónde se mueve. ΔH Significado + Los productos poseen más energía que los reactantes. La reacción es ENDOTÉRMICA (absorbe calor de los alrededores) - Los productos poseen menos energía que los reactantes. La reacción es EXOTÉRMICA (libera calor hacia los alrededores) Entropía La entropía es una función de estado que describe el desorden de un sistema, su aleatoriedad. La entropía se expresa en Kj/mol La, la entropía por sí sola NO nos permite predecir la espontaneidad de una reacción química. ΔS Significado > 0 ΔS final > ΔS inicial, por lo que se incrementa el desorden en un sistema < 0 ΔS final < ΔS inicial, por lo que disminuye el desorden en un sistema •Los cambios de energía libre dependen de los reactivos y productos. •La mayor parte de las reacciones metabólicas reversibles son reacciones cercanas al equilibrio y por lo tanto su ΔG es casi 0. • •La reacciones metabólicas que se dan lejos del equilibrio son irreversibles. •La velocidad de éstas reacciones, es alterada por los cambios en la actividad enzimática. •Una reacción altamente exergónica es irreversible y desencadena la pérdida total de reactantes. Estas reacciones que son parte de las rutas metabólicas, son reacciones irreversibles. En resumen: Enzimas 1. Son catalizadores biológicos (aumentan Velocidad de una reacción) en condiciones fisiológicas de temperatura y pH específicos. 2. No perturban el equilibrio, nor forman parte del producto y no se consumen en la reacción. 3. La gran mayoría son proteínas globulares (estructura), pero existen también RNAs que funcionan como catalizadores (Ribozimas). Cada enzima se caracteriza por su especificidad por sus sustratos (reactantes) y también por otras moléculas que modulan sus actividades, llamados efectores, que puede ser activadores, inhibidores o ambos. Existen enzimas que necesitan la ayuda de un cofactor Uno o más iones inorgánicos como el Mg2+, Zn2+, Fe2+ etc Otras enzimas necesitan de una coenzima Complejo orgánico o métalo-orgánico. Algunas enzimas necesitan tanto el cofactor (uno o más iones) como la coenzima para poder catalizar La función de las coenzimas es de transportadores transitorios de grupos funcionales específicos y generalmente son derivados de las vitaminas Ion Enzima Cu 2+ Citocromo oxidasa Fe 2+ o Fe 3+ Catalasa, Peroxidasa K + Piruvato quinasa Mg 2+ Hexoquinasa, glucosa-6-fosfatasa Coenzima Grupo químico transferido Precursor de la dieta Biocitina CO2 Biotina Coenzima A Grupos acilos Ácido pantoténico (Vitamina B5) Flavina adenina dinucleótido (FAD) Electrones Riboflavina (Vitamina B2) Nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+ ) Ion hidruro (:H- ) Niacina (Vitamina B3) Apoenzima: la parte de la enzima formada sólo por aminoácidos (parte proteica) Holoenzima: Es la enzima catalíticamente activa que presenta la apoenzima y los cofactores y/o coenzimas necesarias para su actividad. Holoenzima = Apoenzima + cofactor y/o coenzima Cinetica enzimatica Las enzimas poseen la capacidad de aumentar la velocidad de una reacción química de manera significativa y con una alta especificidad. El estudio de la velocidad de una enzima nos permite conocer: 1. Los mecanismos de una reacción, es decir, los pasos mediante los cuales la enzima se une a los sustratos, como estos reaccionan y cómo se forman los productos 2. La afinidad con la que el sustrato se une a la enzima o la velocidad máxima obtenida durante la catálisis 3. El efecto sobre la actividad enzimática de compuestos químicos, cambios físicos, etc. 4. El tipo de regulación al que una reacción enzimática puede estar sujeta 5. El papel que podrían estar cumpliendo las enzimas en una determinada ruta metabólica. Velocidad de reacción Corresponde a la aparición de producto en el tiempo (concentración de producto vs tiempo). Velocidad inicial de reacción La reacción en los primeros segundos de reacción ocurre rápidamente a tiempos cercanos a 0 la velocidad se comporta de manera lineal, a esta velocidad de catálisis de la reacción enzimática la denominaremos velocidad inicial o V0. La concentración de sustrato tiene un gran impacto sobre la velocidad de una reacción enzimática A concentraciones bajas a medida que se incrementa la concentración de sustrato la velocidad de la reacción se incrementa de forma casi lineal, sin embargo, a medida que la concentración de sustrato aumenta el incremento en la velocidad es cada vez menor. Cinética de Michaelis-Menten ● Relación entre la velocidad inicial y la concentración de sustrato. Los valores de velocidad inicial se representan frente a la concentración de sustrato, generando una curva hiperbólica. Se indican además los parámetros cinéticos Vmax y KM derivados de la ecuación de Michaelis-Menten. Al aumentar la concentración de sustrato aumenta la velocidad de catálisis en forma lineal y luego disminuye alcanzando un valor máximo a mayores concentraciones de sustrato (meseta del gráfico) a este valor máximo de velocidad se le conoce como Velocidad máxima o Vmáx. Ecuación de Michaelis-Menten Regulación de la actividad enzimática: Reguladores alostéricos: Pequeñas moléculas (cofactor, coenzima) que al unirse en un sitio distinto del sitio activo, modifica la actividad enzimática. Tipos de inhibición Competitiva (reversible) Unión del inhibidor al sitio activo de la enzima No Competitiva (reversible) Unión del inhibidor al sitio alostérico de la enzima Acompetitiva (reversible) Unión del inhibidor al sitio alostérico del complejo ES Inhibidores irreversibles Se unen de manera irreversible mediante enlaces covalentes a la enzima (sitio activo, alostérico, u otro que afecte el sitio activo). Generalmente son tóxicos. Modificaciones covalentes Activación por proteólisis (zimógenos) Puede activar o inhibir. La KM corresponde a la concentración de sustrato en la que la velocidad inicial corresponde a la mitad de Vmáx Si una enzima posee bajos valores de KM, es más eficiente a bajas concentraciones de sustrato. los valores de KM son únicos para cada enzima y su respectivo sustrato. KM sería un indicador de la disociación del complejo ES y por lo tanto nos indicaría la afinidad de la enzima por su sustrato. Bajos valores de KM indican una gran afinidad de la enzima por el sustrato, y por el contrario, altos valores de KM indican una baja afinidad de la enzima por el sustrato. Gráfica de los dobles recíprocos Aplicar el recíproco a la ecuación de Michaleis-Menten convirtiendo la curva hiperbólica en una línea recta. Este método permite determinar de manera más sencilla los valores de Vmáx y KM para una enzima y su sustrato, En esta recta la pendiente corresponde a KM/Vmáx, la intersección en el eje de las ordenadas corresponde a 1/Vmáx y la extrapolación en la intersección del eje de las abscisas a -1/KM. Con esta gráfica se pueden obtener los parámetros cinéticos Km y Vmáx desde los interceptos, como se indica en flechas azules en la figura. Km y afinidad Ecuación de Lineweaver-Burk o doble recíprocos