CUESTIONARIO 1.

CUESTIONARIO: ENZIMAS.

¿QUE SON LAS ENZIMAS?

• Son moleculas producidas por las celulas de los organismos vivos con la funcion especifica de catalizar reacciones quimicas.

¿COMO SE CLASIFICAN LAS ENZIMAS?

Oxidorreductasas: catalizan reacciones de oxidacion y reduccion. Emplean Co enzimas NAD+, NADP+ y FAD.

• Transferasas: realizan muchos pasos importantes del metabolismo requieren transferasas de 1 molecula a otra, de grupos amino, carboxilo, carbonilo, metilo, acido, glucosilo o fosforilo. Utilizan tetrahidrofolato y fosfato piridoxal.
  
  Hidrolasas: catalizan el rompimiento de una molecula con participacion de agua, entre enlaces de carbono y otro atomo.
• Liasas: catalizan el rompimiento no hidrolitico entre carbono y carbono, carbono y azufre y algunos carbono e hidrogeno. Pertenecen las descarboxilasas.
• Isomerasas: incluye todas las enzimas que catalizan la interconversion de todo tipo de isomeros opticos, de posicion y reacciones de oxido rreduccion intramolecular.Pertenecen rasemasas, epimerasas y mutasas.
  
  Ligasas: catalizan la formacion de enlaces entre carbono y oxigeno, nitrodeno y otros atomos a expensas de un enlace fosfato de alta energia de ATP.Pertenecen acetil CoA sintetasa.

¿COMO ACTUAN LAS ENZIMAS?

• Si en la reaccion se absorve calor, los productos tendran mas energia que los reactantes; los cambios de energia libre y de entalpia son positivos y es una reaccion endergonica. Si la reaccion que desprende calor son negativas entonces es exotermica.
  
  
• La enzima es afectada por una serie de factores externos e internos pueden ser fisicos, quimicos y biologicos, temperatura, pH, fuerza ionica, concentracion de sustrato de la enzima, del producto e inhibidores.
• Las enzimas son generalmente proteínas globulares que pueden presentar tamaños muy variables, desde 62 aminoácidos como en el caso del monómero de la 4-oxalocrotonato tautomerasa,hasta los 2500 presentes en la sintasa de ácidos grasos.
  Las actividades de las enzimas vienen determinadas por su estructura tridimensional. Casi todas las enzimas son mucho más grandes que los sustratos donde actúan, y solo una pequeña parte de la enzima (alrededor de 3 a 4 aminoácidos) están directamente involucrados en la catálisis. La región que contiene estos residuos encargados de catalizar la reacción es conocida como centro activo. Las enzimas también pueden contener sitios con la capacidad de unir cofactores, necesarios a veces en el proceso de catálisis, o de unir pequeñas moléculas, como los sustratos o productos (directos o indirectos) de la reacción catalizada. Estas uniones pueden incrementar o disminuir la actividad enzimática, dando lugar así una regulación por retroalimentación.
  Al igual que las demás proteínas, las enzimas se componen de una cadena lineal de aminoácidos que se pliegan durante el proceso de traducción para dar lugar a una estructura terciaria tridimensional de la enzima, susceptible de presentar actividad. Cada secuencia de aminoácidos es única y por tanto da lugar a una estructura única, con propiedades únicas. En ocasiones, proteínas individuales pueden unirse a otras proteínas para formar complejos, en lo que se denomina estructura cuaternaria de las proteínas.
  La mayoría de las enzimas, al igual que el resto de proteínas, pueden ser desnaturalizadas si se ven sometidas a agentes desnaturalizantes como el calor, los pHs extremos o ciertos compuestos como el SDS. Estos agentes destruyen la estructura terciaria de las proteínas de forma reversible o irreversible, dependiendo de la enzima.

¿QUE ES UNA APOENZIMA?

• Es la parte proteica de una enzima, desprovista de los cofactores o coenzimas que puedan ser necesarios para que la enzima sea funcionalmente activa. La apoenzima es catalíticamente inactiva; cuando se le une la coenzima o cofactor adecuados, constituye la holoenzima.

¿QUE ES UNA COENZIMA?

• Los coenzimas son cofactores orgánicos no proteicos, termoestables, que unidos a una apoenzima constituyen la holoenzima o forma catalíticamente activa de la enzima. Tienen en general baja masa molecular (al menos comparada con la apoenzima) y son claves en el mecanismo de catálisis, por ejemplo, aceptando o donando electrones o grupos funcionales, que transportan de un enzima a otro.
  A diferencia de las enzimas, los coenzimas se modifican y consumen durante la reacción química; por ejemplo, el NAD+ se reduce a NADH cuando acepta dos electrones (y un protón) y por tanto se agota; cuando el NADH libera sus electrones se recupera el NAD+, que de nuevo puede actuar como coenzima.

¿QUE ES CINETICA ENZIMATICA?

• La cinética enzimática estudia la velocidad de las reacciones químicas que son catalizadas por las enzimas. El estudio de la cinética de una enzima permite explicar los detalles de su mecanismo catalítico, su papel en el metabolismo, cómo es controlada su actividad en la célula y cómo puede ser inhibida su actividad por fármacos o venenos o potenciada por otro tipo de moléculas.

CHECA ESTA PAGINA PARA UNA MEJOR COMPRENSION DE LAS ENZIMAS:

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PRATICA DE SOLUCIONES REGULADORAS.

PRACTICA 1: SOLUCIONES REGULADORAS.

OBJETIVO:

Al termino de la practica, el alumno comprendera como esta formada una solucion reguladora y podra explicar como actuan estas soluciones para mantener el pH equilibrado.

INTRODUCCION.

Debido a que las propiedades de numerosas moleculas biologicas varian con el pH, es importante que el pH de los sistemas vivos se conserve dentro de ciertos limites estrechos. Para mantener el pH adecuado, el cuerpo cuenta con sistemas amortiguadores o soluciones reguladoras o buffer.

Las soluciones reguladoras estan formadas por un acido debil (dador de protones) y su base conjugada (que acepta protones). Estas soluciones pueden resistir un cambio de pH cuando se les añade un acido o base fuerte (bajo ciertos limites).

La eficacia y capacidad de un sistema amortiguador depende de la relacion entre las concentraciones de la base conjugada (o sal) y el acido debil, como se indica en la ecuacion de Henderson Hasselbach:

pH=pK+log {sal}/{acido}

En esta ecuacion se expresa la relacion entre el pH de la forma acida del par amortiguador (representa el punto medio entre los limites extremos del efecto amortiguador) y la concentracion de cada miembro del par amortiguador. El pK es diferente para cada solucion amortiguadora y se determina midiendo el pH de una solucion que contenga concentraciones iguales de los dos campos que constituyen el par amortiguador.

Tambien se dice que una solucion es amortiguadora, reguladora o tampon si {H+}, es decir el pH de una solucion no se ve afectada significativamente por la adicion de pequeñas cantidades o volumenes de acidos y bases.

Buffer, es una o varias sustancias quimicas que afectan la concentracion de los iones de hidrogeno en el agua. Siendo que pH no significa otra cosa que el potencial de hidrogeniones.

Cuando un buffer es adicionado al agua, el primer cambio que se produce es que el pH del agua se vuelve constante. De esta manera, acidos o bases adicionales no podran tener efecto alguno sobre el agua, ya que esta siempre se estabilizara de inmediato.

MATERIAL Y REACTIVOS.

Potenciometros. 150 ml de solucion de acido clorhidrico.

Agitadores magneticos. 1 Pinza para bureta.

1 Probeta de 50ml. 2 vasos de precipitados de 250ml.

1 Probeta de 10 ml. 1 vaso de precipitados de 100ml.

1 Agitador de vidrio. 1 l. de aolucion de hidroxido de sodio 0.1N

1 Bureta. 500 ml. de NaCl 0.1N

1 Soporte universal.

DESARROLLO.

EXPERIMENTO A.

1.- En un vaso de precipitados de 250ml, colocar 50ml de la solucion de monofosfato de sodio 0.1N, introducir los electrodos del potenciometro y medir du pH.

2.- Mediante una bureta, agregar lentamente solucion de hidroxido de de sodio 0.1N a la solucion anterior, que debe estar en agitacion constante, observar los cambios de pH despues de la adicion de cada ml de hidroxido de sodio. Suspender al llegar a los 20ml.

3.-Con los resultados obtenidos, elaborar una grafica en papel milimetrico (pH contra ml de hidroxido de sodio 0.1N) y observar si hubo amortiguacion.

EXPERIMENTO B.

1.- En un vaso de precipitados de 250ml colocar 50 ml de la solucion de monofosfato de sodio 0.1N, introducir los electrodos del potenciometro y medir su pH.

2.- En agitacion constante garegar lentamente solucion de hidroxido de sodio 0.1N mediante una bureta y anotar los cambios de pH despues de la adicion de cada ml Suspender la operacion hasta llegar a 20ml.

3.- Con los resultados obtenidos elaborar una grafica en papel milimetrico (pH contra ml de hidroxido de sodio 0.1N) y observar si hubo amjortiguacion.

CUESTIONARIO.

1.- De acuerdo a las graficas obtenidas, diga en cual experimento la solucion funciona efectivamente como solucion amortiguadora.

• EN EL EXPERIMENTO B.

2.- En las graficas realizadas marca la zona de amortiguacion que se presente
3.- Explique porque se da esta zona de amortiguacion en la solucion.

• COMO PUDO VERSE, EN EL EXPERIMENTO A EL PH CAMBIA RAPIDAMENTE, PERO LENTAMENTE EN EL EXPERIMENTO B; ESTE EFECTO ES EL QUE SE DENOMINA AMORTIGUACION, ES DECIR, SE TIENEN CONCENTRACIONES IGUALES DEL ACIDO DEBIL Y SU BASE CONJUGADA Y ES EL MEJOR INTERVALO PARA EL USO DE UN PAR CONJUGADO COMO AMORTIGUADOR, ADEMAS ESTE ES EL PUNTO EN EL QUE EL PH ES IGUAL AL PKa DEL ACIDO DEBIL.
  

4.- Diga para que sirven las soluciones amortiguadores en nuestro organismo.

• SU FUNCION ES RESISTIR LOS CAMBIO DE PH CUANDO SE LE AGREGAN CANTIDADES DE ACIDO O BASE
  
• 5.-Menciona tres ejemplos de amortiguadores en nuestro organismo.
  
  SISTEMA BICARBONATO/ACIDO CARBONICO.


• SISTEMA DE FOSFATOS.
  
• SISTEMAS DE LAS PROTEINAS.

6.-Diga como esta constituida una solucion amortiguadora.

• CONSISTEN EN SALES HIDROLITICAMENTE ACTIVAS QUE SE DISUELVEN EN EL AGUA. LOS IONES DE ESTAS SALES SE CAMBIAN CON ACIDOS Y ALCALIS. ESTAS SALES HIDROLITICAMENTE ACTIVAS SON LOS PRODUCTOS QUE RESULTAN DE LA REACCION ENTRE LOS ACIDOS DEBILES Y LOS ALCALIS FUERTES. UN ACIDO BUFFER REACCIONA CUANDO UN ACIDO DEBIL O BASE DEBIL SE COMBINA CON SU CORRESPONDIENTE SAL HIDROLITICA EN UNA SOLUCION DE AGUA SE FORMA UN SISTEMA AMORTIGUADOR DENOMINADO "BUFFER".
  
  

CONCLUSIONES.

Finalmente, despues de haber concluido el presente experimento, cabe mencionar que si se logro cumplir con el onjetivo mencionado, y ademas, destacar el gran desempeño de las soluciones buffer o amortiguadoras en el organismo vivo, para poder asi, mantener la homeostasis de acuerdo a las variaciones que se pueden presentar en una solucion con demasiasa acidez o basisidad determinada.

Tomando en cuenta, que la mezcla acido/sal llamada por amortiguador, al disociarse produce un ion comun conocido tambien como base conjugada en virtud de que se puede aceptar protones.

La concentracion del par amortiguador, al agregar un acido o una base fuerte, asi como la relacion, acido/base conjugada, variara de acuerdo a las cantidades agregadas. En consecuencia, la disminucion de acido conjugado es igual a la cantidad de base conjugada formada y viceversa.

BIBLIOGRAFIA:

LEAL PACHECO, "BIOQUIMICA MEDICA", EDITORIAL:LIMUSA,NORIEGA EDITORES,

MEXICO DF. 2006. PAGS. 172, TEMA:"SOLUCIONES AMORTIGUADORAS".

COLESTEROL.

COLESTEROL.

El colesterol es un lípido que se encuentra en los tejidos corporales y en el plasma sanguíneo de los vertebrados. Se presenta en altas concentraciones en el hígado, médula espinal, páncreas y cerebro. El nombre de «colesterol» procede del griego kole (bilis) y stereos (sólido), por haberse identificado por primera vez en los cálculos de la vesícula biliar por Michel Eugène Chevreul quien le dio el nombre de «colesterina».

Es un lípido esteroide, molécula de ciclopentanoperhidrofenantreno (o ester), constituida por cuatro carbociclos condensados o fundidos, denominados A, B, C y D, que presentan varias sustituciones:

1. 
   Dos radicales metilo en las posiciones C-10 y C-13.
   Una cadena no metálica en la posición C-17.
   Un grupo hidroxilo en la posición C-3.
   Una insaturación entre los carbonos C-5 y C-6.
   

En la molécula de colesterol se puede distinguir una cabeza polar constituida por el grupo hidroxilo y una cola o porción apolar formada por el carbociclo de núcleos condensados y los sustituyentes alifáticos. Así, el colesterol es una molécula tan hidrófoba que la solubilidad de colesterol libre en agua es de 10-8 M y, al igual que los otros lípidos, es bastante soluble en disolventes apolares como el cloroformo (CCl4).

El metabolismo del colesterol.

Fuentes de colesterol .Los organismos mamíferos obtienen colesterol a través de dos vías:
1. Vía exógena o absorción de colesterol pre-existente en los alimentos. El colesterol se encuentra exclusivamente en los alimentos de origen animal, mayoritariamente la yema de huevo, hígado, lácteos, cerebro (sesos) y músculo esquelético (carnes rojas).

2. Vía endógena o síntesis de novo, es la síntesis de colesterol en las células animales a partir de su precursor, el acetato, en su forma activada acetil-coenzima A

Síntesis de colesterol .

La biosíntesis del colesterol tiene lugar en el retículo endoplásmico (liso) de virtualmente todas las células de los animales vertebrados. Mediante estudios de marcaje isotópico, D. Rittenberg y K. Bloch demostraron que todos los átomos de carbono del colesterol proceden, en última instancia, del acetato, en forma de acetil-Coenzima A. Se requirieron aproximadamente otros 30 años de investigación para describir las líneas generales de la biosíntesis del colesterol, desconociéndose, sin embargo, muchos detalles enzimáticos y mecanísticos a la fecha. Los pasos principales de la síntesis de colesterol son:

1. 
   
   
   
   
   El acetil-CoA se convierte en mevalonato.
   El mevalonato se convierte en escualeno mediante reacciones sucesivas de transferencia de grupos prenilo.
   El escualeno se transforma en lanosterol.
   El lanosterol se convierte en colesterol después de otras 21 reacciones sucesivas, enzimáticamente catalizadas.
   
   Transporte del colesterol .
   





2. 
   
   
   Debido a su gran insolubilidad en agua el colesterol circula en la sangre exclusivamente asociado a complejos macromoleculares conocidos como lipoproteínas.
   
   Regulación del colesterol.
   
   
   
3. 
   
   
   
   La producción de colesterol es regulada directamente por la concentración del colesterol presente en el retículo endoplásmico de las células, habiendo una relación indirecta con los niveles plasmáticos de colesterol presente en las lipoproteínas de baja densidad (LDL por su acrónimo inglés). Una alta ingesta de colesterol en los alimentos conduce a una disminución neta de la producción endógena y viceversa. El principal mecanismo regulador de la homeostasis de colesterol celular aparentemente reside en un complejo sistema molecular centrado en las proteínas SREBPs (Sterol Regulatory Element Binding Proteins 1 y 2: proteínas que se unen a elementos reguladores de esteroles). En presencia de una concentración crítica de colesterol en la membrana del retículo endoplásmico, las SREBPs establecen complejos con otras dos importantes proteínas reguladoras: SCAP (SREBP-cleavage activating protein: proteína activadora a través del clivaje de SREBP) e Insig (insulin induced gene) 1 y 2. Cuando disminuye la concentración del colesterol en el retículo endoplásmico, las Insigs se disocian del complejo SREBP-SCAP, permitiendo que el complejo migre al aparato de Golgi, donde SREBP es escindido secuencialmente por S1P y S2P (site 1 and 2 proteases: proteasas del sitio 1 y 2 respectivamente). El SREBP escindido migra al núcleo celular donde actúa como factor de transcripción uniéndose al SRE (Sterol Regulatory Element: elemento regulador de esteroles) de una serie de genes relevantes en la homeostasis celular y corporal de esteroles, regulando su transcripción. Entre los genes regulados por el sistema Insig-SCAP-SREBP destacan los del receptor de lipoproteínas de baja densidad (LDLR) y la hidroxi-metil-glutaril CoA-reductasa (HMG-CoA-reductasa), la enzima limitante en la vía biosintética del colesterol.

Tras dilucidar los mecanismos celulares de captación endocítica de colesterol lipoproteico, trabajo por el cual fueron galardonados con el premio Nobel en fisiología y medicina en el año 1985, Michael S. Brown y Joseph L. Goldstein han participado directamente en el descubrimiento y caracterización de la vía de los SREBPs de regulación del colesterol corporal. Estos avances han sido la base del mejor entendimiento de la fisiopatología de diversas enfermedades humanas, fundamentalmente la enfermedad vascular aterosclerótica, principal causa de muerte en el mundo occidental a través del infarto agudo al miocárdio y los accidentes cerebrovasculares y el fundamento de la farmacología de las drogas hipocolesteromiantes más potentes: las estatinas.

Funciones del colesterol.

El colesterol es imprescindible para la vida por sus numerosas funciones:
Estructural: el colesterol es un componente muy importante de las membranas plasmáticas de los animales (no existe en los vegetales). Aunque el colesterol se encuentra en pequeña cantidad en las membranas celulares, en la membrana citoplasmática lo hallamos en una proporción molar 1:1 con relación a los fosfolípidos, regulando sus propiedades físico-químicas, en particular la fluidez. Sin embargo, el colesterol se encuentra en muy baja proporción o está prácticamente ausente en las membranas subcelulares.

Precursor de la vitamina D: esencial en el metabolismo del calcio.
Precursor de las hormonas sexuales: progesterona, estrógenos y testosterona.
Precursor de las hormonas corticoesteroidales: cortisol y aldosterona.
Precursor de las sales biliares: esenciales en la absorción de algunos nutrientes lipídicos y vía principal para la excreción de colesterol corporal.
Precursor de las balsas de lípidos...

Hipercolesterolemia.

El colesterol plasmático sólo existe en la forma de complejos macromoleculares llamados lipoproteínas. Actualmente se reconoce ampliamente el papel causal del colesterol presente en las lipoproteínas de baja densidad (LDL) en la patogenia de la ateroesclerosis. De esta manera, la existencia sostenida de niveles elevados de colesterol LDL por encima de los valores recomendados, incrementa el riesgo de sufrir eventos cardiovasculares (principalmente infarto de miocardio agudo) hasta diez años después de su determinación, tal como lo demostró el estudio de Framingham iniciado en 1948. De manera interesante, el colesterol presente en las lipoproteínas de alta densidad (HDL) ejercería un rol protector del sistema cardiovascular. Así, el colesterol tiene un impacto dual y complejo sobre la fisiopatología de la arteriosclerosis, por lo que la estimación del riesgo cardiovascular basado sólo en los niveles totales de colesterol plasmático es claramente insuficiente.

Sin embargo, y considerando lo anterior, se ha definido clínicamente que los niveles de colesterol plasmático total (la suma del colesterol presente en todas las clases de lipoproteínas) recomendados por la Sociedad Norteamericana de Cardiología son:

1. 
   Colesterolemia por debajo de 200 mg/dL (miligramos por decilitros): es la concentración deseable para la población general, pues por lo general correlaciona con un bajo riesgo de enfermedad cardiovascular.
   Colesterolemia entre 200 y 239 mg/dL: existe un riesgo intermedio en la población general, pero es elevado en personas con otros factores de riesgo como la diabetes mellitus.
   Colesterolemia mayor de 240 mg/dL: puede determinar un alto riesgo cardiovascular y se recomienda iniciar un cambio en el estilo de vida, sobre todo en lo concerniente a la dieta y al ejercicio físico.

En sentido estricto, el nivel deseable de colesterol LDL debe definirse clínicamente para cada sujeto en función de su riesgo cardiovascular individual, el cual está determinado por la presencia de diversos factores de riesgo, entre los que destacan:

1. Edad y sexo
   Antecedentes familiares
   Hábito tabáquico
   Presencia de hipertensión arterial
   Nivel de colesterol HDL

En personas con riesgo cardiovascular alto, es decir, aquellas con una probabilidad de más de un 20% de sufrir un evento cardiovascular mayor o letal en un periodo de 10 años, tales como pacientes diabéticos o que previamente hayan tenido uno de estos eventos, la recomendación actual es mantener un nivel de colesterol LDL menor a 100 mg/dL. Incluso en los pacientes que se catalogan de muy alto riesgo se recomienda un colesterol LDL igual o menor a 70 mg/dL.
En España la máxima concentración recomendada de colesterol en sangre es más elevada que en Estados Unidos, como lo indica la Sociedad Española de Arteriosclerosis, quizá debido a que el riesgo cardiovascular global en España es más bajo:

1. 
   Colesterol por debajo de 200 mg/dL: bajo riesgo.
   Colesterol entre 200 y 300 mg/dL: riesgo intermedio.
   Colesterol mayor de 300 mg/dL: alto riesgo.

ENLACE PEPTIDICO.

ENLACE PEPTIDICO.

Los péptidos están formados por la unión de aminoácidos mediante un enlace peptídico. El enlace peptídico tiene lugar mediante la pérdida de una molécula de agua entre el grupo amino de un aminoácido y el carboxilo de otro:

El resultado es un enlace covalente CO-NH. Es, en realidad, un enlace amida sustituido.
Podemos seguir añadiendo aminoácidos al péptido, porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal.
Para nombrar el péptido se empieza por el NH2 terminal por acuerdo. Si el primer aminoácido de nuestro péptido fuera alanina y el segundo serina tendríamos el péptido Alanil-serina.

Podríamos pensar que una proteína puede adoptar miles de conformaciones debidas al giro libre en torno a los enlaces sencillos. Sin embargo, en su estado natural sólo adoptan una única conformación tridimensional que llamamos conformación nativa; que es directamente responsable de la actividad de la proteína.
Esto hizo pensar que no podía haber giro libre en todos los enlaces; y efectivamente, mediante difracción de rayos X se vio que el enlace peptídico era más corto que un enlace sencillo normal, porque tiene un cierto carácter (60%) de enlace doble, ya que se estabiliza por resonancia.

Por esa razón no hay giro libre en torno a este enlace. Esta estabilización obliga a que los 4 átomos que forman en enlace peptídico más los dos carbonos que se encuentran en posición a (marcado con a en la ilustración) con respecto a dicho enlace, se encuentren en un plano paralelo a ello:

Esta ordenación planar rígida es el resultado de la estabilización por resonancia del enlace peptídico. Por ello, el armazón está constituido por la serie de planos sucesivos separados por grupos metileno sustituidos. Esto impone restricciones importantes al número posible de conformaciones que puede adoptar una proteína.
El O carbonílico y el hidrógeno amídico se encuentran en posición trans (uno a cada lado del plano); sin embargo, el resto de los enlaces (N-Ca y Ca-C) son enlaces sencillos verdaderos, con lo que podría haber giro. Pero no todos los giros son posibles.
Si denominamos ? al valor del ángulo que puede adoptar el enlace N-Ca, y ? al del enlace Ca-C, sólo existirán unos valores permitidos para ? y ?; y dependerá en gran medida del tamaño del grupo R.
Se producen nuevamente restricciones al giro libre, debido a las características de los grupos R sucesivos.

AMINOACIDOS.

AMINOACIDOS.

Un aminoácido es una biomolécula orgánica formada por un carbono unido a un grupo carboxil, un grupo amino, un hidrógeno y una cadena R de composición variable según la cual se conocen 20 tipos de aminoácidos diferentes. En los aminoácidos naturales, el grupo amino y el grupo carboxil se unen al mismo carbono que recibe el nombre de alfa asimétrico...
Unión de varios aminoácidos da lugar a cadenas llamadas péptidos. Se hablará de proteína cuando la cadena polipeptídica supere los 50 aminoácidos o el peso molecular total supero los 5000. Existen aproximadamente 20 aminoácidos distintos componiendo las proteínas. La unión química entre aminoácidos en las proteínas se produce mediante un enlace peptídico. Ésta reacción ocurre de manera natural en los ribosomas, tanto del retículo endoplasmático como del citosol.

La estructura general de un aminoácido se establece por la presencia de un carbono central unido a: Un grupo carboxilo (rojo), un grupo amino (verde), un hidrogeno (negro) y la cadena lateral (azul), tal como se muestra a continuación:

Donde "R" representa la cadena lateral, específica para cada aminoácido. Técnicamente hablando, se les denomina Alfa-aminoácidos, debido a que el grupo amino (NH2) se encuentra a un atomo de distancia del grupo carboxilo (COOH). Como estos dos grupos poseen H en sus estructuras químicas, son grupos susceptibles a los cambios de pH, por eso, en el pH de la célula, prácticamente ningún aminoácido se encuentra de esa forma, sino que se encuentra ionizado.

Los aminoácidos a pH bajo se encuentran mayoritariamente en su forma catiónica (con carga positiva), y a pH alto se encuentran en su forma aniónica (con carga negativa). Sin embargo, existe un pH especifico para cada aminoácido, donde la carga positiva y la carga negativa se encuentran en equilibrio, vale decir, en un estado neutro. En éste estado se dice que el aminoácdio se encuentra en su forma de Zwitterion.

A los aminoácidos que necesitan ser ingeridos por el cuerpo para obtenerlos se les llama esenciales, la carencia de estos aminoácidos en la dieta limita el desarrollo del organismo, ya que no es posible reponer las células de los tejidos que mueren o crear tejidos nuevos, en el caso del crecimiento. Estos son:
Valina (Val)
Leucina (Leu)
Isoleucina (Ile)
Fenilalanina (Phe)
Metionina (Met)
Treonina (Thr)
Lisina (Lys)
Triptófano (Trp)
Histidina (His)
Arginina (Arg)
A los aminoácidos que pueden ser sintetizados por el cuerpo se les conoce como No Esenciales y son:
Alanina (Ala)
Prolina (Pro)
Glicina (Gly)
Serina (Ser)
Cisteina (Cys)
Asparagina (Asn)
Glutamina (Gln)
Tirosina (Tyr)
Ácido aspártico (Asp)
Ácido glutámico (Glu)

UNIDAD V. BIOQUIMICA MEDICA.PRO.

PROTEINAS.

Las proteínas son macromoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. El nombre proteína proviene de la palabra griega πρώτα ("prota"), que significa "lo primero" o del dios proteo, por la cantidad de formas que pueden tomar.

Características.

Las proteínas son moléculas de enorme tamaño; pertenecen a la categoría de macromoléculas; son polímeros, es decir, están constituidas por gran número de unidades estructurales simples repetitivas (monómeros). Debido a su gran tamaño, cuando estas moléculas se dispersan en un disolvente adecuado, forman siempre dispersiones coloidales, con características que las distinguen de las soluciones de moléculas más pequeñas.

Por hidrólisis, las moléculas proteínicas son escindidas en numerosos compuestos relativamente simples, de pequeño peso, que son las unidades fundamentales constituyentes de la macromolécula. Estas unidades son los aminoácidos, de los cuales existen veinte especies diferentes y que se unen entre sí mediante enlaces peptídicos. Cientos y miles de estos aminoácidos pueden participar en la formación de la gran molécula polimérica de una proteína.

Todas las proteínas contienen carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno y casi todas poseen también azufre. Si bien hay ligeras variaciones en diferentes proteínas, el contenido de nitrógeno representa, término medio, 16% de la masa total de la molécula; es decir, cada 6,25 g de proteínas contienen 1 g de N. El factor 6,25 se utiliza para estimar la cantidad de proteína existente en una muestra a partir de la medición de N de la misma.

La síntesis proteica es un proceso complejo cumplido por las células según las directrices de la información suministrada por los genes.

Funciones.

Las proteínas ocupan un lugar de máxima importancia entre las moléculas constituyentes de los seres vivos (biomolécula]s. Prácticamente todos los procesos biológicos dependen de la presencia y/o actividad de este tipo de sustancias. Bastan algunos ejemplos para dar idea de la variedad y trascendencia de funciones a ellas asignadas. Son proteínas casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones químicas en organismos vivientes; muchas hormonas, reguladores de actividades celulares; la hemoglobina y otras moléculas con funciones de transporte en la sangre; los anticuerpos, encargados de acciones de defensa natural contra infecciones o agentes extraños; los receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta determinada; la actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante la contracción; el colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén.

Estructura.

Presentan una disposición característica en condiciones ambientales, si se cambia la presión, temperatura, pH, etc. pierde la conformación y su función. La función depende de la conformación y ésta viene determinada por la secuencia de aminoácidos.

Conformaciones o niveles estructurales de la disposición tridimensional: Estructura primaria. Estructura secundaria. Nivel de dominio. Estructura terciaria. Estructura cuaternaria. A partir del nivel de dominio sólo las hay globulares.

Propiedades de las proteínas.

• 
  
  
  
  
  Solubilidad: Esta propiedad se mantiene siempre y cuando los enlaces fuertes y débiles estén presentes. Si se aumenta la temperatura y el pH, se pierde la solubilidad.
  Capacidad Electrolítica: Se determina a través de la electrólisis, en la cual si las proteínas se trasladan al polo positivo es porque su radical tiene carga negativa y viceversa.
  Especificidad: Cada proteína tiene una función específica que esta determinada por su estructura primaria.
  Desnaturalización: Las proteínas pueden desnaturalizarse al perder su estructura terciaria. Al desnaturalizarse una proteína, esta pierde solubilidad en el agua y precipita. La desnaturalización se produce por cambios de temperatura o variaciones de pH. En algunos casos, las proteínas desnaturalizadas pueden volver a su estado original a través de un proceso llamado renaturalización.
  
  Determinación de la estabilidad proteica.

La estabilidad de una proteína es una medida de la energía que diferencia al estado nativo de otros estados "no nativos" o desnaturalizados. Hablaremos de estabilidad termodinámica cuando podamos hacer la diferencia de energía entre el estado nativo y el desnaturalizado, para lo cual se requiere reversibilidad en el proceso de desnaturalización. Y hablaremos de estabilidad cinética cuando, dado que la proteína desnaturaliza irreversiblemente, sólo podemos diferenciar energéticamente la proteína nativa del estado de transición (el estado limitante en el proceso de desnaturalización) que da lugar al estado final. En el caso de las proteínas reversibles, también se puede hablar de estabilidad cinética, puesto que el proceso de desnaturalización también presenta un estado limitante. Actualmente se ha demostrado que algunas proteínas reversibles pueden carecer de dicho estado limitante, si bien es un tema aún controvertido en la bibliografía científica.

La determinación de la estabilidad proteica puede realizarse con diversas técnicas. La única de ellas que mide directamente los parámetros energéticos es la calorimetría (normalmente en la modalidad de calorimetría diferencial de barrido). En esta se mide la cantidad de calor que absorbe una disolución de proteína cuando es calentada, de modo que al aumentar la temperatura se produce una transición entre el estado nativo y el estado desnaturalizado que lleva asociada la absorción de una gran cantidad de calor.

El resto de técnicas miden propiedades de las proteínas que son distintas en el estado nativo y en el estado desplegado. Entre ellas se podrían citar la fluorescencia de triptófanos y tirosinas, el dicroismo circular, radio hidrodinámico, espectroscopía infrarroja, resonancia magnética nuclear,... Una vez hemos elegido la propiedad que vamos a medir para seguir la desnaturalización de la proteína, podemos distinguir dos modalidades: Aquellas que usan como agente desnaturalizante el incremento de temperatura y aquellas que hacen uso de agentes químicos (como urea, cloruro de guanidinio, tiocianato de guanidinio, alcoholes,...). Estas últimas relacionan la concentración del agente utilizado con la energía necesaria para la desnaturalización. Una de las últimas técnicas que han emergido en el estudio de las proteínas es la microscopía de fuerza atómica. Esta técnica es cualitativamente distinta de las demás, puesto que no trabaja con sistemas macroscópicos sino con moléculas individuales. Mide la estabilidad de la proteína a través del trabajo necesario para desnaturalizarla cuando se aplica una fuerza por un extremo mientras se mantiene el otro extremo fijo a una superficie.

La importancia del estudio de la estabilidad proteica está en sus implicaciones biomédicas y biotecnológicas. Así, enfermedades como el Alzheimer o el Parkinson están realcionadas con la formación de amiloides (polímeros de proteínas desnaturalizadas). El tratamiento eficaz de estas enfermedades podría encontrarse en el desarrollo de fármacos que desestabilizaran las formas amiloidogénicas o bien que estabilizaran las formas nativas. Por otro lado, cada vez más proteínas van siendo utilizadas como fármacos. Resulta obvio que los fármacos deben presentar una estabilidad que les de un alto tiempo de vida cuando están almacenados y un tiempo de vida limitado cuando están realizando su acción en el cuerpo humano. En cuanto a la importancia en las aplicaciones biotecnológicas radica en que pese a su extrema eficacia catalítica su baja estabilidad dificulta su uso (muchas proteínas de potencial interés apenas mantienen su configuración nativa y funcional por unas horas).

Clasificación

Según su formaFibrosas: presentan cadenas polipéptidas largas y una atípica estructura secundaria. Son insolubles en agua y en soluciones acuosas. Algunos ejemplos de estas son la queratina, colágeno y fibrina

Globulares: se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esférica apretada o compacta. La mayoría de las enzimas, anticuerpos, algunas hormonas, proteínas de transporte, son ejemplo de proteínas globulares y también poseen aminoopeptidiosis al 5% para hacer simbiosis.

Según su composición química
Simples u holoproteínas: su hidrólisis sólo produce aminoácidos. Ejemplos de estas son la insulina y el colágeno (fibrosas y globulares).
Conjugadas o heteroproteínas: su hidrólisis produce aminoácidos y otras sustancias no proteicas llamado grupo prostético (sólo globulares)