Generalidades Y Proteinas.pdf

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE QUÍMICA

BIOQUIMICA DE LA CÉLULA Para BIOLOGIA Dra. (c) EMMA URRUNAGA SORIA

BIBLIOGRAFIA A CONSULTAR 1. RODNEY BOYER, CONCEPTOS DE BIOQUÍMICA, 2000 2. LEHNINGER BIOQUÍMICA, I Y II TOMO, Quinta Edición, 2009 3. JEREMY M. BERG, JOHN L. TYMOCZKO, LUBERT STRYER, BIOQUÍMICA, Sexta Edición, 2008 4. EDWIN T. MERTZ. BIOQUÍMICA, PUBLICACIONES CULTURAL, DÉCIMA REIMPRESIÓN, Mexico 1992. 5. LODISH, BERK, MATSUDAIRA, KAISER, KRIEGER, SCOTT, ZIPURSKY, DARNELL, BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR, Quinta Edición, 2005. Impreso en China, agosto 2011. 6. WERNER MÜLLER-ESTERL, BIOQUÍMICA: Fundamentos para Medicina y Ciencias de la Vida, 2008 7. J.A. LOZANO, J.D. GALINDO, J.C. GARCÍA-BORRÓN, J.H. MARTÍNEZ-LIARTE, R. PEÑAFIEL, F. SOLANO, BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR para ciencias de la salud, Tercera Edición, 2005.

8. THOMAS M. DEVLIN, BIOQUÍMICA, Cuarta Edición, 2004. 9. TRUDY MCKEE, JAMES R. MCKEE, BIOQUÍMICA, Tercera Edición, 2003

BIOQUIMICA Puede definirse como : - “Ciencia que estudia las base químicas de la vida “ - Definición funcional: “ Ciencia que estudia los componentes químicos de las células vivas, así como sus reacciones y procesos en los que intervienen” - Diccionario de la Real Academia Española de la Lengua: “ Es parte de la Química que estudia la composición y transformaciones químicas de los seres vivos”

AREAS DE LA BIOQUÍMICA En 3 apartados: a) Bioquímica Estructural Estudia la composición, conformación, configuración y estructura de las moléculas de la materia viva, relacionándola con su función biológica. b)

Bioquímica Metabólica Estudia las transformaciones, funciones y reacciones químicas que sufren o que llevan a cabo las moléculas de la materia viva, así como los mecanismos de regulación de esas transformaciones.

c) Biología Molecular o genética Molecular Estudia la química de los procesos y las estructuras de moléculas implicadas en el almacenamiento, la transmisión y la expresión de la información genética, así como los mecanismos que los regulan.

CRONOLOGIA

Dibujo en lápiz en colores pastel del árbol filogenético de los Seres vivos, REPRESENT ANDO El Sistema de los seis Reinos Y el de los Dos Imperios, Y Mostrando los Procesos simbiogenético s Principales Implicados En El Origen de eucariontes, Plantas y algas.

https://es.wikipedia.org/wiki/Especiaci%C3%B3n#/media/File:Tree_of_Living_Organisms_2.png

BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS

Si consideramos la abundancia relativa de los átomos que constituyen las biomoléculas (ser humano) observamos que sólo 4 elementos representan más del 99 % de todos los átomos (H, O, C, N) , sólo el oxígeno se encuentre entre los 8 elementos mas abundantes en la corteza. Elemento ( %) Elemento ( % ) Org. vivo Corteza Hidrógeno 60 Oxígeno 47 Oxígeno 25.5 Silicio 28 Carbono 10.5 Aluminio 7.9 Nitrógeno 2.4 Hierro 4.5 Calcio 0.22 Calcio 3.5 Fósforo 0.13 Sodio 2.5 Azufre 0.13 Potasio 2.5 Potasio 0.04 Magnesio 2.2 Cloro 0.03 Fósforo < 0.1 Sodio 0.015 Nitrógeno < 0.1 _______________________________________________________________ Se conocen mas de 108 elementos químicos diferentes en la corteza terrestre, sólo 8 son los más abundantes (98% ) de los átomos totales (O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg).

 El Universo esta formado por hidrógeno y helio.  Las reacciones termonucleares (durante millones de años) condujeron a la aparición de otros elementos químicos mas pesados.  Con el paso del tiempo dieron lugar a la composición química de la materia.  Actualmente los elementos más abundantes siguen siendo el Hidrógeno y He, luego el oxígeno, neón, carbono y nitrógeno.  Hace 5000 millones de años aparecen sobre la tierra las primeras formas primitivas de vida, a través de la evolución hoy se alcanza el grado actual de diversidad y diferenciación lo que significa un alto grado de adaptación y selección.

Selección preconcebida? Selección aleatoria?

Por que estos 4 elementos conformaron las biomoléculas? 1. La facilidad de formar enlaces covalentes entre ellos compartiendo electrones. Estos enlaces son muy estables, ya que su fuerza es inversamente proporcional a la masa de los átomos unidos. 2. La disponibilidad de los átomos de carbono para la formación de esqueletos carbonados tridimensionales.

3. El que se favorezca la multiplicidad de enlaces (doble, triples) entre algunos de esos átomos, así como la formación de enlaces que facilitan a su vez la formación de estructuras lineales , ramificadas, cíclicas, heterocíclicas etc. 4. El hecho de que, con muy pocos elementos, se puede dar lugar a una gran variedad de grupos funcionales, que confieren propiedades características a las diferentes biomoleculas.

BIOMOLÉCULAS

Componente (célula humana) Agua Proteínas Lípidos

g por 100 g. de material 75 15 3

Ácidos nucleicos RNA 2.0 DNA 0.5 Azúcares 2.0 Metabolitos interm. 1.5 Sales inorgánicas 1.0

Componente ( E. coli ) Agua Proteínas Ácidos nucleicos RNA DNA Carbohidratos y Metab.

g por 100 g. de material 70 15 6 1 3

Lípidos y metabolitos 2 Iones inorgánicos 1 Aminoácidos y metab. 0.8 Nucleotidos y metab. 0.8 Otros 0.4 1. El agua constituye las 2/3 partes de los organismos vivos2. La tercera parte constituida por una gran diversidad inter especie de moléculas (proteínas y los ácidos nucleicos), sin embargo se puede lograr a partir de unas pocas unidades estructurales elementales diferentes, o sillares, o biomoléculas primordiales consideradas como los antecesores de todas las demás biomoléculas constituyendo el alfabeto de la materia viva.

- 20 L-aminoácidos, constituyentes de las proteínas - 5 bases nitrogenadas 2 purinas (A y G) 3 pirimidinas (C, U, y T) Unidos a los azúcares fosfato (ribosa-P o desoxirribosa-P) formando los nucleótidos, unidades monoméricas del DNA y RNA. - La D-glucosa azúcar producto principal de la fotosíntesis en las plantas y un intermediario central en el metabolismo intermediario. Un segundo azúcar la Dribosa, precursor de los azúcares fosfato de los nucleótidos y otros. - Un ácido graso , el tri alcohol y la amina (colina) constituyentes de los fosfolípidos que forman la matriz de las membranas biológicas. 30 biomoléculas fueron seleccionadas debido a una combinación de su disponibilidad y adaptación, confirmado por Stanley Miller en 1953.

MACROMOLECULAS, son polímeros grandes de una o algunas clases de moléculas precursoras similares unidas entre si dentro de grandes estructuras repetitivas, existiendo 3 clases principales: A) Proteínas; Para construir las proteínas se dispone de 20 aminoácidos distintos, de ahí que las proteínas formadas sean heteropolímeros, la combinación de estos en las proteínas da lugar a un nivel de complejidad molecular y diversidad estructural imposible para el almidón y celulosa.

B) Ácidos nucleicos : DNA, RNA C) Los polisacáridos, cumplen dos funciones principales, caso del almidón que sirven a modo de almacenar combustible que proporciona energía para la actividad celular y otros como la celulosa que sirven de elementos estructurales extracelulares. Su diferencia estructural depende del tipo de enlace químico que se forma entre los residuos de glucosa. D) Los lípidos a su vez también desempeñan el mismo papel que los polisacáridos (componentes estructurales principales de las membranas o forma de almacenar combustible rico en energía). .

COMO SE ORGANIZA LA CÉLULA MOLECULARMENTE?

CO2 H2 O N2 Precursores del entorno PM 18-44

Piruvato

Nucleotiddos

Ac. Nucleicos

Citrato Malato

Aminoácidos Monosacaridos Ácidos grasos

Proteinas Polisacaridos Lípidos

Intermediarios PM 50-250

Ribosomas Membranas Complejos Multien. Microtúbulos

Unidades o sillares PM 100-350 Da

Núcleo Mitocondrios Cloroplastos Lisosomas

Célula

Macromoléculas PM 103 - 109 Da

Tejidos

Órganos

Organismo

Asociac. Supramol.   Peso de partícula 106 - 109 

INTERACCIONES MOLECULARES NO COVALENTES : Fuerzas electrostáticas o interacciones cargacarga, Fuerzas polares o interacciones entre dipolos, Fuerzas de Van der Waals o fuerzas de dispersión, interacciones hidrofóbicas y enlaces por puente de hidrógeno.

JERARQUIA DE LA ORGANIZACIÓN MOLECULAR

LA C É L U L A

INTERACCIONES MOLECULARES NO COVALENTES 1.- Fuerzas electrostáticas o interacciones carga-carga Se establecen entre átomos o grupos de átomos cargados (aniones y cationes). Las fuerzas electrostáticas se rigen por la Ley de Coulomb y la intensidad de las mismas depende del medio en el que se encuentren (cte. dieléctrica). 2.- Fuerzas polares o interacciones entre dipolos Se producen entre moléculas que carecen de carga neta pero presentan una distribución interna asimétrica de la carga. Estas moléculas tienen naturaleza polar y se les denomina dipolos eléctricos. Son más débiles que las anteriores. Un dipolo puede ser atraído por un ión próximo (interacción carga-dipolo) o por otro dipolo (interacción dipolo-dipolo) u otros. Ver esquema

INTERACCIONES NO COVALENTES

3.- Fuerzas de van der Waals o fuerzas de dispensión Se trata de fuerzas atractivas de muy corto alcance originadas por la sincronización de la fluctuación de las cargas electronicas de las moléculas. Sin embargo existe una distancia (radio de van der Waals) que es la mas cercana a la que se pueden situar las moléculas, distancias menores ya se producen repulsión

4.- Interacciones hidrofóbicas En un medio acuoso, las moléculas apolares o hidrofóbica son repelidas por las moléculas de agua, por lo que tienden a agruparse, interaccionando unas con otras.

5.- Enlaces por puentes de hidrógeno Se trata de una interacción entre un átomo de hidrógeno unido covalentemente a un átomo electronegativo de pequeño tamaño (O, N, F y otro átomo electronegativo con un par de electrones libres. A mayor electronegatividad del átomo unido al hidrógeno, con mayor polaridad positiva queda el hidrógeno y por tanto, con mayor fuerza es atraído´por los pares electrónico libres del átomo electronegativo de la otra molécula. Este tipo de interacción no covalente es el más fuerte.

PROPIEDADES COMUNES DE LOS ENLACES NO COVALENTES  Las fuerzas de estas interacciones son relativamente débiles y no covalentes  Las interacciones no covalentes son reversibles  La unión entre moléculas es específica

AGUA Conceptos básicos El agua es el principal e imprescindible componente de todo organismo. El ser humano no puede estar sin beberla más de cinco o seis días sin poner en peligro su vida. El agua es el medio y también participa activamente en las reacciones químicas. Es parte de las estructuras de las macromoléculasLa vida está íntimamente asociada al agua, muy especialmente en su estado líquido y su importancia para los seres vivos es consecuencia de sus propiedades físicas y químicas exclusivas

AGUA:ESTRUCTURA,PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS La molécula de agua está formada por dos átomos de H unidos a un átomo de O por medio de dos enlaces covalentes. El ángulo entre los enlaces H-O-H es de 104.5º El oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno y atrae con más fuerza a los electrones de cada enlace.

104.5°

RESUMEN El agua al estado sólido, hielo tiene estructura de malla tetraédrica con 4 puentes de hidrógeno, lo que resulta en una estructura cristalina con un patrón dodecahédrico pentagonal, lo que determina la gran cantidad de espacio vacío en el cristal (baja densidad comparada con el agua líquida). Aunque son uniones débiles, el hecho de que alrededor de cada molécula de agua se dispongan otras cuatro molécula unidas por puentes de hidrógeno permite que se forme en el agua (líquida o sólida) una estructura de tipo reticular, responsable en gran parte de su comportamiento anómalo y de la peculiaridad de sus propiedades fisicoquímicas. Se considera que en el agua líquida existen también estructuras cristalinas llamadas clatratos o complejos de inclusión en los cuales los puentes de hidrógeno se forman y se destruyen a gran velocidad . 11 La vida media del enlace de hidrógeno es 10 a 12 segundos. 10

ESTRUCTURA DODECAEDRICA PENTAGONAL ESTRUCTURA PROPUESTA PARA EL CLATRATO DEL AGUA

PROPIEDADES FISICÓQUIMICAS DEL AGUA Comparación con otros hidruros como NH3 y HF Propiedad H2O NH3 HF H2S Composición 2H, 1O 3H, 1N 1H, 1F 2H, 1S T fusión(1Atm) 0ºC -77.74ºC -92.3ºC -85ºC T ebullición 100ºC -33.35ºC -60ºC Densidad 0.958g/cm3 0.677 g/cm3al estado líquido Viscosidad 0.0028 poises 0.025 poises a (15ºC) Const. Dieléct. 87.8(0ºC) 22(33.4ºC) Tens.superf. 58.85 erg/cm2 (100ºC) Calor de vaporización 9.72 kcal/mol Producto iónico 1.0 x 10 -14

PROPIEDADES BIOLOGICAS DEL AGUA 1._ Acción disolvente Es un medio excepcional de reacción en el que las moléculas de otras sustancias pueden mover, chocar entre sí y reaccionar. Esta propiedad, tal vez la más importante para la vida, se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno.

2.- Elevada fuerza de cohesión y tensión superficial La gran cohesión existente entre las moléculas de agua es debida a la presencia de los puentes de hidrógeno que mantienen unidas las moléculas de agua fuertemente. La interacción entre las moléculas de agua y una superficie (pared celular por ejemplo) se denomina adhesión. Se ponen de manifiesto en los fenómenos de capilaridad e interacciones con superficies sólidas. 3.- Elevado calor específico. También esta propiedad está en relación con los puentes de hidrógeno que se forman entre las moléculas de agua. El agua puede absorber grandes cantidades de "calor" que utiliza para romper los puentes de hidrógeno por lo que la temperatura se eleva muy lentamente. Esto permite que el citoplasma acuoso sirva de protección ante los cambios de temperatura. Así se mantiene la temperatura constante . 4.- Elevado calor de vaporización. Sirve el mismo razonamiento, también los puentes de hidrógeno son los responsables de esta propiedad. Para evaporar el agua , primero hay que romper los puentes y posteriormente dotar a las moléculas de agua de la suficiente energía cinética para pasar de la fase líquida a la gaseosa. Para evaporar un gramo de agua se precisan 540 calorías, a una temperatura de 20º C y presión de 1 atmósfera. •

5.- Puede intervenir como reactivo en reacciones del metabolismo, aportando hidrogeniones (H3O+) o hidroxilos (OH -) al medio.

Keq = [H + ] [OH- ] [ H2 O]

55,5 M

En realidad esta disociación es muy débil en el agua pura, y así el producto iónico del agua a 25º C es: Keq determinado por medidas de conductividad eléctrica del agua pura es 16 1,8 x 10 M a 25 °C

Este producto iónico es constante. Como en el agua pura la concentración de hidrogeniones y de hidroxilos es la misma Kw= [H + ] = [OH -] pH neutro, entonces a este pH se puede calcular la concentración de H+ y OH- a partir del producto iónico del agua Kw= [H+] [OH-] = [H+ ] = [OH-] sacando la raiz cuadrada se tiene que la concentración de hidrogeniones es de 1 x 10 -7 Sörensen ideó expresar dichas concentraciones utilizando logaritmos, y así definió el pH como el logaritmo decimal cambiado de signo de la concentración de hidrogeniones. pH = - Log 10

[H+]

Según esto: disolución neutra pH = 7 disolución ácida pH < 7 disolución básica pH >7 En la figura se señala el pH de algunas soluciones. En general hay que decir que la vida se desarrolla a valores de pH próximos a la neutralidad.

RESUMEN PROPIEDADES DEL AGUA 1.- Densidad máxima a 4°C 2.- Elevada temperatura de ebullición 3.- Elevado calor específico 4.- Elevado calor de vaporización 5.- Elevada conductividad calorífica 6.- Elevada constante dieléctrica 7.- Disolvente de compuestos polares de naturaleza no iónica. 8.- Capacidad de hidratación o solvatación de iones. 9.- Disolvente de moléculas anfipáticas 10.- Elevada tensión superficial. 11.-Transparencia 12.- El agua es un electrolito débil

FUNCIONES DEL AGUA EN LAS PLANTAS

DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN EL ORGANISMO El agua total del organismo = 60% a 70% del peso corporal Intracelular; 2/3 partes de agua total, donde se lleva a cabo los procesos metabólicos con participación de las enzimas. Dentro existe gran número de compartimientos separados, representados por distintos organelos subcelulares. El agua extracelular es el medio ambiente inmediato a la célula , contiene casi un tercio del agua total y se distribuye entre plasma o volumen vascular e intersticial (incluye la linfa y agua de huesos y tejido conjuntivo). Edelman considera otro espacio, el transcelular “tercer espacio”, constituido por secreciones especiales de concentración iónica similar a la extracelular y esta separado por una capa continua de células epiteliales , comprende el líquido cefaloraquídeo, el líquido sinovial, el humor acuoso, etc. Son, por lo general, productos de secreción celular y pueden considerarse una extensión del extracelular, aunque su velocidad de intercambio con el exterior es mucho más lenta. Ej. el agua corporal total de un adulto de 70 kg es de 42 litros, 28 litros estarán dentro de las células, formando el agua intracelular y 14 litros estarán fuera de las células, formando el agua extracelular. Balance Hídrico

BALANCE HÍDRICO Diariamente se ingieren y se eliminan por diferentes vías, cantidades variables de agua según las condiciones ambientales y la actividad del individuo. Estas entradas y pérdidas de agua deben ser iguales para que el organismo conserve el equilibrio hídrico. En un individuo normal de 70 Kg de peso, se conserva de la forma: Cuales son los EGRESOS O PÉRDIDAS DE AGUA ? Se producen por cuatro vías: a. La piel, por dos mecanismos diferentes: pasivo y activo b. Los pulmones, porque el aire que se espira sale húmedo c. El tubo digestivo, una pequeña cantidad de agua se elimina en las heces o materias fecales d. El riñón, es el órgano encargado de regular y ajustar los egresos de agua de acuerdo a los ingresos y legresos por otras vías, de manera que el volumen que ingresa en un periodo de 24 horas, debe ser igual al volumen que egresa en el mismo tiempo.

La pérdida total de agua del adulto en 24 horas, (la suma de a, b, c y d) en un clima templado, con una actividad física media, fluctúa entre 1.000 a 3.500 ml / día (Cuadro No.1). Ingresos normales

Perdidas normales

Agua metabólica

300 ml.

Vía pulmonar

700 ml.

Agua pura

200 ml.

Vía cutánea

200 ml.

Agua de las bebidas

800 ml.

Vía renal

Agua en alimentos sólidos

1 000 ml.

TOTAL

2,300 ml.

Vía digestiva

1 200 ml. 200 ml.

2 300 ml.

ganancias = pérdidas de agua, en un periodo de tiempo que permita los ajustes por parte de los órganos y sistemas encargados de ello. El organismo pierde agua a través de la piel como transpiración sensible e insensible, por los pulmones como vapor de agua en el aire espirado, por los riñones como orina y por el intestino a través de las heces. La pérdida de agua por piel, pulmón, riñón e intestino esta gobernada por las necesidades fisiológicas

El aire espirado está más saturado de agua que el inspirado y por pulmón se pierde continuamente 0.5 ml/kg/hora de agua sin sales (700 ml/día), pero puede aumentar al igual que la pérdida por vía cutánea (200 ml.), en estados febriles, hiperventilación y en climas cálidos. El agua secretada por el intestino es disolvente de los productos de desecho y es necesaria para asegurar la consistencia adecuada de las heces ( su eliminación diaria es 200 ml), pero puede aumentar en caso de vómitos o 3 diarrea, pero se pierde también K+, Na+, Cl- y HCO. La excreción renal es muy flexible. Si se ingiere gran cantidad de agua , el riñón excreta el exceso, normalmente se eliminan 1 200 a 1 500 ml. por día. Diariamente se filtran alrededor de 170 litros de agua. De este volumen se 3 excretan menos de 2 litros (1%). Cerca de las 2/3 partes del agua filtrada es reabsorbida isosmoticamente en el túbulo proximal (reabsorción de sodio), después la reabsorción de agua es independiente de la reabsorción de soluto lo que se llama reabsorción de agua libre..

INGRESOS O GANANCIAS DE AGUA Dos tipos de fuentes: La exógena, constituida por la suma de: a) El contenido de agua de los alimentos y b) El agua consumida en forma líquida. La cantidad que ingresa por vía exógena es la más importante, determinada en gran medida por factores culturales. El contenido del agua en los alimentos no líquidos puede variar considerablemente, pero una dieta promedio de un adulto, aporta cerca de 800 a 1000 ml / día. El volumen de agua consumido como líquido presenta variaciones mayores y está determinado por factores tales como las condiciones ambientales, el trabajo físico y los hábitos individuales. La endógena, se produce durante la oxidación de los alimentos y corresponde a 300 o 400 ml / día: 1 g de carbohidratos 0.55 ml de agua, 1 g de proteína 0.41 mL y 1 g de grasa libera 1.07 mL. Ejemplo, la oxidación de 1 mol glucosa (180 g), genera 6 moles de agua (108 ml) : C6 H12 O6 +6 O2

6 CO2 + 6 H2O + energía

Dinámica del agua El agua no se secreta activamente, su movimiento a través de membranas se realiza por osmosis y filtración. El mecanismo de filtración se debe a la presión hidrostática de los tejidos y a la presión cardiaca de la sangre arterial que expulsa agua y solutos no protéicos a través de membranas especiales (glomérulo) para dar un filtrado libre de proteínas. A este movimiento se opone la presión osmótica (oncotica o coloidosmótica) de las proteínas y otros solutos presentes en el plasma. Debido a ello, existe un movimiento continuo de un compartimiento a otro. Tanto la retención como la distribución de agua entre los distintos compartimientos se deben a las sustancias disueltas en los líquidos corporales. El balance entre líquido instersticial y líquido intracelular está gobernado por su equilibrio osmótico, en tanto que la transferencia de líquido entre compartimiento vascular e intersticial a nivel de capilares está regido por el balance entre presión hidrostática y cardiaca y los gradientes de presión oncótica plasmática.

REGULACIÓN DEL EQUILIBRION HIDROELECTROLITICO CONTROL DEL METABOLISMO DE AGUA La ingestión de agua está controlada por la sed. El centro hipotalámico de la sed responde al aumento de la osmolaridad en la sangre. Las pérdidas de agua también son controladas por vía hipotalámica en respuesta al aumento de osmolaridad en el plasma; este estímulo es mediado por osmorreptores localizados en el hipotálamo y por barorreceptores localizados en el corazón y otras regiones del sistema vascular, lo cual determina la secreción de la hormona antidiuretica (ADH) o vasopresina.

La ADH es un nonapéptido producido por el hipotálamo y secretado por la hipófisis posterior. Las células blanco más importantes de la ADH son las de los túbulos contorneados distales y los colectores del riñon. Aumenta la permeabilidad del túbulo distal al agua y con ello su reabsorción pasiva a lo largo del gradiente osmótico producido por mecanismos de contracorriente. En la membrana mucosa de las células epiteliales de los túbulos existen receptores para ADH. Estos receptores se encuentran integrados a la adenilato ciclasa y se considera que el AMPc, media los efectos de la hormona sobre el túbulo renal. La ADH incrementa la permeabilidad de las células tubulares al agua , lo cual permite que la orina se concentre y se excrete en cantidades de 0.5 a 1 litro al día. En ausencia de ADH la orina no se concentra y puede excretarse en cantidades que exceden los litros al día. La adrenalina y los expansores del plasma inhiben la secreción de ADH, como lo hace también el etanol, aumentando por ello la diuresis. Sustancias osmoticamente activas: no son resorbidas a su paso por túbulos proximales y por el asa de Henle. Esto inhibe la reabsorción de agua y en menor grado de sodio; por lo tanto, llegan al túbulo distal grandes volúmenes de agua. Esta es la base de acción de los diuréticos osmóticos como el manitol y en menor grado la urea y la glucosa hipertónica. Los aminoácidos al metabolizarse producen NH que se transforma en urea; pacientes alimentados con aminoácidos por vía endovenosa o pacientes que por daño tisular degradan proteínas, llegan a deshidratarse aun en presencia de cantidades adecuadas de ADH.

Homeostasis de sodio y agua

ADH

AGUA Flujo Sanguíneo renal

OSMOLARIDAD HIPOTALÁMICA RENINA

ANGIOTENSINA

Concentración de Na+ (OSMOLARIDAD)

ALDOSTERONA

CONTROL DEL METABOLISMO DE AGUA Y SODIO La ingestión de sodio no esta activamente controlada. En el control de las pérdidas, el factor más importante es la secreción de aldosterona. La aldosterona es un mineralocorticoide cuya producción es regulada primariamente por el sistema renina-angiotensina y por el potasio; también participan sodio, ACTH y mecanismos neuronales. Este mineralocorticoide afecta el intercambio sodio-potasio a través de todas las membranas celulares. Sobre todo sobre las células del túbulo renal, pero se debe tener en cuenta que también afecta las pérdidas fecales de sodio y la distribución de electrólitos en el organismo. Normalmente en el túbulo distal se lleva a cabo resorción de sodio en intercambio por potasio o hidrógeno. El resultado neto de la acción de la aldosterona consiste en la retención de sodio en el plasma con la eliminación de potasio y sodio urinario bajo. SISTEMA RENINA-ANGIOTENSINA

Volumen sanguíneo Presión arterial [Na+] VFG

Prorrenina Catepsina B

+ -

RENINA Angiotensinogeno

Angiotensina I

globulina α2 ( hígado)

Enz. convertidora de angiotensina (ECA)

Angiotensina II Natriurético

-

Aldosterona

Vasoconstricción

retención de Na+ Eliminación de Sodio y agua

Retención de agua

Presion arterial

La ECA es una peptidasa producida por el pulmón, células endoteliales y plasma, que elimina dos aminoácidos del extremo carboxilo terminal de la angiotensina I y forma el octapéptido angiotensina II la que actua de 2 formas:- Aumenta la presión arterial por vaso constricción arteriolar. Es la sustancia vasoactiva más potente conocida (40 veces más que la adrenalina). - Estimula la zona glomerular externa de suprarrenales para la secreción de aldosterona efecto no mediado por AMPc sino por prostaglandinas E1 y E2. Alteraciones del equilibrio hídrico La deshidratación es la alteración más frecuente del equilibrio hídrico, acompañada o no de retención o pérdida de electrolitos, aunque lo más frecuente es la retención o pérdida concomitante de agua y electrolitos. Es excepcional la pérdida de agua o su retención excesiva no acompañada por pérdida de sales, sobre todo de cloruros de sodio y potasio. Deshidratación El grado de deshidratación esta en relación con la concentración de sodio plasmático, el cual se encuentra elevado y provoca transporte osmótico del espacio intracelular al extracelular. A pesar de la deshidratación, el riñon debe seguir eliminando catabolitos a través de la orina, lo que aumenta la pérdida de agua del organismo. Deshidratación hipertónica, cuando hay pérdida predominante de agua acompañada de hipernatremia Deshidratación isotónica, Es cuando hay deplesión de sal con pérdida simultanea de agua Deshidratación hipotónica En la depleción crónica de sodio (diabetes salada) o en casos de deshidratación hipertónica por sudoración excesiva, cuando para calmar la sed se ingiere agua en abundancia, se presenta esta deshidratación.

CONCEPTO DE pH Y AMORTIGUADORES El pH es el grado de acidez de una sustancia, es decir la concentración de iones de H + en una solución acuosa, término (del francés pouvoir hydrogène, 'poder del hidrógeno') el pH también se expresa a menudo en términos de concentración de iones hidronio. El agua y todas las soluciones acuosas contiene concentración de H + , si no iones de OH - . En el agua pura se cumple que la concentración de iones H + es igual a la concentración de iones OH -, por eso se dice que el agua es neutra. Como las concentraciones de iones H + de y OH - son muy pequeñas, en 1909, el químico danés Sorensen definió el potencial hidrógeno ( pH ) como el logarítmo negativo de la concentración molar ( mas exactamente de la actividad molar ) de los iones hidrógeno. Esto es: pH = - log [H + ] Desde entonces, el término pH ha sido universalmente utilizado por la facilidad de su uso, evitando así el manejo de cifras largas y complejas. Por ejemplo, una concentración de [H+] = 1x10 8M ( 0.00000001) es simplemente un pH de 8 ya que : pH= - log[10-8] = 8. La relación entre pH y concentración de iones H se puede ver en la siguiente tabla, en la que se incluyen valores típicos de algunas sustancias conocidas.

Interpretación de la escala de pH La escala de pH se establece en una recta numérica que va desde el 0 hasta el 14.El número 7 corresponde a las soluciones neutras. El sector izquierdo de la recta numérica indica acidez, que va aumentando en intensidad cuando más lejos se está del 7.Por ejemplo una solución que tiene el pH 1 es más ácida o más fuerte que aquella que tiene un pH 6. De la misma manera, hacia la derecha del 7 las soluciones son básicas y son más fuertes o más básicas cuanto más se alejan del 7. Por ejemplo, una base que tenga pH 14 es más fuerte que una que tenga pH 8

 11 de pH ? ¿Como se halla El Valor 4 El pH es de valor negativo del exponente de la concentración para conocer el pH. Por ejemplo 14 Si la concentración es 10 el pH es 11 Si la concentración es 10 el pH es 4 3 Para hallar la concentración de iones de Hidróxido dividimos: de 10 , la concentración de la base Por ejemplo: Si el pH es 3, la concentración de iones hidronio es 10‾³ M y la concentración de iones de Hidróxido seria: 10‾14 / 10 ‾³ , que es 10 –14-(-3) = 10‾11 M el pOH = 11

ACIDEZ TITULABLE Y SISTEMA TAMPÓN O BUFFER La acidez actual es una medida de la concentración de iones de hidrógeno y se determina con el pH; mientras que la acidez titulable o normalidad del ácido se determina por titulación o valoración, mediante una base de normalidad conocida. En otras palabras la acidez titulable se puede determinar añadiendo suficiente álcali de normalidad conocida hasta neutralizar toda la acidez o llevar el pH al punto neutro. La acidez titulable no se puede predecir a partir de la concentración actual de iones de hidrógeno que se determina con el pH. ACIDEZ TITULABLE (NORMALIDAD) Y pH DE ALGUNAS SAVIAS DE PLANTAS Órgano

Fruto de limón Pecíolo de ruibarbo Uvas verdes Hojas de Oxalis Manzana verde Hojas de Begonia rex Hojas de Begonia tuberosa Tomates maduros Pecíolos de apio España o Celery.

Normalidad

pH

0,95 0,22 0,21 0,16 0,13 0,11 0,10 0,063 0,025

2,4 3,2 3,0 2,3 3,2 2,2 2,2 4,4 5,2

Se puede definir disolución reguladora, disolución amortiguadora, tampón o buffer como la disolución formada por: a) Un ácido débil y la sal de su base conjugada. Ej. Ácido acético/acetato sódico. b) Una base débil y la sal de su ácido conjugado. Ej. Amoniaco/cloruro amónico. En ambos casos se trata de disoluciones que admiten la adición de un ácido o base sin que se modifique apreciablemente el pH de la disolución. Se define Capacidad amortiguadora de una disolución reguladora, a la cantidad de ácido o base que, añadida a dicha disolución, produce una variación máxima de una unidad en el pH. Una buena disolución reguladora contendrá, en proporciones análogas un ácido débil y su forma disociada (base conjugada) procedente de la sal correspondiente. El Equilibrio general se expresa: AH A+ H+ Principio de Le Chatelier-Braun Aplicando la ley de acción de masas al equilibrio anterior se puede obtener la ecuación de Henderson-Hasselbalch, utilizada para el estudio y cálculo de los equilibrios ácido-base de las disoluciones reguladoras

Ka = [A - ] [H+ ] [HA]

Despejando:

pKa = -log Ka [H + ] =

Ka [ AH] [A- ]

Aplicando logaritmos: Log [H+ ] = log Ka + log [AH] y cambiando de signo [A- ] - Log [H+ ] = - log Ka + (-) log [AH] [A- ] Considerando las definiciones: pH = pKa + log [A- ] [AH] pH

=

pOH =

pKa + log [Sal ] disolución ácida [Ácido]

pKb + log [Base ] [Sal]

disolución básica

La acción de los amortiguadores puede representarse mediante curvas de titulación, donde se observa que el pH cambia rápidamente en los extremos, pero lentamente en el centro de la curva, esto es lo que se denomina amortiguación. En el centro de la curva se tienen concentraciones iguales del ácido débil y su base conjugada y es el mejor intervalo para el uso de un par conjugado como amortiguador, éste es además, el punto en el que el pH es igual al pKa del ácido débil (pKa= - log Ka). El pH de un amortiguador puede calcularse mediante el empleo de la ecuación de Henderson-Hasselbach, que es una forma especial de la ley de acción de masas.

Por ejemplo: H2 CO3

H+

+ HCO3 –

Según la Ley de acción de masas, reordenando, aplicando logaritmos y sustituyendo se tiene: pH = pKa + log [HCO3 –] pKa= 6.1 [H2 CO3 ] pH plasma = 7.4 Por tanto: [HCO3 –] / [H2 CO3 ] = 20 Amortiguadores químicos: 1. Sistema bicarbonato/ácido carbónico, actúa en el espacio extracelular. El amortiguador bicarbonato es un sistema abierto en el que la pCO2 se ajusta a las necesidades corporales.

2. El sistema de fosfatos, importante en el espacio intracelular (eritrocitos, células tubulares del riñón). En este amortiguador sólo interesa el segundo equilibrio, pues su valor de pKa es el que está más próximo al pH intracelular pK2 7.2 (6.8 a temperatura corporal de 36 °C) 3. Sistema de peotidos y proteínas, que actúa predominantemente a nivel tisular y en el plasma.

APLICACIONES INDUSTRIALES En la Industria agrícola, las soluciones tampón se usan para la fertirrigación y la agricultura hidropónica (cultivar plantas usando soluciones minerales y no suelo agrícola). Todas las plantas tienen un intervalo de pH en que las raíces absorben nutrientes de forma idónea. Una variación del pH puede afectar al proceso de absorción de las raíces: disminuyendo la captación de minerales y aumentando la permeabilidad a sustancias tóxicas como el aluminio. A su vez, una variación en el pH afecta la solubilidad de la mayoría de minerales. Existe un pH idóneo para cada planta dependiendo de su fisiología y de los minerales que requiere, pero, como norma general, podemos decir que precisan un pH ligeramente ácido (5.5-7) salvo excepciones como las habas con pH un tanto básico (7.4-8.1)

ESTRUCTURA Y FUNCION DE PROTEINAS 1.- Los aminoácidos 2.- Clasificación (R, prop. de ionización) 3.- Propiedades de los aminoácidos: Ionización, estereoisomería, espectroscópica, biológicas, químicas. 4.- Los péptidos y el enlace peptídico. 5.- Estructura tridimensional de las proteínas. 6.- Propiedades de las proteínas. 7.- Funciones de las proteínas. 8.- Test sobre el tema.

Definición de aminoácidos. Son las unidades básicas que forman las proteínas. Su denominación responde a la composición química general que presentan, en la que un grupo amino (-NH2) y otro ácido carboxilo (-COOH) se unen a un carbono (-C-). α Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un átomo de hidrógeno (H) y con un grupo químico variable al que se denomina radical (-R). •

α

De acuerdo con las propiedades y la naturaleza química de la cadena lateral R los aminoácidos se suelen dividir en 4 grupos: apolares o hidrofóbicos, polares con carga neutra, polares con carga negativa (acídicos) , polares con carga positiva (básicos)

1

2

3

4

CLASIFICACION DE AMINOÁCIDOS I.- CLASIFICACIÓN POR LA NATURALEZA QUÍMICA DE LA CADENA LATERAL R

La apolaridad o hidrofobia del aminoácido es más elevada cuanto más voluminosa sea la cadena lateral. La Gly, a pesar de tener una cadena lateral no polar, no es propiamente un aminoácido hidrofóbico, pues el tamaño pequeño del hidrógeno hace que prevalezca el carácter polar de los grupos amino y carboxilo. La prolina es realmente un iminoácido, ya que la cadena lateral es ciclica. Ello les confiere características exclusivas, tanto libre como si estuviera en una cadena peptídica que derivan de esa rigidez de la cadena por el hecho de ser cíclica.

II.- CLASIFICACIÓN BIOLÓGICA A) Aminoácidos codificables: Son aquellos que tienen un gen en el DNA cromosómico que los codifica a través del tRNA durante la síntesis proteica que se desarrolla a nivel de los ribosomas. Existen dos casos excepcionales donde la incorporación de esos aminoácidos a las proteínas es codificada directamente en el RNA por un codón que en la inmensa mayoría de los casos corresponde con un codón de terminación, estos son, la selenocisteína codificada por un codón UGA y la pirrolisina, codificada por el codón UAG encontrada en ciertas arqueas. B) Aminoácidos no codificables: son aquellos que no tienen un gen que los codifique, sino que aparecen por modificación química de algunos de estos 20 aminoácidos; modificación que se produce una vez incorporado el aminoácido a la cadena polipeptídica en reacciones postraduccionales. La variedad de estas modificaciones es muy amplia y estas se presentan ordenadas alfabeticamente y en función de su naturaleza química: Acetilaciones; Se producen en el grupo amino, son frecuentes en la cadena lateral de las lisinas (acetillisina) existentes en las histonas. Carboxilaciones; Por ejemplo el ácido γ-carboxiglutámico, que forma parte de varios factores proteicos de la coagulación sanguínea y de las proteínas del esmalte. Ciclaciones

Desaminaciones Dimerizaciones Fosforilaciones Hidroxilaciones Metilaciones Hipermodificaciones

III.- CLASIFICACIÓN NUTRICIONAL Los aminoácidos que un organismo no puede sintetizar en la proporción que requiere un crecimiento normal, por tanto, tienen que ser suministrados con la dieta, se denominan aminoácidos esenciales; y aquellos que el organismo puede sintetizar o que no forman parte obligatoria de la dieta se llaman aminoácidos no esenciales. Para la especie humana son esenciales ocho aminoácidos: treonina, metionina, lisina, valina, triptófano, leucina, isoleucina y fenilalanina (además puede añadirse la histidina y arginina como esencial durante el crecimiento, pero no para el adulto)

AMINOACIDOS NO PROTEICOS En al naturaleza existe un gran número de aminoácidos que no se incorporan a las proteínas, pero desempeñan otras funciones específicas en el metabolismo celular, los principales son: α-aminoácidos; Relacionados con el metabolismo proteico, participando bien en la síntesis o en la degradación. Suelen contener un eslabón metileno más en la cadena lateral, es el caso de la homoserina y homocisteina, o un eslabón menos como la ornitina respecto a la lisina. β-aminoácidos; Como la β-alanina que forma parte de la molécula del ácido pantotenico, una vitamina. γ -aminoacidos; Como el ácido γ-aminobutírico (GABA) existente en el sistema nervioso, donde funciona como neurotrasmisor inhibitorio.

PROPIEDADES DE LOS AMINOÁCIDOS PROPIEDAD DE ESTEREOISOMERIA

Tridimensionalmente el carbono presenta una configuración tetraédrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a él ocupan los vértices. Cuando en el vértice superior se dispone el COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R, según la disposición del grupo amino (-NH2) a la izquierda o a la derecha del carbono se habla de " -Laminoácidos o de " -D-aminoácidos respectivamente. En las proteínas sólo se encuentran aminoácidos de configuración L. En la naturaleza existen unos 80 aminoácidos diferentes, pero de todos ellos sólo unos 20 forman parte de las proteínas. El único aminoácido que no presenta isómeros es la Gly, pues no tiene carbono asímetrico. La Thr e Ile tienen 2 carbonos asimétricos y 4 estereoisomeros, sólo el L- se utiliza para la síntesis de proteína.

PROPIEDAD DE ESPECTROSCOPIA ESTA PROPIEDAD LO PRESENTAN SÓLO LOS AMINOÁCIDOS AROMÁTICOS: FENILALANINA, TIROSINA Y TRIPTÓFANO, POR LA PRESENCIAS DE ELECTRONES π Y ELECTRONES NO ENLASANTES, n. Trp λmax. 280 nm Coeficiente de extinsión 3400 M-1 cm-1. Tyr λmax. 276 nm Coefiente de extinsión 1400 • M-1cm-1

PROPIEDADES BIOLÓGICAS - Constituyen monómeros de los peptidos y de las proteínas. - Metionina, como dador de grupos metilo - El glutamato es intermediario clave en la desintoxicación del amoniaco. - La glicina es precursort biosintético de los nucleo púrico y del nucleo de las protoporfirinas.

Propiedades Químicas Reacciones Químicas 1.- Grupo alfa-carboxilo R-CH-CO-NH2 +NH3 R-CH-COONH2 NH3 + R-CH-COOH + H2 N-CH-R2 NH2 COOH - H2O

+ ROH

R-CH-CO-O-R NH3 + R-CH-CO-NH-CH-R NH2 COOH

R-CH-COOH R-CH2 -NH2 + CO2 NH2 2.- Grupo alfa-amino - El grupo amino de los aminoácidos reacciona con la ninhidrina en caliente para dar un compuesto púrpura intenso de λmáx. a 570 nm , excepto la prolina que da un derivado de color amarillo λmáx. 440 nm. El color obtenido es la base de una prueba colorimétrica que puede detectar cantidades del orden de 1 µg.

- Otro es, la fluorescamina que reacciona con los aminoácidos a temperatura ambiente, dando un producto fluorescente, cuya concentración puede medirse con un espectrofluorímetro. Este es un reactivo aún mas sencible (10 a 100 veces> que la ninhidrina ya que permite detectar cantidades de nanogramos de un aminoácido.

- Reacción con dinitrofluorobenceno ( reactivo de Sanger)

3.- Reacciones de la cadena lateral R.a) Reactivo de Ellman; Reacciona con el tiol de la cisteina a un pH de 8.0 dando un producto el ácido tionitrobenzoico que absorbe intensamente a una λ de 412 nm. b) Reacción de la tirosina con el ácido fosfomolibdo tungstico, se produce un producto de color azul,base del método de Lowry para la cuantificación de proteínas. c) La reacción de Sakaguchi: se utiliza para cuantificar espectrofotometricamente el grupo guanidino de la arginina. El reactivo de Erlrich, es un ensayo colorimétrico para el grupo indol del triptófano. El reactivo de Pauly, da un color rojo con el imidazol de la histidina y el fenol de la tirosina.

Propiedades de Ionización

El comportamiento anfótero se refiere a que, en disolución acuosa, los aminoácidos son capaces de ionizarse, dependiendo del pH, como un ácido (cuando el pH es básico), como una base (cuando el pH es ácido) o como un ácido y una base a la vez (cuando el pH es neutro). En este último caso adoptan un estado dipolar iónico conocido como zwitterión (carga neta cero)

El pH en el cual un aminoácido tiende a adoptar una forma dipolar neutra (igual número de cargas positivas que negativas) se denomina Punto Isoeléctrico. La solubilidad en agua de un aminoácido es mínima en su punto isoeléctrico. Todos los aminoácido presentan como mínimo dos valores de pKa que viene a ser el valor de pH, donde en solución encontramos 50% de la especie cargada y 50% de la especie con carga neta cero (zwitterion) •

El comportamiento anfótero se refiere a que, en disolución acuosa, los aminoácidos son capaces de ionizarse, dependiendo del pH, como un ácido (cuando el pH es básico), como una base (cuando el pH es ácido) o como un ácido y una base a la vez (cuando el pH es neutro). En este último caso adoptan un estado dipolar iónico conocido como zwitterión. El pH en el cual un aminoácido tiende a adoptar una forma dipolar neutra (igual número de cargas positivas que negativas) se denomina Punto Isoeléctrico. La solubilidad en agua de un aminoácido es mínima en su punto isoeléctrico.

Las propiedades ácido-base de estos aminoácidos dependen de tres grupos, el a -carboxilo (pKa1), a -amino (pKa2) y del grupo ionizable de la cadena lateral (pKR).

Ácido glutámico. H3N+ CH (CH2 -COOH ) COOH + OH- è H3N+ CH (CH2 -COOH) COO- + H2O pKa1 = 2,19 H3N+ CH (CH2 -COOH ) COO- + OH- è H3N+ CH (CH2 –COO- ) COO- + H2O pKR = 4,25 H3N+ CH (CH2 –COO- ) COO- + OH- è H2N CH (CH2 –COO- ) COO- + H2O pKa2 = 9,67

En solución acuosa hay un equilibrio entre las diferentes formas iónicas, la proporción de éstas depende de los respectivos pKa y del pH del medio. El pI del glutámico es 3,22.

Lisina. H3N+ CH ((CH2 )4 -+NH3 ) COOH + OH- è H3N+ CH ((CH2 )4 -+NH3 )COO- + H2O pKa1 = 2,18 H3N+ CH ((CH2 )4 -+NH3 ) COO- + OH- è H2N CH ((CH2 )4 -+NH3 )COO- + H2O pKa2 = 8,95 H2N CH ((CH2 )4 -+NH3 ) COO- + OH- è H2N CH ((CH2 )4 –NH2 )COO- + H2O pKa2 = 10,53 El pI de la lisina es 9,74.

DERIVADOS DE AMINOACIDOS Los aminoácidos pueden sufrir modificaciones estructurales en sus grupos característicos o pérdida de alguno de éstos, para transformarse en compuestos que tienen importancia metabólica. Se puede establecer dos principales. La pérdida del carboxilo hacen que se produzcan biomolecular conocidas como aminas biogenas de gran importancia como reguladores hormonales y neurotransmisores, estas son: las catecolaminas e indolaminas, la descarboxilación de la histidina en histamina. La descarboxilaxión de la ornitina y lisina da lugar a las diaminas putrescina y cadaverina, respectivamente. La putrescina es precursora de dos compuestos, espermidina y espermina que son las poliaminas compuestos que participan en procesos de crecimiento y proliferación celular e interaccionan con ácidos nucleicos, regulando los procesos de transcripción y traducción. Cuando la pérdida es del grupo amino, los aminoácidos se transforman en α -cetoácidos que ya no son compuestos nitrogenados, los más importantes son los ácidos α -cetoglutárico, oxalacético y pirúvico derivados del ácido glutámico, aspartico y alanina con la participación de las enzimas aminotransferasas.

BALANCE NITROGENADO El balance nitrogenado equilibrado se obtiene cuando: excreción de nitrógeno = ingestión de N2 de la dieta . absorción de N2 > excreción de N2. Balance (+) por Ej. durante el crecimiento absorción de N2 < excreción de N2. Balance (-) por Ej. En la infra alimentación El balance normal (BN) se encuentra en una ingestión de unos 100 g. de proteínas y una cobertura del 20% de la energía mediante las proteínas, esta cantidad corresponde a una absorción de 100 g. de proteínas y una excreción de 16 g. de N2 . La excreción de nitrógeno se corresponde con la absorción del nitrógeno sólo por encima del denominado balance mínimo (BM). Si se digieren y absorben menos de 30 g. de proteína (aprox. 5 g. de N2 ) se excreta más nitrógeno que lo que se absorbe. Si no se ingiere ninguna proteína, al cabo de unos días la excreción de nitrógeno alcanza el mínimo endógeno (ME) de 3 g. de nitrógeno (equivalente a 20 g. de proteína. Por lo tanto el recambio de proteínas no puede pararse de forma total, como mínimo, al día se deben transformar y degradar 20 g. de proteína, obteniéndose CO2 , glucosa, urea y NH3 . El nitrógeno retenido (balance +) esta bajo la forma de nuevas proteínas tisulares, como se observa durante el crecimiento, embarazo, lactancia y convalecencia. Si el nitrógeno que se pierde del cuerpo es mayor que el que se ingiere el cuerpo ingresa a un balance nitrogenado (-) que se observa en la desnutrición, malnutrición, fiebre, post cirugía y en el ayuno.

20 16

NB

12 8 BM

4 EM

0

0

4

8

12

16

20

25 50 75 100 INGESTION DE PROTEINAS ( G.)

125

Péptidos y Enlace peptídico. Los péptidos son cadenas lineales de aminoácidos enlazados por enlaces químicos de tipo amídico a los que se denomina enlace peptídico (formacion de péptidos, los AA se van enlazando entre sí , con eliminación de una molécula de agua en la que el equilibrio está más desplazado hacia la hidrólisis que hacia la síntesis ), así se forman las denominadas cadenas polipeptídicas de longitud y secuencia variable. Los enlaces peptídicos son muy estables cinéticamente ; el tiempo de vida de un enlace peptídico en disolución acuosa en ausencia de un catalizador es cercano a los 100 años. Aminoácidos unidos por enlaces peptídicos forman una cadena polipeptídica y cada unidad de AA en un polipéptido se denomina residuo . Una cadena polipeptídica tiene polaridad porque sus extremos son diferentes, con un grupo alfaamino en un extremo y un grupo alfa-carboxilo en el otro. Por convención, el extremo amino terminal se considera que es el comienzo de la cadena polipeptídica por lo que la secuencia de aminoácidos se escribe comenzando con este residuo . Una cadena polipeptídica consta de una parte repetida regularmente, llamada cadena principal o esqueleto y una parte variable constituida por las cadenas laterales características. El esqueleto polipeptídico es potencialmente rico en capacidad de formar puentes de hidrógeno. Cada residuo contiene un grupo carbonilo (C=O) que es buen aceptor de hidrógeno y un grupo NH que es buen dador de puentes de hidrógeno, estos interaccionan entre sí y con grupos funcionales de las cadenas laterales para estabilizar estructuras particulares.

Para denominar a los péptidos se utilizan prefijos convencionales como: a) Oligopéptidos.- si el nº de residuos de aminoácidos es igual a 10 res. de aminoácidos. Dipéptidos.- si el nº de aminoácidos es 2. Tripéptidos.- si el nº de aminoácidos es 3. Tetrapéptidos.- si el nº de aminoácidos es 4. etc... b) Polipéptidos o cadenas polipeptídicas.- si el nº de aminoácidos es mayor 10. Cada péptido o polipéptido se suele escribir, convencionalmente, de izquierda a derecha, empezando por el extremo N-terminal que posee un grupo amino libre y finalizando por el extremo C-terminal en el que se encuentra un grupo carboxilo libre, de tal manera que el eje o esqueleto del péptido, formado por una unidad de seis átomos (-NH-CH-CO-), es idéntico a todos ellos. Lo que varía de unos péptidos a otros, y por extensión, de unas proteínas a otras, es el número, la naturaleza y el orden o secuencia de sus aminoácidos. SECUENCIA Y COMPOSICIÓN DE AMINOÁCIDOS La secuencia en una cadena polipeptídica esta determinada por el orden en que van enlazando los aminoácidos, hecho este de importancia transcendental a que la sustitución de un solo aminoácido por otro en esa secuencia lineal puede reducir o abolir la actividad biológica y presentarse consecuencias graves.

Para averiguar este orden se puede realizar trabajos de secuenciación utilizando instrumentos como el denominado secuenciador de aminoácidos que utiliza la reacción de EDMAN. En la actualidad se realiza el secuenciamiento del DNA o RNA. Composición de aminoácidos Averiguar la composición de una cadena polipeptídica también es importante ya que debido a la probabilidad de combinación de los 20 aminoácidos se encuentran una gran variedad de polipeptidos con una función específica dependiente en total de la sumatoria de los diferentes aminoácidos constituyentes que adoptan ya sea una estructura terciaria o cuaternaria. Para conocer la composición de aminoácidos se utiliza la cromatografía líquida en fase reversa.La relación entre composición de aminoácidos y secuencia es mutua, esto permite un mejor conocimiento de la estructura que una cadena polipeptídica adopta en el espacio y en consecuencia una mejor visión de la función que ha de cumplir. Los péptidos de plantas, moléculas menores de 10 kDa, pueden ser divididas esencialmente dentro de dos categorías: péptidos bioactivos y péptidos degradadores que resultan de la actividad de enzimas proteolíticas Los péptidos bioactivos han sido definidos como fragmentos específicos de proteínas que tienen un impacto positivo en las funciones del cuerpo y que finalmente pueden, influenciar en la salud.

PEPTIDOS CON ACTIVIDAD BIOLÓGICA.Las plantas representan una fuente importante de proteínas y péptidos con numerosas actividades biológicas no sólo como parte de su metabolismo, sino también benéficas para el ser humano. Los péptidos y proteínas han sido aislados de las raíces, semillas, flores, tallos y hojas de plantas y han demostrado actividad contra fitopatógenos, así como contra bacterias patógenas para los seres humanos. I. Hormonas II. Cofactores enzimáticos III. Agentes Hipotensores IV. Peptidos antimicrobianos

V. Péptidos producidos por el sistema nervioso central. VI. Antioxidantes VII. Otros

Los péptidos funcionales o bioactivos han sido definidos como tales, desde hace casi dos décadas. Desde aquel tiempo, se definieron como secuencias de aminoácidos inactivos en el interior de la proteína precursora, que ejercen determinadas actividades biológicas tras su liberación mediante hidrolisis química o enzimática (1998). Sin embargo, unos años después, retomaron el concepto para definirlo como fragmentos específicos de proteínas que tienen un impacto positivo en las funciones del cuerpo o condiciones y que pueden finalmente, influenciar en la salud. Generalmente estas moléculas son de un tamaño pequeño que va de 3 a 20 aminoácidos, aunque en ocasiones puede exceder esa longitud. Inclusive se sabe que al administrarse por vía oral al ser humano, estas moléculas pueden ejercer efectos sobre los diversos sistemas, tales como el circulatorio, digestivo, inmunológico y nervioso. En este sentido, se cuentan con reportes científicos de que estas moléculas pueden atravesar el epitelio intestinal y llegar a tejidos periféricos vía circulación sistémica y en el nivel sistémico.

Los peptidos antimicrobianos (AMP, antimicrobial peptides) constituyen un componente conservado evolutivamente de la inmunidad innata, la primera línea defensiva de los seres vivos. Se han identificado en hongos, bacterias, insectos, anfibios, mamiferos y plantas. Los AMPs representan una clase de antibioticos con aplicaciones terapeuticas frente a infecciones causadas por microorganismos resistentes a los antibioticos convencionales. Atendiendo a su naturaleza bioquímica se pueden encontrar peptidos antimicrobianos anionicos y peptidos antimicrobianos cationicos Peptidos antimicrobianos anionicos, derivados de neuropeptidos ricos en Asp y Glu, dipeptidos aromaticos o peptidos derivados de proteinas que unen oxígeno, aislados de mamiferos.

Peptidos antimicrobianos cationicos, incluye péptidos de < de 100 residuos de AA, básicos debido a la presencia de múltiples residuos de Arg y Lys y con una proporción sustancias de residuos hidrofóbicos (> 30% ) Ejm. Defensinas encontradas tanto en plantas, insectos o mamíferos, son un grupo de peptidos básicos de 4 kDa, ricos en cisteina con estructura compacta y estabilizada por puentes disulfuro. Algunas defensinas de plantas poseen actividad inhibitoria de enzimas digestivas, síntesis de proteinas y otras que alteran la permeabilidad de la membrana plasmática de microorganismo, mediante la formación de poros o canales ionicos

Antioxidantes: El glutation (H-g-Glu-Cys-Gly-OH) es un tripéptido que actúa como antioxidante celular. Reduce las especies reactivas del oxígeno (como el peróxido de H) gracias a la enzima glutatión peroxidasa, la cual cataliza la siguiente reacción: H2O2 + 2GSH GSSG + 2 H2O Los péptidos antioxidantes pueden obtenerse a partir de la digestión de proteínas de origen animal o vegetal, ya sea empleando enzimas endógenas o exógenas, fermentación microbiana, procesamiento y durante la digestión gastrointestinal. Los péptidos natriuréticos de plantas (PNPs) son una clase de moléculas móviles que han sido inicialmente reconocidas en plantas por anticuerpos contra péptidos natriuréticos atriales (ANP) de vertebrados y promueven la apertura de estomas, el flujo de iones, la regulación del volumen del protoplasto y el aumento de la toma de agua del tejido. Los PNPs modulan la homeostasis de iones y agua a través del aumento rápido y transiente de los niveles de cGMP celular. Estudios también muestran que los PNPs son capaces de mejorar la eficiencia fotosintética del tejido vegetal. Por lo tanto CsPNP de hojas de naranja han sido evaluadsa en su capacidad de mejorar la eficiencia fotosintética mediante medidas de fluorescencia de la clorofila.

Estructura tridimensional. La estructura tridimensional de una proteína es un factor determinante en su actividad biológica. Tiene un carácter jerarquizado, es decir, implica unos niveles de complejidad creciente. NIVELES DE ORGANIZACIÓN La conformación nativa de una proteína esta determinada por interacciones entre un polipeptido y su medio ambiente acuoso, en el que el polipeptido adquiere una estructura tridimensional energéticamente estable. Existen 4 niveles estructurales que de forma independiente influencian sobre la conformación biológicamente activa de una proteína y son: ESTRUCTURA PRIMARIA: Esta representada por la secuencia de aminoácidos de la cadena , esto es cuantos aminoácidos hay de cada clase y en que orden están alineados. Las posibles secuencias diferentes son prácticamente infinitas. El tipo de enlace implicado es la unión peptidica covalente, la misma que tiene características especiales , esto es: - El enlace peptidico tiene carácter de doble enlace parcial, por: Carácter resonante de tal unión. _ :O: .. :O: + C – C - N- Cα Cα - C = N - Cα H

H

Por presentar tautomerismo (las 2 especies se pueden aislar)

:O: ..

Cα – C - N- Cα

.. H O:

..

Cα - C = N - Cα

H

- En

consecuencia los 4 átomos que corresponden a la unión peptídica se encuentran en un mismo plano, lo que muestra la relativa rigidez del enlace. - Pauling y Corey determinan, las distancias que separan los átomos de la cadena polipeptídica y los ángulos que forman sus uniones, por lo tanto estas dimensiones constituyen por si mismos una evidencia clara del carácter de doble enlace parcial de las uniones C´-O y C´- N´, como se muestra en la figura siguiente:

C-N enlace sencillo 1.49 A° C=N doble enlace 1.27 A°

- Finalmente el enlace peptídico no tiene carga, lo que permite a los

polímeros de aminoácidos unidos por enlaces peptidicos formar estructuras globulares fuertemente empaquetados. - En la unión peptidica los 6 átomos coplanares pueden adoptar 2 posiciones posibles o configuraciones posibles O C∞ C∞ C∞ C´- N C’ - N

C∞ H TRANS

O

H CIS

La posición trans es la mas favorecida, principalmente por que permite una mejor ubicación de las cadenas laterales y por ende es la que ocurre con mayor frecuencia . La forma cis es favorecida solamente en ciertos casos especiales, por ejemplo cuando los aminoácidos prolina e hidroxiprolina forman parte de la unión peptidica - Por lo tanto un esquema de una cadena polipeptidica que muestra la coplanaridad de los átomos de los enlaces peptidicos y la posición trans de las cadenas laterales, es:

φ

ψ

Se hace evidente que sólo se puede producir rotación de la cadena principal alrededor de los enlaces Cα-N y Cα-C’, según los ángulos φ y ψ lo que le permite a las proteinas plegarse de forma muy diversa. En la rotación libre a estos ángulos se les asigna valores (+) cuando la rotación es en sentido de las agujas del reloj y (-) en el caso contrario. Los valores de esos ángulos oscilan entre +180° y -180°, cuando los planos están extendidos como en la figura se considera que ambos tienen +180°. Unidad repetitiva 7.23 Anstrong (máx. distancia permitida).

Sólo se puede producir rotación de la cadena principal alrededor de los enlaces Cα-N y Cα-C’, según los ángulos φ y ψ lo que le permite a las proteinas plegarse de forma muy diversa. En la rotación libre a estos ángulos se les asigna valores (+) cuando la rotación es en sentido de las agujas del reloj y (-) en el caso contrario. Los valores de esos ángulos oscilan entre +180° y 180°. Unidad repetitiva 7.23 Anstrong (máx. distancia permitida).

ESTRUCTURA SECUNDARIA Cuando la molécula de un polímero lineal como lo es la proteína presenta una disposición espacial regular y periódica en su cadena principal, se dice que presenta una estructura secundaria. Para lograr esa disposición regular y periódica los ángulos φ y ψ deben tener valores constantes a lo largo de la cadena peptídica y para que ello ocurra es fundamental que la estructura secundaria este estabilizada por puentes de hidrógeno. Pauling y Corey 1951

Cada residuo se relaciona con el siguiente aa por un incremento llamado traslación , de 1.5 A° en el paso de hélice y una rotación de 100 °, lo que equivale a 3.6 residuos de aminoácidos por vuelta de la hélice. Así, aminoácidos que están a 3 o 4 en la secuencia se encuentran espacialmente muy cercanos en una hélice α, como contraste aminoácidos que se encuentran a una distancia de dos lugares están situados en los lados opuestos de la hélice por lo que es improbable que establezcan contacto. El paso de la héliceα, que es el producto de la traslación (1.5 A°) por el número de residuos por giro (3.6) es 5.4 A°. El sentido de giro de una hélice puede ser dextrógira (sentido de las agujas del reloj) o levógiro (sentido contrario a las agujas del reloj).

3.6 residuos 1.5 A° por vuelta

El diagrama de Ramachandran muestra que ambas hélices, dextrogira y levógira, están entre las conformaciones permitidas. Sin embargo las hélices dextrógiras son más favorables energéticamente porque hay menos choque estéricos entre las cadenas laterales y el esqueleto (todas las hélices alfa que se encuentran en las proteínas son dextrógiras). Las hélices alfa sencillas tienen normalmente una longitud menor que 45 A° . Muchas proteínas que atraviesan membranas biológicas contienen hélices alfa.

Configuración en hoja plegada.- Formado por 2 o más cadenas polipeptídicas llamadas hebras β, están casi completamente extendidas en vez de estar enrolladas y empaquetadas como en la hélice α. Esta estructura secundaria, se estabiliza debido a que los ángulos φ y ψ adquieren valores constantes, lo que se logra mediante puentes de hidrógeno cooperativos entre los mismos dipolos de la hélice α; pero en este caso se establecen entre cadenas polipeptídicas distintas. Así mismo las uniones peptidicas ligadas entre si por puentes de hidrógeno se ubican en un mismo plano entonces el conjunto adquiere el aspecto de una hoja plegada. La unión existente puede ser intercadena (entre 2o mas cadenas diferentes, por ejemplo en proteínas fibrosas) o intracadena (entre diferentes segmentos de una misma cadena caso de proteínas globulares). La distancia entre aminoácidos adyacentes en una hebra β es aproxim. 3,5 A° en contraste con la distancia de 1.5 A° en una hélice α.

El bucle omega Ω es un motivo de la estructura secundaria de las proteinas, encontrado en particular en la superficie de proteinas globulares. Se compone de un bucle de cualquier longitud y cualquier secuencia de aminoácidos. El único requisito es que los residuos que componen el principio y el final del bucle están muy cercanos. Fueron descritas por vez primera en 1986 y deben su nombre a que su forma se asemeja a la letra griega omega en mayúsculas. Este motivo puede participar en el reconocimiento molecular, la estabilidad y el plegado de la proteína. Por ejemplo, en la enzima triosa fosfato isomerasa forma una interacción que estabiliza dos dominios de la proteína en un dímero.

ESTRUCTURA TERCIARIA Esta representada por los superplegamientos y enrrollamientos de la estructura secundaria, y por los grupos R en la molécula constituyendo formas tridimensionales geométricas muy complicadas que se mantienen por enlaces fuertes (puentes disulfuro entre dos cisteinas) y otros débiles (puentes de hidrógeno; fuerzas de Van der Waals; interacciones iónicas e interacciones hidrofóbicas). Desde el punto de vista funcional, esta estructura es importante por que es cuando las proteinas adquieren su actividad biológica o funciónal. Muchas proteínas tienen estructura terciaria globular caracterizadas por ser solubles en disoluciones acuosas, como la mioglobina o muchas enzimas. Sin embargo, no todas las proteinas llegan a formar estructuras terciarias. En estos casos mantienen su estructura secundaria alargada dando lugar a las llamadas proteinas filamentosas, que son insolubles en agua y disoluciones salinas siendo por ello idóneas para realizar funciones esqueléticas (colágeno de los huesos y del tejido conjuntivo, las queratina del pelo, plumas, uñas, cuernos, la fibroina del hilo de seda y de las telarañas y la elastina del tejido conjuntivo, que forma una red deformable por la tensión.

PROTEINAS FIBROSAS En la α-queratina y el colágeno, existen unos tipos especiales de hélice. La α-queratina es una proteína, que constituye el componente principal de la lana y el cabello, consta de dos hélices alfa dextrogiras para formar un tipo de hélice levógira, llamada superhélice. Las dos helicoides de la αqueratina están unidas de forma entrecruzada por interacciones débiles, tales como fuerzas de van der Waals, e interacciones ionicas. Estas interacciones vienen facilitadas por el hecho que la superficie levógira altera a las dos hélices dextrogiras, de modo que hay 3.5 residuos por vuelta en ves de 3.6. De este modo el patrón de interacciones de las cadenas laterales puede repetirse cada siete residuos, formando la héptada repetitiva. Dos helicoides con tal repetición son capaces de interactuar uno con el otro si las repeticiones son complementarias. Así, los residuos que se repiten pueden ser hidrofóbicos, estableciendo entre ellos fuerzas de van der Waals o pueden tener cargas eléctricas opuestas, permitiendo interacciones ionicas. Además, las dos hélices pueden estar unidas por puentes disulfuro formados por residuos de cisteína. La unión de las hélices da cuenta de las propiedades físicas de la lana, así la lana es extensible y puede estirarse hasta dos veces su longitud debido a la elasticidad de las α-hélices, al romper las interacciones débiles entre hélices vecinas; sin embargo los puentes disulfuro covalentes se resisten a la ruptura y la fibra retorna a su estado original cuando se libera de la fuerza de tracción. El pelo y la lana, al tener menor número de enlaces cruzados, son flexibles. Los cuernos, uñas y pezuñas, al tener más enlaces cruzados son mucho más duros.

En las proteinas globulares las cadenas polipeptídicas no están dispuestas a lo largo de un eje, sino se hallan plegadas de modo compacto e irregular adoptando formas casi esféricas. Estas tienen sus grupos R polares localizados con frecuencia en el exterior de la molécula y los apolares en el interior creando un zona hidrofóbica. Ejemplo la mioglobina, esta proteína es transportadora de oxígeno en el músculo, posee una cadena polipeptídica única de 153 res. de aminoácidos. La capacidad de la mioblobina para unirse al oxígeno depende de la presencia de un grupo hemo (grupo prostético), que consiste en una protoporfirina IX y un átomo de hierro en el centro).

La mioglobina es una molécula muy compacta. Sus dimensiones globales son 45x35x25 A° un orden de magnitud menor que si estuviese totalmente extendida. El l 70% de la cadena principal esta plegada en 8 hélices alfa, y casi todo el resto de la cadena forman giros y bucles entre las hélices. Lo más llamativo es que su interior consta casi completamente de residuos apolares como Leu, Val, Met y Phe, mientras que los residuos como el Asp, Glu, Lys y Arg están ausentes en el interior. Los únicos residuos polares en el interior son dos residuos de Hys que desempeñan papeles vitales en la unión del hierro y oxígeno. El exterior de la mioglobina consiste en residuos polares y no polares. La cadena polipeptidica se pliega para que sus cadenas hidrofóbicas laterales estén en el interior y sus cadenas polares, cargadas, estén en la superficie . En lo referente a la cadena principal un grupo peptídico NH y CO desapareado prefiere el agua a un medio apolar, entonces el secreto es enterrar un segmento de la cadena principal en un entorno hidrofóbico es el emparejamiento de todos los grupos NH y CO por medio de puentes de hidrógeno, lo cual se cumple en una alfa hélice o una hoja β.

ESTRUCTURA CUATERNARIA ESTRUCTURA CUATERNARIA Este nivel se refiere a proteínas nativas que existen como agregados de mas de una cadena polipeptídica que no están ligadas unas con otras por enlaces disulfuro o cualquier otro tipo de enlace covalente. Se refiere al ordenamiento espacial de las subunidades y la naturaleza de sus interacciones. Las subunidades pueden ser iguales (Hexoquinasa ) similares (hemoglobina, con 2 cadenas alfa de 141 res. de aa y 2 cadenas β de 146 res. de aa) o diferentes (como la proteina quinasa A) o la LDL y el complejo multienzimático Ac. Graso sintetasa ) y quedan autoensambladas por enlaces débiles, no covalentes (enlaces electrostáticos y puentes de hidrógeno entre las cadenas laterales localizadas cerca de la superficie de cada cadena. Las fuerzas hidrofóbicas están implicadas ocasionalmente, pero son menos probables puesto que la mayoría de los residuos apolares están localizados dentro del corazón de cada subunidad globular no estando disponibles para interacciones de superficie significativas.

La hemoglobina humana, la proteína transportaddora de oxígeno en la sangre, contiene dos subunidades del tipo alfa y dos subunidades del tipo beta, asi la hemoglobina es un tetramero α2 β2 . Cambios sútiles en el ordenamiento de las subunidades en la molécula de hemoglobina le permiten transportar oxígeno desde los pulmones hasta los tejidos con una gran eficiencia. Los virus aprovechan al máximo una cantidad limitada de información genética formando envolturas que usan el mismo tipo de subunidad de forma repetitiva en un ordenamiento simétrico así la envoltura del rinovirus que produce el resfriado común incluye 60 copias de cada uno de las 4 subunidades que la integran. Las subunidades se agrupan para formar una cápsida práticamente esférica que encierra el genoma vírico..

ETAPAS DE LA ESTRUCTURACIÓN PROTEICA

Propiedades de las proteínas SOLUBILIDAD Las proteínas son solubles en agua cuando adoptan una conformación globular. La solubilidad es debida a los cadenas laterales (-R) libres de los aminoácidos que, al ionizarse, establecen enlaces débiles (puentes de hidrógeno) con las moléculas de agua. Así, cuando una proteina se solubiliza queda recubierta de una capa de moléculas de agua (capa de solvatación) que impide que se pueda unir a otras proteínas lo cual provocaría su precipitación (insolubilización). Esta propiedad es la que hace posible la hidratación de los tejidos de los seres vivos y alimentos.

CAPACIDAD AMORTIGUADORA Las proteínas tienen un comportamiento anfótero y esto las hace capaces de neutralizar las variaciones de pH del medio, ya que pueden comportarse como un ácido o una base y por tanto liberar o retirar protones (H+) del medio donde se encuentran. DESNATURALIZACION Y RENATURALIZACION La desnaturalización de una proteína se refiere a la ruptura de los enlaces que mantenían sus estructuras cuaternaria, terciaria y secundaria, conservándose solamente la primaria. En estos casos las proteínas se transforman en filamentos lineales y delgados que se entrelazan hasta formar compuestos fibrosos e insolubles en agua. Los agentes que pueden desnaturalizar a una proteína pueden ser: calor excesivo (la mayor ia de las proteínas se desnaturalizan cuando se calientan entre 50 y 60 ºC, otras se desnaturalizan también cuando se enfrían por debajo de los 10 a 15 ºC, sustancias que modifican el pH, alteraciones en la concentración, alta salinidad, agitación molecular, etc.. El efecto más visible de éste fenómeno es que las proteínas se hacen insolubles y pierden su actividad biológica. La desnaturalización puede ser reversible (renaturalización) pero en muchos casos es irreversible

Estos agentes provocan cambios profundos en las propiedades fisicoquímicas de las proteínas solubles, que incluyen pérdida de solubilidad (coagulación), formación de geles irreversibles, exposición a grupos reactivos (-SH), susceptibilidad frente a una hidrólisis enzimática y por lo tanto una mejor digestibilidad, alteración de los patrones de rayos X y rotación óptica, pérdida de actividad enzimática. A nivel molecular se define la desnaturalización como pérdida de la conformación nativa o la modificación de la conformación de una proteína. La desnaturalización por tanto implica una destrucción en mayor o menor grado de las uniones de valencia secundaria responsables de la conformación propia de la proteína original, aunque no siempre se produzca rupturas de uniones covalentes o proteolisis.

SIGNIFICADO BIOLÓGICO DE LA ESTRUCTURACIÓN PROTEICA

Christian Anfinsen en 1950 utilizando la enzima ribonucleasa manifestó la relación entre la secuencia de aminoácidos de una proteína y su conformación o estructura tridimensional. La ribonucleasa tiene una cadena polipeptídica única con 124 res. de amínoácidos con 4 enlaces disulfuro, por tanto se destruyó la estructura tridimensional de la enzima y se determinó las condiciones requeridas para restaurar esa estructura. Con esto se demostró que la información necesaria para especificar la estructura cataliticamente activa de la ribonucleasa, está contenida en su secuencia de aminoácidos. Principio bioquímico: La secuencia especifica la conformación.

Renaturaliza ción

Se utiliza la dialisis, con oxidación al aire para regenerar los puentes disulfuro

CLASIFICACIÓN DE PROTEINAS Por la Funcione de las proteínas Las proteínas determinan la forma y la estructura de las células y dirigen casi todos los procesos vitales. Las funciones de las proteínas son específicas de cada una de ellas y permiten a las células mantener su integridad, defenderse de agentes externos, reparar daños, controlar y regular funciones, etc...Todas las proteínas realizan su función de la misma manera: por unión selectiva a moléculas. Las proteínas estructurales se agregan a otras moléculas de la misma proteína para originar una estructura mayor. Sin embargo, otras proteínas se unen a moléculas distintas: los anticuerpos a los antígenos específicos, la hemoglobina al oxígeno, las enzimas a sus sustratos, los reguladores de la expresión génica al DNA, las hormonas a sus receptores específicos, etc... A continuación se exponen algunos ejemplos de proteínas y las funciones que desempeñan: Función ESTRUCTURAL Algunas proteínas constituyen estructuras celulares: Ciertas glucoproteínas forman parte de las membranas celulares y actúan como receptores o facilitan el transporte de sustancias. Las histonas, forman parte de los cromosomas que regulan la expresión de los genes. Otras proteínas confieren elasticidad y resistencia a órganos y tejidos: El colágeno del tejido conjuntivo fibroso. La elastina del tejido conjuntivo elástico. La queratina de la epidermis. Las arañas y los gusanos de seda segregan fibroina para fabricar las telas de araña y los capullos de seda, respectivamente. Función ENZIMATICA Las proteínas con función enzimática son las más numerosas y especializadas. Actúan como biocatalizadores de las reacciones químicas del metabolismo celular. Función HORMONAL Algunas hormonas son de naturaleza proteica, como la insulina y el glucagón (que regulan los niveles de glucosa en sangre) o las hormonas segregadas por la hipófisis como la del crecimiento o la adrenocorticotrópica (que regula la síntesis de corticosteroides) o la calcitonina (que regula el metabolismo del calcio).

Función REGULADORA Algunas proteinas regulan la expresión de ciertos genes y otras regulan la división celular (como la ciclina) Función HOMEOSTATICA Algunas mantienen el equilibrio osmótico y actúan junto con otros sistemas amortiguadores para mantener constante el pH del medio interno. Función DEFENSIVA Las inmunoglogulinas actúan como anticuerpos frente a posibles antígenos. La trombina y el fibrinógeno contribuyen a la formación de coágulos sanguíneos para evitar hemorragias. Las mucinas tienen efecto germicida y protegen a las mucosas. Algunas toxinas bacterianas, como la del botulismo, o venenos de serpientes, son proteínas fabricadas con funciones defensivas. Función de TRANSPORTE La hemoglobina transporta oxígeno en la sangre de los vertebrados. La hemocianina transporta oxígeno en la sangre de los invertebrados. La mioglobina transporta oxígeno en los músculos. Las lipoproteinas transportan lípidos por la sangre. Los citocromos transportan electrones. Función CONTRACTIL La actina y la miosina constituyen las miofibrillas responsables de la contracción muscular. La dineina está relacionada con el movimiento de cilios y flagelos. Función DE RESERVA La ovoalbúmina de la clara de huevo, la gliadina del grano de trigo y la hordeina de la cebada, constituyen la reserva de aminoácidos para el desarrollo del embrión. La lactoalbúmina de la leche.

CLASIFICACIÓN DE PROTEINAS POR SU CONFORMACIÓN - Proteínas fibrosas - Proteínas globulares CLASIFICACIÓN DE PROTEINAS POR SU COMPOSICIÓN 1. Proteinas simples 2. Proteínas conjugadas o complejas 1.- De acuerdo a su solubilidad y composición de aminoácidos I) Escleroproteínas: son esencialmente insolubles, fibrosas, ejemp. Colágeno y queratinas. II) Esferoproteínas o globulares: 5 subclases a) Albuminas, solubles en agua y soluciones salinas diluidas ejemplo ovoalbúmina, lactoalbúmina, albúminas. b)Globulinas, Insolubles en agua, pero soluble en soluciones salinas diluidas ejemp. miosina del músculo, glicinina de la soya, la araquina y conaraquina del mani. c) Glutelinas, insolubles en los medios antes indicados, solubles en medios ácidos o alcalinos, ejemp. glutelina del trigo, oriceina del arroz.

D

d) Prolaminas, solubles en etanol 50-80% , ejemp. la glicidina del trigo y la zeina del maíz. e) Histonas, Proteínas de peso molecular relativamente bajo y contienen gran cantidad de aminoácidos, solubles en agua y en medio ácido.

2.-PROTEÍNAS CONJUGADAS a) Fosfoproteínas b) Glucoproteínas y proteoglucanos c) Lipoproteínas d) Metaloproteínas e) Nucleoproteínas f) Cromoproteína