Talleres de Bioquimica

Talleres de Bioqumica 1 Luz B. Pardo R.

Biomolculas

Propsito

En esta unidad que el estudiante reconoce la naturaleza y propiedades de las

molculas pequeas que sirven de alimento a los seres vivos o que

constituyen las unidades bsicas de las cuales se construyen macromolculas

estructurales, de reserva energtica o de almacenamiento y procesamiento de

la informacin biolgica, as como las relaciones estructura funcin.

Demostrar su competencia en estos temas cuando:

1. Diferencia las molculas hidrosolubles de las no hidrosolubles

2. Reconoce las funciones oxigenadas y nitrogenadas, simples y

compuestas presentes en las biomolculas.

3. Explica por qu algunos azcares son reductores y otros no.

4. Transforma estructuras lineales de loa monosacridos en estructuras

cclicas y viceversa.

5. Enuncia las diferencias estructurales entre almidn, celulosa y

glucgeno,

6. Es capaz de mencionar las caractersticas de las molculas que los

permiten clasificar como lpidos.

7. Relaciona la estructura delos fosfolpidos con su papel en las

membranas celulares.

8. Enuncia la importancia de los isoprenoides en el funcionamiento de las

clulas y organismos.

9. Relaciona las caractersticas estructurales de las biomolculas con sus

propiedades biolgicas.

10. Menciona las caractersticas de los niveles de organizacin de las

protenas


11. Describe las caractersticas delos enlaces peptdicos y como los

ngulos de rotacin alrededor de ellos determinan el nivel secundario

de organizacin de las protenas.

12. Explica como estn constituidos los nucletidos y la importancia que

ellos tienen, tanto independientemente, como tambin al formar parte

de los cidos nucleicos.

13. Analiza el efecto del medio ambiente celular sobre el comportamiento

de las biomolculas.

Las molculas que se extraen de los organismos vivos estn constituidas unos

pocos tipos de elementos, de los cuales los ms frecuentes son C, H y O, pero

tambin pueden contener N, P y S.

Funciones qumicas

Las molculas orgnicas expresan sus propiedades mediante las llamadas

funciones orgnicas que son arreglos definidos de tomos de carbono,

oxgeno, hidrgeno, fsforo, azufre y nitrgeno. Las funciones orgnicas

pueden ser oxigenadas simples: alcohol, aldehdo, cetona, cido, azufradas

como tiol y nitrogenadas como las aminas; o pueden ser compuestas (ter,

ster, anhdrido, amida, tioster) que resultan de la combinacin de dos

funciones simples, generalmente por eliminacin de una molcula de agua.

Una sola molcula pude contener varias funciones, por ejemplo los azcares

contiene funciones alcohol y aldehdo o cetona, los aminocidos tiene

funciones amina y carboxilo y algunos en sus radicales pueden tener otras

funciones, algunos lpidos son esteres.


T1 Complete el siguiente cuadro relacionado con las funciones orgnicas presentes en las biomolculas. (En las funciones compuestas incluya el nombre de las funciones simples que las originan)

Nombre Estructura Funcin

Simple Compuesta: formada por

Alcohol R-OH SI NO

Aldehdo

Cetona

cido

Amina

Ester NO Alcohol + cido

Anhdrido

Tioster

Ester fosfrico

Amida

Algunos de los compuestos que se extraen de las clulas son solubles en

agua, mientras que otros no lo son. La solubilidad de las molculas depende

de su naturaleza qumica, pero en especial de su polaridad. Cuando las

molculas qumicas contienen un tomo electronegativo unido a otro

electropositivo se generan dipolos, debido a que el tomo electronegativo

atrae los electrones del electro positivo como ocurre en la molcula de agua


En general, las molculas, o parte de ellas, se consideran polares cuando

adems de tomos electro positivos (C e H), contienen elementos electro

negativos (O, N, S).

T2. En el siguiente esquema seale mediante una elipse las regiones de las molculas que tienen afinidad por el agua y mediante un rectngulo, aquellas que no la tienen.

CH2

CHO

H2C

C

CH2CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H3C

O

P

O

O

OH

O NH2CH2

H2C

CH2

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H3C

O

O

Carbohidratos

De los compuestos hidrosolubles, un grupo muy importante presenta la

frmula general Cn(H2O)n. Este criterio se tomo durante mucho tiempo como


base para definir los carbohidratos A continuacin se muestran algunos

compuestos que tienen la composicin sealada anteriormente:

CH

H2C

OH

O

C

H2C

CH2

C

O

OH

O

HO

( 1 ) ( 2 )

C

H

O

HO

C

CH

OH

H3C

O

OH

( 3 ) ( 4 )

CCH

HO

CH

OH

CH

HO

CH

OH

H3C

O

OH

HO CH2

CH

OH

CH

HO

CH2

OHC

O

( 5 ) ( 6 )

HC

CH

OH

H2C

HO O

O CH

CH

HO

CH

OH

CH

HO

CH

OH

CH2

HO

( 7 ) ( 8 )


T3. Qu compuestos contienen contiene tantos hidroxilos como el nmero de carbonos menos 1?

T4. Adems del criterio anterior qu compuestos presentan una funcin aldehdo o cetona?

T5. Los compuestos que presentan estas dos caractersticas son considerados como carbohidratos. Con base en estos criterios d una definicin de carbohidrato.

Los carbohidratos contienen carbonos asimtricos o centros quirales.

T6. Quiral se deriva del griego Cul es el significado de este trmino? Busque el significado y etimologa del trmino quiral en: http://dicciomed.eusal.es/palabra/quiral

Un carbono asimtrico se caracteriza por tener los cuatro sustituyentes

diferentes entre si, como lo ilustra la figura siguiente:

T7. Seale los carbonos asimtricos que presentan los siguientes compuestos:


La presencia de carbonos asimtricos genera isomera geomtrica o de

posicin, por ejemplo, cuando el radical hidroxilo del ltimo carbono asimtrico

se encuentra localizado a la derecha se dice que es un ismero D, si se

encuentra localizado a la izquierda se dice que es un ismero L.

La nomenclatura D y L no tiene nada que ver con la isomera ptica dextrgiro

y levgiro, la cual solamente se puede observar mediante la utilizacin de un

el polarmetro y que se designa con (+) y (-) respectivamente.

El ngulo de giro del rayo de luz polarizada es proporcional a la concentracin

del carbohidrato y al espesor de la celda en que se coloca. La constante de

proporcionalidad es caracterstica de cada azcar y se designa como poder

rotatorio especfico ([] D20).

El ngulo de rotacin producido por una solucin de azcar es:

En donde c es la concentracin de azcar (g/mL) y L la longitud del tubo del

polarmetro en decmetros.

Tabla 9. Poder rotatorio de algunos azcares.

Azcar ([] D20).

C

C

O

H

H OH

C OHH

C

C

OH

OH

H

H

H

C

C

O

H

H OH

C OHH

C

C OHH

H

HO H

D L


Almidn + 196

D-fructosa - 92,4

D-galactosa +80,2

D-glucosa + 52,7

Lactosa + 55,4

Sacarosa + 66,5

Existe una enzima llamada sacarasa que hidroliza la sacarosa a glucosa +

fructosa. Con base en la tabla anterior cual es la razn para que a esta enzima

tambin se dedigne invertasa

La concentracin de sustancias pticamente activas se puede determinar

mediante un instrumento denominado polarmetro mediante la aplicacin de la

siguiente ecuacin

donde:

es el ngulo de rotacin obtenido en el polarmetro.

L es la longitud del tubo del polarmetro en decmetros.

c es la concentracin de la disolucin.

Qu concentracin tiene una disolucin de glucosa que produce un ngulo

de rotacin de +40 en un polarmetro de 10 cm?


Monosacridos

Los carbohidratos que estn constituidos por una sola molcula reciben el

nombre de monosacridos y se clasifican de acuerdo con el nmero de

carbonos que presentan y del grupo no alcohlico que los caracteriza.

Clasifique los siguientes monosacridos

Molcula

N

Segn nmero de

Carbonos

Segn funcin Clasificacin

1 Triosa Cetosa Cetotriosa

2

3

4

5

6

7

Los monosacridos, adems de las propiedades qumicas de los alcoholes,

presentan las del grupo aldehdo o cetona segn el caso.

Entre las propiedades ms importantes del grupo aldehdo se encuentran:

Capacidad reductora y formacin de hemiacetales. Entre las de los alcoholes:

formacin de teres y de steres.


Represente la reduccin del reactivo de TOLLENS (Ag (NH3)2OH) por una

aldosa (reaccin del espejo de plata).

Represente la reaccin de metanal con el etanol para formar un hemiacetal.

Represente la formacin de un ster fosfrico en la posicin seis de la

glucosa.

Las aldosas pueden formar hemiacetales internos entre el aldehdo del

carbono uno y el alcohol del carbono cinco de las aldohexosas o el cuatro de

R C

O

H + 2 Ag(NH3)2+

+ 3 OH-

H C

O

H CH3 CH2OH+

+

C

C

O

H

C

C

C

C OH

OH

OH

OH

HO H

H

H

H

H

H

HO P

O

OH

OH


las aldopentosas. A continuacin se muestra la formacin del hemiacetal

correspondiente a la glucosa:


Qu cambios se aprecian en los carbonos 1 y 5 al formarse el hemiacetal

interno?

Cuando se forma el hemiacetal interno la molcula del monosacrido adquiere

una conformacin heterocclica que puede asemejarse al pirano o al furano.

Los monosacridos que se asemejan al furano se denominan furanosas, y los

que lo hacen al pirano, piranosas.

A qu familia pertenece el siguiente monosacrido?

C

C

C

C

HO

OH

OH

OH

H

H

H

H

H

OHH C

C

O

H

C

C

C

C

HO

OH

OH

H

H

H

H

H

OHH C

C

O

OHH

O O

Furano Pirano

O

OH

OH

OH

OH

CH2OH

H

H

H

H


La proyeccin de Fischer para los monosacridos cclicos es poco real, por lo

tanto es preferible representarlos mediante la proyeccin de Haworth.

Para transferir la informacin de la proyeccin de Fischer a la Haworth se

procede como se muestra en el siguiente esquema:

La formacin de monosacridos cclicos genera un nuevo centro de asimetra

en donde se encontraba la funcin aldehdo o cetona. Este carbono de

denomina carbono anomrico y los ismeros que se generan se denominan

anmeros. Segn la posicin del OH del carbono anomrico en relacin con el

plano de la molcula, los ismeros se designan alfa o beta segn se muestra

en el siguiente esquema.

O

Anterior

Arriba

Abajo

Posterior

Perpendicular al

plano del papel

C

C

C

C

HO

OH

OH

H

H

H

H

H

OHH C

C

O

OHH

O


Generalice la regla para la transferencia de la proyeccin de Fischer a la de

Haworth.

Cuando un monosacrido adquiere estructura cclica se forma un nuevo

centro de asimetra en el carbono que portaba la funcin aldehdo o cetona

(carbono anomrico). Si el nuevo grupo OH queda por debajo del plano del

anillo, se designa, si queda por arriba, se designa.

Las cetosas con participacin de su grupo cetnico forman hemicetales en vez

de hemiacetales.

Dibuje la forma cclica correspondiente al siguiente monosacrido

O

OH

OH

OH

OH

CH2OH

H

H

H

H

O

H

OH

OH

OH

CH2OH

OH

H

H

H

b

C

C

C

C

C

C

O

OH

OH

OH

OH

HO

H

H

H

H

H

H

H


La oxidacin de las aldosas puede producir tres tipos de cido:


Represente y de nombre a los tres posibles cidos derivados de la glucosa.

El hidroxilo anomrico de los monosacridos cclicos puede reaccionar con

compuestos alcohlicos para formar glicsidos.

Forme un glicsido que involucre el hidroxilo 1 de una glucosa y el 4 de otra:

C

CH2OH

O

H COOH

CH2OH

C

COOH

O

H COOH

COOH

Aldosa Aldnico Urnico Aldrico

C

C

C

C

C

C

O

OH

OH

OH

OH

HO

H

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

O

H

OH

OH

OH

CH2OH

OH

H

H

H

+ HOR

O

H

OH

OH

OH

CH2OH

O

H

H

H R


Disacridos

Los disacridos corresponden a glicsidos (teres) de dos monosacridos. El

ter puede involucrar uno o ambos hidroxilos anomricos. Si se conserva uno

de los hidroxilos anomricos libre, el disacrido es reductor.

Para dar nombre a los disacridos reductores se tienen en cuenta las

siguientes normas:

Se considera como monosacrido principal al que conserva su hidroxilo

anomrico libre.

Se antepone como sustituyente, terminado en il (entre parntesis) el

monosacrido que utiliza su hidroxilo anomrico para el enlace.

El enlace formado se indica mediante el nmero del carbono seguido de la

letra O, por ejemplo 4-O

Tabla 10. Disacridos ms frecuentes:

Disacrido Estructura Fuentes

Celobiosa Glu Glu b 1-4 Celulosa

Isomaltosa Glu Glu 1-6 Almidn degradado

Lactosa Gal Glu b 1-4 Leche

Maltosa Glu Glu 1-4 Almidn degradado

O

+

O


Sacarosa Fru Glu b 2-1 Caa de azcar, remolacha

De acuerdo con las anteriores normas la maltosa ser: 4-O-(-D-

glucopiranosil)-D-glucopiranosa, o abreviadamente: G(1 4)G

La maltosa es un 1,4-b-glicsido [4-0 -(b-D-Glucopiranosil)-b-D-glucopiranosa]

Es un disacrido que se obtiene por hidrlisis enzimtica del almidn. Esta

constituido por dos glucopiranosas unidas por un enlace 1,4-b-glicosdico. Es

un azcar reductor por tener libre el hidroxilo anomrico del hemiacetal de la

glucosa de la derecha.

La siguiente estructura corresponde a la celobiosa

Cul es su nombre qumico?


Los disacridos no reductores pueden nombrarse como derivados de

cualquiera de los monosacridos.

Represente los siguientes disacridos: Ga(1b 4)G y G(1 2b)F. (el

smbolo se utiliza en los disacridos no reductores)

La lactosa presenta la siguiente estructura:

La lactosa es un 1,4-b-glucsido [4-0 -(b-D-Galactopiranosil)-b-D-

glucopiranosa] As como la celobiosa y la maltosa, la lactosa es un disacrido

reductor. A diferencia de la maltosa y la celobiosa, la lactosa esta conformada

por dos monosacridos diferentes, unidos mediante un enlace bglicosdico

entre C1 de la galactosa y C4 de la glucosa. Ocurre naturalmente en la leche

de los mamferos y es ampliamente usada en panadera y en las leches

infantiles.

Oligosacridos

Los oligosacridos son molculas formadas por la polimerizacin de unos

cuantos monosacridos, muchos de ellos se unen a protenas o a lpidos para

constituir glucoprotenas y glucolpidos Ejemplos de estas son los antgenos

que determinan los grupos sanguneos.


Fuc = fucosa, Gal = galactosa, GalNAc = N-acetil galactosa, Glc = Glucosa

Los prebiticos: son ingredientes no digeribles de los alimentos, que afectan

benficamente al hospedero, al estimular el crecimiento y actividad de un

nmero limitado de bacterias en el colon para mejorar la salud del hospedero.

Qu diferencia hay entre prebiticos y probiticos?


Polisacridos

Existen molculas de carbohidratos formadas por la polimerizacin de un gran

nmero de monosacridos llamados polisacridos. Los polisacridos pueden

ser lineales o ramificado, los ms abundantes son el glucgeno, la celulosa y

el almidn, todos ellos formados por polimerizacin de glucosa. La celulosa

es un polmero lineal formado por enlaces de tipo b 1-4, mientras que el

almidn y el glucgeno son polmeros ramificados con enlaces 1-4 y 1-6.

Almidn Glucgeno

Qu diferencias hay entre la molcula del almidn y la del glucgeno?


Qu ventaja representa para los animales almacenar glucgeno en vez de

almidn?

La molcula de celulosa tambin es un polmero de glucosa

Cules son las principales diferencias estructurales entre celulosa y almidn?

Por qu los rumiantes pueden utilizar la celulosa como fuente de energa y

los humanos no?


Lpidos

En contraste con los carbohidratos, no existe una definicin qumica adecuada

de lpido, puesto que en este grupo de sustancias se presenta variabilidad

estructural, y por ello se definen en trminos de solubilidad.

Solubilidad de algunas sustancias

Compuesto Soluble

en agua

Soluble en solventes orgnicos

Presente en organismos

vivos Lpido

Mantequilla No S S S

Azcar de mesa S No S No

Sal de cocina S No No No

Parafina No S No No

Aceite vegetal No S S S

Aceite lubricante No S No No

Cera de abeja No S S S

T1. A partir de la informacin contenida en el cuadro anterior, de una definicin operativa de lpido en trminos de su solubilidad y origen.

cidos grasos

Muchos lpidos contienen en su estructura derivados de los cidos grasos. Los

cidos grasos pueden contener o no dobles enlaces (insaturados y saturados,

respectivamente). La estructura general de los cidos grasos saturados es:

R-(CH2)n-COOH

Principales cidos grasos saturados


cidos grasos saturados

Nombre # de

C Ocurrencia o funcin

Frmico 1 Toma parte en el metabolismo de la unidad carbono

Actico 2 Producto final de muchas fermentaciones

Propinico 3 Producto final de la fermentacin en el rumen

Butrico 4 Presente en algunas grasas en pequeas cantidades (mantequilla). Producto final del metabolismo de carbohidratos en el rumen.

Valrico 5

Caproico 6

Caprlico 8 Presente en muchas grasas de origen vegetal

Cprico 10

Lurico 12 Presente en plantas aromticas (canela, laurel, coco)

Mirstico 14 Presente en frutos de palmas y nueces

Palmtico 16 Presente en casi todos los triglicridos animales y vegetales Esterico 18

Araqudico 20 Presente en grasa de man

Behnico 22 En semillas

Lignocrico 24 Cerebrsidos, aceite de man


Principales cidos grasos no saturados

Principales cidos grasos no saturados

N de C : N; y posicin de dobles enlaces

Serie1

Nombre comn

Nombre sistemtico Ocurrencia

Monoenicos

16: 1; 9 7 Palmitoleico Cis-9-hexadecenoico En casi todas las grasas

18: 1; 9 9 Oleico Cis-9-octadecenoico Posiblemente el ms comn de los cidos grasos

22: 1; 13 9 Ercico Cis-13-dococenoico Aceite de mostaza

24: 1; 15 9 Nervnico Cis-15-tetracosenoico En cerebrsidos

Dienicos

18: 2; 9,12 6 Linoleico Cis.9,12-octadecadienico Maz, man, algodn soya

Trienoicos

18: 3; 6,9,12 6 Linolnico Cis-6,9,12-Octadecatirnoico

Algunas plantas

Tetraenoicos

20: 4; 5,8,11,14

6 Araquidnico

Cis-5,8,11,14-Eicosatetraenoico

Componente importante de los fosfolpidos de los animales.

Los cidos grasos pueden representarse abreviadamente como:

C

O OH

1 Indica la posicin del doble enlace a partir del ltimo carbono.


En donde cada vrtice representa un tomo de carbono con los hidrgenos

que posee.

Acilglicridos

Usualmente los cidos grasos se encuentran formando steres con el glicerol

(propanotriol) u otros alcoholes.

OHH2C

CHHO

H2C OH Glicerol

T2. Dibuje el palmitil, oleil, linolenil glicerol.

Los steres de glicerol se designan con el nombre general de glicridos, los

cuales pueden ser mono, di o triglicridos, segn se haya esterificado uno,

dos o los tres hidroxilos del glicerol.

Fosfolpidos

Cuando el hidroxilo libre de un di glicrido se esterifica con cido fosfrico se

forma un compuesto llamado cido fosfatdico.

T3. Dibuje la estructura de un cido fosfatdico

El radical libre del cido fosfrico en un cido fosfatdico puede esterificar un

amino alcohol o un aminocido hidroxilo, para formar los llamados fosfolpidos.

Los amino alcoholes y el aminocido que se encuentran en los fosfolpidos

son:


HO

H2C CH2

N+H3C

CH3

CH3

NH2CH2

H2CHO

C

H2N CH

H2C OH

O

OH

Colina Etanolamina Serina

T4. Represente un fosfolpido que contenga alguno de los amino alcoholes mencionados.

Segn el amino alcohol que contengan, los fosfolpidos se designan lecitinas o

cefalinas.

T5. Qu amino alcohol se encuentra en las lecitinas y cul en las cefalinas?

Los fosfolpidos son molculas anfipticas (parte de la molcula es polar y otra

parte apolar).

T6. En el siguiente esquema de un fosfolpido seale las partes polares y apolares,

H2C

CH

H2C

C R1

O

O

CR2

O

O

P

O

O

OH

O R+

Por ser anfipticos, los fosfolpidos pueden colocarse en interfaces lpido -

agua, lo que les permite ser componentes importantes de las membranas

celulares.


Adems de los lpidos que contienen glicerol hay algunos que no lo contienen,

o contienen adems un alcohol diferente del glicerol. Entre estos pueden

mencionarse las ceras, los esfingolpidos, los terpenoides y los esteroides.

Plasmalgenos

En los plasmalgenos el primer ster de un fosfolpido es remplazado por un

ter de un alcohol b insaturado que contiene de 13 a 15 carbonos CH3-

(CH2)n-CH=CH-CH2OH.

H3C

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH

HC

CH2OH

T7. Represente la estructura general de un plasmalgeno

Ceras

Las ceras son steres de cidos grasos y un alcohol diferente del glicerol. El

ms frecuente de los alcoholes presentes en las ceras es el alcohol cetlico

(16 C).

T8. Represente el palmitato de cetilo (una cera)

Esfingolpidos

Las esfingolpidos pueden considerarse como derivados de la esfingosina:


HO

H2C

CH

NH2

OH

CH

HC

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH3

Abreviadamente se puede representar como:

Las ceramidas son amidas formadas por esfingosina y un cido graso.

Las esfingomielinas son esfingosinas esterificadas por cido fosfrico, al cual

se encuentra unido un amino alcohol.

Los cerebrsidos son teres de esfingomielina y una azcar (glucosa o

galactosa)


Esteroides

Los esteroides son molculas que en su estructura presentan cuatro anillos

que corresponden a la organizacin del ciclopentano perhidro fenantreno:

H2C

H2C

H2C

CH2

CH2

CH2

CH

CHCH2

CH2

H2C

CH

H2C

H2C

CH

A B

C D

Los esteroides presentan radicales y cadenas alifticas en posiciones

caractersticas, as por ejemplo el colestano:

H2C

H2C

H2C

CH2

CH2

CH2

CH

CHCH2

CH2

CH2

H2CCH2

CHCH3

H3C

H3C

C

CH3H2C

H2C

CH

CH3

1

3 5 6

810

1112

14 15

18

19

20

21

25

26

27

T6. Dibuje la estructura del colesterol (3-hidroxi-5,6-colesteno)


Las hormonas esteroidales contienen estructuras cclicas semejantes a la del

colesterol pero con cadenas alifticas de menor tamao.

T7. Investigue y dibuje las estructuras de: Estrano, Androstano y Pregnano

Algunos ejemplos de hormonas esteroidales

Clase Nombre comn Nombre qumico

Andrgeno Testosterona 17-hidroxi-4-androsten-3-ona

Corticoide Cortisol 11,17,21,trihidroxipregn-4-en-3,20-diona

Progestgenos Progesterona 4-pregnen-3,20-diona

T8. Dibuje las estructuras de las hormonas incluidas en el cuadro anterior.

Eicosanoides

En muchos organismos se encuentran presentes una serie de sustancias

biolgicamente activas derivadas de cidos grasos poli insaturados de 20

tomos de carbono que se designan EICOSANOIDES. Dentro de estos

compuestos se encuentran las prostaglandinas, los tromboxanos y los

leucotrienos.

La estructura bsica de las prostaglandinas es el cido 15 hidroxi -

prostanico:

COOH9 8

1215

OH

20

1


El nombre de las prostaglandinas (PGXn depende de los sustituyentes e

insaturaciones en el anillo ciclopentano X = A, B, C, D, E, o F, y de la posicin

de dobles enlaces en las cadenas alifticas, n = 1, 2, o 3.

R1

R2

HO

O

D

R1

R2

O

HO

E

R1

R2

HO

HO

F

PG1 = trans 13

PG2 = cis 5,

trans

13 PG3 = cis

5,

trans

13, cis

17

T9. Dibuje las estructuras de las prostaglandinas PGD1, PGE3 y PGF2

T10.Cuales son las funciones e importancia biolgica de las prostaglandinas, Tromboxanos y Leucotrienos.


Aminocidos y Protenas

Las protenas son la forma de expresin de la informacin gentica, como tal

desempean innumerables funciones en los organismos vivos. Las protenas

son polmeros de alfa aminocidos unidos entre s por enlaces peptdicos.

T1. Complete la siguiente tabla con ejemplos de protenas y sus funciones.

Protena Funcin

Hemoglobina Transporte de gases

Aminocidos

Los aminocidos que usualmente forman parte de las protenas son alfa-L-

aminocidos que difieren en la naturaleza del radical, el cual confiere las

propiedades especficas de cada aminocido. La estructura general de los

aminocidos es:


Clasificacin de los aminocidos segn la polaridad del radical

A continuacin se muestran los aminocidos usualmente encontrados en las

protenas


Constantes de los Aminocidos

Aminocidos Valores de pKa

ndice hidroptico *

COOH NH3+ Radical

Alanina (Ala, A) 2,3 9,7 1,8

Arginina (Arg, R) 2,2 9,0 12,5 -4,5

Asparagina (Asn, N) 2,0 8,8 -3,5

Asprtico (Asp, D) 1,9 9,6 3,7 -3,5

Cistena (Cis, C) 2,0 10,3 8,2 2,5

Fenilalanina (Fal, Phe, F) 1,8 9,1 2,8

Glicina (Gli, G) 2,3 9,6 -0,4

Glutmico (Glu, E) 2,2 9,7 4,3 -3,5

Glutamina (Glu, Q) 2,2 9,1 -3,5

Histidina (His, H) 1,8 9,2 6,0 -3,2

Isoleucina (Ile, I) 2,4 9,6 4,5

Leucina (Leu, L) 2,4 9,6 3,8

Lisina (Lis, K) 2,2 9,0 10,5 -3,9

Metionina (Met, M) 2,3 9,2 1,9

Prolina (Pro, P) 2,0 10,6 -1,6

Serina (Ser, S) 2,2 9,2 -0,8

Tirosina (Tir, Y) 2,2 9,2 10,5 -1.3

Treonina (Tre, T) 2,1 9,1 -0,7

Triptfano (Tri, Trp, W) 2,8 9,4 -0,9

Valina (Val, V) 2,3 9,6 4.2

Los valores negativos de ndice de hidropata muestran la tendencia a localizarse en regiones acuosas, mientras que los positivos la tendencia a localizarse en regiones hidrofbicas.

Las propiedades de los aminocidos son las del grupo amino, las del carboxilo

y las propias de cada radical. Segn las caractersticas del radical de los

aminocidos, estos se clasifican como de radical apolar, polar ionizable y polar

NO ionizable


T2. Complete el siguiente cuadro que relaciona los nombres y estructuras de los aminocidos y su clasificacin)

Abreviatura Aminocido Clasificacin (PNI, PI, NP)

Nombre qumico

A, ala Alanina aminopropinico

R arg Arginina aminoguanidino-valrico

D asp Asprtico aminosuccinico

C cis Cistena aminobtiopropinico

F fal Fenilalanina aminobfenil propinico

G gli Glicina - aminoctico

E glu Glutmico aminoglutrico

H his Histidina aminobimidazol propinico

I ile Isoleucina aminobetilbmetil-propinico

L leu Leucina amino-- metil valrico

K lis Lisina diaminocaprico

M met Metionina aminometil-tiobutrico

P pro Prolina pirrolidin carboxlico

S ser Serina amino-bhidroxi propinico

Y tir Tirosina aminobparahidroxifenil propinico

T tre Treonina amino-bhidroxi butrico

W tri Triptfano aminobindol propinico

V val Valina amino-isovalrico

Algunos radicales presentes en los aminocidos

Guanidino Imidazol Indol Pirrolidin


Caractersticas de los aminocidos:

La hidrofobicidad relativa de los aminocidos se representa en el siguiente

esquema:


La naturaleza polar o apolar de los radicales de los aminocidos son una

fuerza importante en la organizacin de la arquitectura proteica. La figura

siguiente ilustra la secuencia dela hexoquinasa de levadura de cerveza.

1 5 10 15 20 25 30 A A S X D X S L V E V H X X V F I V P P X I L Q A V V S I A 31 T T R X D D X D S A A A S I P M V P G W V L K Q V X G S Q A

61 G S F L A I V M G G G D L E V I L I X L A G Y Q E S S I X A

91 S R S L A A S M X T T A I P S D L W G N X A X S N A A F S S

121 X E F S S X A G S V P L G F T F X E A G A K E X V I K G Q I

151 T X Q A X A F S L A X L X K L I S A M X N A X F P A G D X X

181 X X V A D I X D S H G I L X X V N Y T D A X I K M G I I F G

211 S G V N A A Y W C D S T X I A D A A D A G X X G G A G X M X

241 V C C X Q D S F R K A F P S L P Q I X Y X X T L N X X S P X

271 A X K T F E K N S X A K N X G Q S L R D V L M X Y K X X G Q

301 X H X X X A X D F X A A N V E N S S Y P A K I Q K L P H F D

331 L R X X X D L F X G D Q G I A X K T X M K X V V R R X L F L

361 I A A Y A F R L V V C X I X A I C Q K K G Y S S G H I A A X

391 G S X R D Y S G F S X N S A T X N X N I Y G W P Q S A X X S

421 K P I X I T P A I D G E G A A X X V I X S I A S S Q X X X A

451 X X S A X X A

T3. Una protena tiene la siguiente secuencia: 1 A A S X D X S L V E V H X X V F I V P P X I L Q A V V S I A 31 T T R X D D X D S A A A S I P M V P G W V L K Q V X G S Q A 61 G S F L A I V M G G G D L E V I L I X L A G Y Q E S S I X A 91 S R S L A A S M X T Qu aminocidos tenderan a colocarse en la superficie y cules hacia el interior de la molcula?

Exterior Interior


Los radicales polares ionizables de los aminocidos presentes, determinan el

comportamiento inico de las protenas y una serie de interacciones dbiles

necesarias para la funcin de una protena. Un aminocido de radical no polar,

segn el pH del medio, puede presentar uno de los tres estados inicos

siguientes:

pHpK2

El punto isoelctrico ( pI )de un compuesto se define como el valor de pH en el

cual la suma de las cargas que presenta la molcula es cero. Recuerde que:

pKa = -logKa

El pI se estima mediante el punto medio entre los dos pK que delimitan la zona

de pK en que la molcula tiene carga cero.

CN+ C

O

O HR

HH

H

CN

C

O

O-

R H

H

HHCN+ C

O

O-R

HH

H

H

H+

KCOOH

H+

NH3+K


Suponga que en un aminocido de radical apolarel pK del grupo carboxilo

es 3,0 y el del grupo amino es 9,0 pKa 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

COOH 3,0 0 0 0 - - - - - - - - -

NH3+ 9,0 + + + + + + + + + 0 0 0

+1 +1 +1 0 0 0 0 0 0 -1 -1 -1

La carga tiende a:

+1 0 -1

T4. Asuma que se ha aislado, por hidrlisis de la hexoquinasa el segmento 211 a 220 (S G V N A A Y W C D) Utilice los valores de pKa incluidos en la tabla de constantes para determinar el estado inico del fragmento a los valores de pH incluidos en la siguiente tabla. Determine el pI del pptido.

Aminocido N

211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 COOH

Carga

pK

pH

Estado inico de cada radical a los valores de pH indicados

2

4

6

8

10

12

Pequeos cambios en la secuencia de los aminocidos de una protena

pueden llegar a determinar grandes cambios en su funcin.


Algunas hormonas neuro hipofisiarias de diferentes organismos presentan las

siguientes secuencias

A) CIS-TIR-ILE-SER-ASN-CIS-PRO-GLN-GLI

B) CIS-TIR-ILE-SER-ASN-CIS-PRO-ILE-GLI

C) CIS-TIR-ILE-GLN-ASN-CIS-PRO-ILE-GLI

D) CIS-TIR-ILE-GLN-ASN-CIS-PRO-ARG-GLI

E) CIS-TIR-ILE-GLN-ASN-CIS-PRO-LEU-GLI

F) CIS-TIR-FAL-SER-ASN-CIS-PRO-ARG-GLI

G) CIS-TIR-FAL-GLN-ASN-CIS-PRO-LIS-GLI

T5. Qu hormonas, de las anteriores, espera Ud. que tengan el mismo punto isoelctrico?

Pptidos

El enlace peptdico es la base de la estructuracin de las protenas.

H2N CH C

CH3

OH

O

H2N CH C

CH2

OH

O

SH

H2N CH C

CH2

OH

O

CH2

CH2

NH

C

NH2

NH

H2N CH C

CH2

OH

O

CHCH3

CH3

H2N CH C

CH3

OHN CH C

CH2

O

SH

HN CH C

CH2

O

CH2

CH2

NH

C

NH2

NH

HN CH C

CH2

OH

O

CHCH3

CH3

H2O

H2OH2O


Si se tienen en cuenta los ngulos de valencia la organizacin espacial del

pptido sera:

Debido a la resonancia electrnica producida por el carbonilo del enlace

peptdico, coexisten dos posibles formas:

CH C

O

HN CH

H2N

R1

C

R2

O

O H CH C

O-

+HN CH

H2N

R1

C

R2

O

O H


por lo cual el enlace peptdico tuene carcter de parcialmente doble.

T7. Observe las dos figuras

Es posible que las dos esferas giren alrededor del eje? Por qu?

Es posible que las dos esferas giren alrededor del eje? Por qu?

T8. Que similitud encuentra Ud. entre los dibujos delos esquemas y las dos posibles formas de los enlaces peptdicos?

T9. Es posible el libre giro del carbono carbonilo y el nitrgeno amino alrededor del en lace peptdico?

Los tomos que conforman el enlace peptdico son coplanarias l

T10. De acuerdo con el esquema, qu son los ngulos (fi) y (psi) en los grupos peptdicos y qu importancia tienen.

La organizacin secundaria de las protenas guarda relacin con la secuencia

y composicin de las cadenas polipeptdicas.


La estabilizacin de la organizacin proteica depende de interacciones dbiles

y fuertes establecidas entre los radicales de los aminocidos y de estos con el

medio ambiente.

T11. Indique los aminocidos que pueden generar las siguientes interacciones ente sus radicales.

Enlaces

electrostticos

Puentes de hidrgeno

Interacciones de Van

der Waals

Aminocidos Aminocidos Aminocidos

Niveles de organizacin

Para describir la estructura de una protena es necesario recurrir a varios

niveles de organizacin.

.

Nivel Primario:

En un pptido no es lo mismo composicin que secuencia, la secuencia

indica el orden de los aminocidos en la cadena peptdica y esta

genticamente determinada, la composicin es la informacin sobre el

contenido de aminocidos del pptido.

De acuerdo con la unin de qumica pura y aplicada IUPAC en su pgina

http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/index.html o en la pgina de la IUBBM


http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/: Nivel primario: es la secuencia de

aminocidos de una cadena polipeptdica, sin tener en cuenta el arreglo

espacial (excepto la configuracin en el carbono alfa).Esta definicin o incluye

la posicin de los enlaces di sulfuro.

T12. Una pptido contiene los siguientes aminocidos: ALA; CIS; LIS; VAL. Cules son las posibles secuencias que puede presentar dicho pptido?

La secuencia de aminocidos constituye el nivel primario de organizacin de

las protenas, tambin llamada estructura primaria. Los enlaces peptdicos

son los responsables mantenimiento del nivel primario de las protenas.

Nivel secundario

Describe las relaciones entre un aminocido y sus vecinos inmediatos en la

secuencia mediante los ngulos de rotacin alrededor del carbono . De

acuerdo con la IUPAC y la pgina de la IUBBM: Nivel secundario: es el arreglo

local espacial de los tomos de su cadena principal sin tener en cuenta la

conformacin de sus cadenas laterales o sus relaciones con otros segmentos.

Los dos principales tipos de organizacin secundaria son: Hlice alfa y Banda

beta. Esquemticamente se pueden representar como se muestra a

continuacin


El nivel secundario de organizacin se mantiene gracias a los puentes de

hidrgeno que se forman entre el H no comprometido en el enlace peptdico

de los aminos alfa y el oxgeno carbonilo de los carboxilos comprometidos en

los enlaces peptdicos.

Ramachandran predijo las combinaciones de los giros de rotacin que

favorecan as diferentes conformaciones de nivel secundario en los pptidos.

Las tres conformaciones ms probables, de acuerdo con el sentido y magnitud

de los ngulos y son: hlice alfa, banda beta o sper hlice.


Ejemplos de organizacin secundaria de protenas

Alfa hlice : Lana

Banda beta: Seda

Sper hlice : Colgeno

Los aminocidos que tienden a impedir la formacin de hlice alfa son:

Prolina, dos o ms residuos consecutivos de aminocidos con radical

ramificado (val, ile), por secuencias repetitivas de aminocidos con radical

ionizado de igual carga.

Las bandas beta son promovidas por secuencias repetitivas de gli, ser, ala.

La sper hlice colgeno requiere ngulos de torsin especficos y

aminocidos de radical pequeo.

T13. Qu aminocidos y por qu razn, permiten la conformacin de la sper hlice de colgeno?

La estructura de la lisozima, una enzima, bactericida natural, se encuentra en

lgrimas, saliva y otras secreciones, as como en algunos virus. Su estructura

esquemtica (tomada de http://biol1medio.blogspot.com/2009/08/boca.html) es la siguiente:


La secuencia de la lisozima de del bacterifago T4 es la siguiente:

T14, En la secuencia anterior localice los aminocidos que posiblemente forman parte de las regiones de hlice alfa y banda beta de la lisozima.

Los diferentes tipos de organizacin secundaria se ven favorecidos o

interrumpidos por algunos aminocidos

Caractersticas Aminocidos

Favorecen formacin de hlice alfa A, L, M, E, H, K, R

Interrumpen hlice alfa G, P, D, S

Favorecen banda beta Y, W, F, M, I, V, T, C

Favorecen sper hlice de colgeno G, A, P


Nivel terciario

El nivel terciario describe las relaciones espaciales entre aminocidos vecinos

pero distantes en la secuencia.

Segn la IUPAC: Nivel terciario: es el arreglo de todos los tomos en el

espacio sin tener en cuenta sus relaciones con otras sub unidades o

molculas vecinas.

Estructura terciaria, esquemtica, de una protena.

La organizacin terciaria de las protenas, es mantenida principalmente por

enlaces bisulfuro, puentes salinos, interacciones hidrofbicas y otras

interacciones dbiles

Nivel cuaternario

Describe el nmero de cadenas peptdicas y las relacione espaciales entre

ellas. La organizacin cuaternaria es mantenida por interacciones dbiles.

Segn las definiciones de la IUPAC: Nivel cuaternario es el arreglo de sus

subunidades en el espacio, el ensamblaje de ellas, los contactos entre

subunidades sin tener en cuenta la geometra interna de las sub unidades.


Organizacin supra secundaria

Las protenas no son tan diferentes entre s como se pensaba hace algn

tiempo. Presentan secuencias que se han conservado a lo largo de la

evolucin, as como regiones que son casi idnticas en protenas diferentes

que tienen funciones similares. Los niveles secundarios y terciarios de la

organizacin proteica toman conformaciones caractersticas que se

denominan motivos y dominios.

Consulte la siguientes URL:

http://temasdebioquimica.wordpress.com/2008/10/12/estructuras-

supersecundarias-motivos-y-dominios/

http://www2.udec.cl/~jmartine/Capitulo5.htm

T15. A qu se denomina Motivos en la estructura de las protenas?

.

T16. Identifique los motivos proteicos representados.


T17. Qu es un dominio proteico?

T18. Qu diferencias existen entre motivos u dominios proteicos?

Purificacin de protenas

La primera etapa en la purificacin de protenas es la obtencin del llamado

extracto bruto, que no es ms que un homogeneizado libre de clulas

Para conocer las propiedades estructurales de las protenas es necesario

aislarlas, purificarlas y en muchos casos determinar la secuencia de los

aminocidos que las conforman-. El aislamiento de una protena que se

encuentra mezclada con otras es una tarea que requiere cuidado y dedicacin

y que se basa en las posibles diferencias en varios criterios entre los cuales se

pueden mencionar:

Solubilidad


Diferencia en su punto isoelctrico

Tamao molecular

Afinidad

Procesos basados en las diferencias en solubilidad.

Cuando a una solucin de protenas en medio acuoso se adiciona una sal de

alta solubilidad en ese medio se presenta una competencia de solubilidad, en

forma tal que a medida que se aumenta la concentracin de sal en el medio se

produce una precipitacin diferencial de las protenas de la mezcla. Este

fenmeno se conoce en la literatura bioqumica con el nombre de "SALTING-

OUT". Algunas protenas aumentan su solubilidad a baja saturacin con la sal,

fenmeno que se conoce con el nombre de "SALTING-IN"

El esquema bsico de la precipitacin diferencial se muestra a continuacin

En la siguiente grfica se muestran unas curvas hipotticas de solubilidad de

tres protenas en funcin de la saturacin de la solucin con sulfato de

amonio.


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

20

40

60

80

100

120

EFECTO DE LA SATURACION CON SULFATO DE AMONIO

% SATURACION

SO

LU

BIL

IDA

D

Proteina A

Proteina B

Proteina C

Curvas hipotticas de solubilidad de tres protenas en funcin de la saturacin

con sulfato de amonio.

En la figura anterior se puede apreciar que al saturar la solucin que contiene

la mezcla de protenas hasta un 10%, se produce un ligero aumento de la

solubilidad de las tres protenas. Tambin puede observarse que a 30% de

saturacin ya se ha producido la precipitacin total de la protena C, mientras

que parte de A y B an permanecen en solucin. La protena B precipita

totalmente al 60% de saturacin y la A al 80%.

El sulfato de amonio necesario para precipitar diferencialmente las protenas

se puede adicionar ya sea slido en solucin saturada, si lo primero es

necesario controlar los cambios de pH ya que sta sal es de reaccin cida, si

lo segundo se corre el riesgo de diluciones excesivas de la mezcla de

protenas.

El volumen de solucin saturada de sulfato de amonio necesario para

conseguir un determinado porcentaje de saturacin, puede calcularse

mediante la siguiente frmula


Y ml

Vp

S S

S

2 1

21

en donde:

Y = volumen de sulfato de amonio necesario para conseguir el % de saturacin deseado, Vp = volumen de la mezcla de protenas que se utiliza en la precipitacin, S2 = % de saturacin al que se desea llegar, expresado como fraccin (Ej. 20% se toma como 0,20) S1 = % de saturacin inicial del cual se parte, expresado como fraccin (Ej. 5 % se toma como 0,05)

Los clculos necesarios se ilustran con el siguiente ejemplo. Se desea aislar

una protena que precipita entre el 30 y 35 % de saturacin con sulfato de


amonio. Se dispone de 200 ml de la solucin que contiene la mezcla de

protenas.

Y ml

Vp

S S

S

2 1

21

1. Calculo de lo ml de sulfato de amino necesarios para llevar la mezcla de

protenas de 0% a 30% de saturacin.

Vp = 200 ml, S1 = 0.0, S2 = 0.3

Y ml ml

200

0 3 0 0

1 0 3200

0 3

0 785 7

. ,

,

,

,,

2. Agregar poco a poco los Y ml de solucin saturada de sulfato de amonio,

dejar en reposo 20 minutos y centrifugar a 5.000 r.p.m.

3. Tomar el sobrenadante (este tiene un 30% de saturacin con sulfato de

amonio. Medir el volumen (asuma que es 285 ml)

4. Calcular la cantidad de sulfato de amonio necesario para llevar 285 ml de

solucin saturada del 30 al 35%.

Y ml ml

285

0 35 0 3

1 0 35285

0 05

0 65219

. ,

,

,

,,

5. Dejar en reposo 20 minutos, centrifugar, colectar el precipitado (este

contiene las protenas que precipitan entre 30 y 35% de saturacin.

La cantidad de sulfato de amonio slido necesario para producir una

determinada saturacin se calcula mediante la siguiente frmula:


X gramos =50,5(S2

S

S

1

21 0 3

)

,

T19. Disee un protocolo para aislar la fraccin soluble entre el 40 y 60% de saturacin con sulfato de amonio de una mezcla de protenas cuyo volumen inicial es 250 mL. Tanto con solucin saturada, como con slido,


Procesos de separacin basados en diferencias en el punto isoelctrico de las

protenas.

Las molculas proteicas debido a las propiedades de los aminocidos que las

componen pueden adquirir carga elctrica en funcin del pH del medio en que

se encuentran.

Electroforesis.

La electroforesis es una tcnica analtica que permite separar molculas con

cargas elctricas diferentes al someterlas a un campo electromagntico.

La separacin electrofortica requiere de un soporte poroso impregnado de

una solucin de electrolito con pH constante (buffer).

Al cerrarse el circuito de corriente continua se establece una polaridad definida

en forma tal que uno de los extremos corresponde al polo positivo y el otro al

negativo. Si en el centro el soporte se coloca una mezcla de molculas que al

pH del medio tienen las cargas indicadas en la siguiente figura:

La muestra a resolver en un sistema electrofortico se coloca sobre el soporte

poroso como indica el esquema anterior.

+ -

A+

B-

Co


Despus de un tiempo de haber cerrado el circuito las molculas sufrirn los

desplazamientos indicados en el esquema siguiente:

Separacin electrofortica de una mezcla de tres sustancias con diferente

carga.

T20. Represente en el siguiente esquema el resultado de la electroforesis a pH 8,2 de una mezcla de protenas cuyos pI son: A = 9,2; B = 5,4; C = 2,8; D = 8,2.

Cromatografa de Intercambio inico

La cromatografa de intercambio inico es una tcnica preparativa basada en

la capacidad que poseen algunas sustancias ionizables, llamadas resinas, de

fijar molculas de carga contraria. Las resinas se ionizan en funcin del pH del

medio y segn adquieran carga positiva o negativa se designan como de

intercambio anicnico o catinico respectivamente.

La matriz de la resina puede ser de carcter hidroflicas o hidrofbicas, entre

las primeras las ms empleadas son las derivadas de celulosa y entre las


segundas las de poli estireno. Los grupos ionizables que usualmente se

encuentran en las resinas de intercambio inico se muestran en la siguiente

tabla.

Resinas de intercambio inico

Radical Grupo ionizable pK

CH SO H2 3 Sulfometil 2,5

CH COOH2 Carboximetil 3,5

PO H3 2 Fosfo 6,0

CH CH N C H2 2 2 5 2( ) Dietilaminoetil 9,5

Trietilaminoetil 10,0

Tanto la resina como las molculas a separar se equilibran con un buffer al pH

seleccionado para la operacin. La seleccin del pH es de gran importancia,

puesto que de l depende que la resina est correctamente cargada y que las

molculas a separar adquieran las cargas adecuadas para que aquellas que

se quieren purificar queden adheridas a la resina.

En el siguiente esquema se muestra como vara la carga de la resina y de las

molculas proteicas en funcin del pH. Se asume que las resinas son tiles

para la separacin una unidad o unidad y media de pH por debajo de su pK en

el caso de las resinas de intercambio aninico y una unidad o unidad y media

por encima en el caso de las de intercambio catinico. Deben evitarse los

valores extremadamente altos o bajos de pH donde puede ocurrir

denaturacin de las protenas que se estn separando.


Determinacin de la zona de pH til en la cromatografa de intercambio inico.

La seleccin de la resina y el pH al cual se realizara la cromatografa, sera

muy fcil si se conociese el punto isoelctrico de las molculas a separar y

estos fueran lo suficientemente diferentes para conseguir una adecuada

separacin.

En el caso del ejemplo la resina solo es til a pH por debajo de 7,5, y como las

protenas usualmente se desnaturan fcilmente a pH por debajo de 4,5, la

zona verdaderamente til de la resina esta entre pH 5 y 7. A pH 7,0 las

protenas A y C tienen carga negativa, mientras que la B y D tendrn carga

positiva. En consecuencia las protenas B y D por tener la misma carga de la

resina no se fijaran a ella, mientras que las A y C quedarn retenidas por tener

carga contraria a la de la resina. La protenas que se fijan a la resina

posteriormente sern eludas por remplazo con otros iones de mayor afinidad

por la resina (usualmente se emplea KCl).


Las resinas de intercambio inico permiten la purificacin de las molculas

que se fijan a ellas, sin embargo tal purificacin no es total puesto que al salir

de la columna an continan mezcladas con molculas de la misma carga. La

siguiente grfica muestra el perfil de elucin de la columna descrita

anteriormente. En ella puede observarse que se ha conseguido una

purificacin parcial de las protenas A y C. la cuales an salen en un solo

grupo, pero en todo caso se ha conseguido liberarlas de B y D.


Perfil de elucin en una cromatografa de intercambio inico

La separacin de molculas con carga del mismo tipo se consigue mejorar si

el electrolito de intercambio se agrega como un gradiente de concentracin,

con este sistema son eludas en primer lugar aquellas que estn unidas ms

dbilmente (las que tienen carga de menor magnitud por tener su pK ms

prximo al pH de elucin)


Perfil de elucin en una cromatografa de intercambio inico con gradiente de KCl

T21. Dibuje los perfiles de elucin de una cromatografa de intercambio inico en DEAE celulosa equilibrada a pH 7,5, con y sin gradiente de KCl 0 0,5M de una mezcla de protenas cuyos pI son: A = 9,2; B = 5,4; C = 2,8; D = 8,2.

Separacin por tamao molecular

Para separar molculas con pesos moleculares suficientemente diferentes se

emplea la llamada filtracin molecular, de la cual es un buen ejemplo el

empleo de columnas de Sephadex .

El Sephadex es un polisacrido que se caracteriza por diferentes grados de

entrecruzamiento entre las cadena, lo que permite obtener diferentes grados

de porosidad. Si las molculas penetran al interior de los granos de gel


hidratado, sern retardadas en relacin con aquellas que son excluidas y que

por tanto saldrn ms rpidamente de la columna. El Sephadex y los geles

similares son adecuados para separar las molculas que son retenidas en el

interior del gel.

A continuacin se presentan algunas de las propiedades de los tipos de

Sephadex ms corrientemente empleados.

Propiedades de algunos tipos de Sephadex

TIPO Lmite de exclusin

Agua retenida mL

Volumen hidratado mL

G10 HASTA 700 1,0 2

G15 HASTA 1.500 1,5 3

G25 1000-5000 2,5 5

G75 3.000-80.000 7,5 15

G100 4.000-150.000 10,0 20

G150 5.000-400.000 15,0 30

G200 5. 000-800.000 20,0 40

Las protenas en solucin se rodean de molculas de agua para mantenerse

soluble, las sales altamente solubles compiten con las protenas por las

molculas de agua, por tanto al adicionar estas sales a las soluciones de

protenas, estas ltimas pierden solubilidad y precipitan.

T22.Disee un protocolo para separar, si es posible, las cuatro protenas cuyas caractersticas con las siguientes:

Protena Peso molecular pI % de saturacin en que

precipita

A 30 000 8,0 20 40%

B 80 000 5,4 30 - 50%

C 140 00 2,2 60 -8 0%

D 200 000 7,8 50 70%


Determinacin de la secuencia de aminocidos en pptidos y protenas

F, Sanger en 1958 fue galardonado con el premio Nobel de Qumica por la

determinacin de la secuencia de la insulina. La conferencia que l pronunci

en la ceremonia de entrega del galardn se encuentra en la

URLhttp://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1958/sanger-

lecture.pdf

La metodologa a la que el llamo de los pptidos sobrepuestos, consiste

fundamentalmente en producir rupturas especficas de los pptidos con

diferentes agentes proteolticos y deducir, a partir de la sobre posicin de

informacin, la secuencia del pptido.

Para comprender la metodologa se presenta el siguiente ejemplo:

Asuma que un pptido est compuesto por los siguientes aminocidos


Suponga que dispone de cuatro agentes proteolticos con la especificidad que

se muestra en el siguiente cuadro

Los resultados de los tratamientos proteolticos sobre el pptido se muestran

en los siguientes esquemas:


P 1.1 P 1.2

P 2.1 P 2.2

P 3.1 P 3.2

P 4.1 P 4.2

En los esquemas que se incluyen a continuacin, se emplean las siguientes

convenciones


Localizacin tentativa

Localizacin cierta

Enlace peptdico correctamente localizado

Para iniciar el anlisis, como una primera aproximacin, se ubican los

aminocidos en cualquier orden:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Luego se inicia el estudio de los resultados producidos por los diferentes

tratamientos.

En este ejemplo se suponen conocidos los terminales, por tanto estos se

ubican en sus respectivas posiciones, 1 y 9 respectivamente.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

El fragmento P1.1 lleva el marcador izquierdo y el P1...2 el derecho, adems

esto se obtuvieron por un procedimiento que especficamente rompe por

, por tanto el pptido P1.1 se localiza al extremo derecho y la

secuencia de este fragmento debe ser:

por tanto los aminocidos que estaban en las posiciones 4 y 5 deben paras a

las posiciones 2 y 3.


En consecuencia, la secuencia establecida hasta este momento es:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

El tratamiento con P2 produce dos fragmentos en donde el punto de hidrlisis

es: .

Como los componentes del fragmento P2.1 son:

los aminocidos que ocupan las posiciones 7 y 6 deben pasar a ocupar las

posiciones 4 y 5.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

El tratamiento con P3 permite localizar en la posicin 6 el aminocido que

tentativamente se haba colocado en la 7, ya que ste aparece en el mismo

fragmento que los que ocupan las posiciones 1 a 5.

1 2 3 4 5 6 7 8 9


La secuencia definitiva puede establecerse mediante el tratamiento P4 al

confirmar que los aminocidos que ocupan las posiciones 7 y 8 estn

ubicados en el lugar correcto. Por tanto la secuencia definitiva es:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Especificidad de los tratamientos proteolticos utilizados en la secuenciacin

de aminocidos.

En la tabla de especificidad se utilizan las siguientes convenciones.


Ejemplo de secuenciacin


Secuencia definitiva I G M C R C M C F C F E L


T23. Determine la secuencia del pptido


Nucletidos y cidos nucleicos

Las primeras ideas sobre el DNA

Lea cuidadosamente el siguiente texto que corresponde a una primera

aproximacin a la estructura de los cidos nucleicos.

En 1868 Miescher asil del pus un compuesto de carcter cido, rico en

fsforo y que, adems, contena un azcar y una cantidad relativamente alta

de nitrgeno, al que llam nuclena. El azcar que contena tena como

frmula condensada C5H10O4 y no C5H10O5, como sera lo usual. El azcar

aislado era reductor, pero la nuclena no lo era. Los compuestos nitrogenados

de la nuclena eran heterocclicos, que contenan la estructura bsica de la

purina o de la pirimidina. En la nuclena los heterocclicos nitrogenados, los

azcares y los compuestos de fsforo se encuentran en una proporcin 1 : 1 :

1.

En su forma cclica el azcar es una b furanosa derivada de un monosacrido

cuyos OH se encuentran todos a la derecha.

T1. Represente la estructura cclica del mencionado azcar.

T2. Dibuje las estructuras de los cuatro heterocclicos prsentes en la nuclena

Adenina: 6-amino-purina

Guanina: 2-amino, 6-oxo-purina

Timina: 2,4-dioxo, 5 metil-pirimidina

Citosina: 2-oxo, 4 amino-pirimidina

1

3

2

45

6

N

N

N

N

N

N

1

2

34

56

7

8

9

Pirimidina Purina


Los heterocclicos nitrogenados son bases, y los azcares son neutros, por lo

tanto la acidez debe ser causada por el compuesto fosforilado.

T3. Dibuje la estructura del compuesto que contiene fosforo

T4. Por qu la nuclena no era reductora, si los azcares contenidos en ella, si lo son?

En la nuclena el azcar se encontraba unido tanto al heterocclico como al

compuesto fosforilado, como se muestra en el siguiente esquema:

T5. Mediante qu tipo de enlaces se unen los componentes de la nuclena?

Derivado de Heterocclico azcar Azcar fosfato

Purinas

Pirimidinas

Por encontrarse abundantemente en el timo y por su carcter cido se cambio

el nombre de nuclena por el de cido timo nucleico. Posteriormente cuando

se encontr que ste compuesto se encontraba prcticamente en todas las

clulas, recibi su nombre actual: DNA (cido desoxi ribonucleico).

Primero en las levaduras y luego en otras clulas se encontr otro cido

nucleico, cuyo azcar si presenta la formula C5H10O5. Este cido nucleico se

denomina RNA.

N

N

OP

N

N

N

N

OPP


Nuclesidos y nucletidos

Segn el grado de hidrlisis de los cidos nucleicos se pueden aislar dos tipos

de compuestos: unos fosforilado (nucletido) y otros no fosforilados

(nuclesidos).

H2C

O

N

N

N

N

P

O

OH

HO O

Pentofuranosa

Base nitrogenada

cido fosfrico

Nucletido

Nuclesido

Los nuclesidos incluyen un enlace glicosdico, N1 con las pirimidinas y N9-con

las purinas. Los nucletidos adems del anterior un ster C3P o C5P.

T6. Dibuje la estructura completa de un nucletido que contenga purina y otro que contenga pirimidina

Lo que postularon Watson y Crick

A continuacin se incluye una traduccin del artculo original de Watson y

Crick sobre la estructura del DNA. Tomado de http://www.bioxeo.com/adn.htm

Lalo cuidadosamente y responda las preguntas que hay al final del mismo,

ESTRUCTURA MOLECULAR DE LOS CIDOS NUCLEICOS


Una estructura para el cido Desoxirribonucleico

Deseamos sugerir una estructura para la sal del cido Desoxirribonucleico (A.D.N.). Esta estructura tiene aspectos novedosos que son de un inters biolgico considerable. Una estructura para el cido nucleico ya ha sido propuesta por Pauling y Corey(1). Amablemente han puesto el manuscrito a nuestra disposicin antes de su publicacin. Su modelo consiste en tres cadenas entrelazadas, con los fosfatos cerca del eje de la fibra, y las bases hacia fuera. En nuestra opinin, esta estructura es poco satisfactoria por dos razones: (1) creemos que el material del que se obtienen los diagramas de rayos-X es la sal, no el cido libre. Sin los tomos de hidrgeno del cido no est claro qu las fuerzas puedan mantener la estructura unida, especialmente porque los fosfatos cargados negativamente cerca del eje se repeleran el uno al otro. (2) Algunas de las distancias de van der Waals parecen ser demasiado pequeas. Otra estructura en cadena triple ha sido sugerida por Fraser (en prensa). En su modelo los fosfatos, estn hacia fuera y las bases hacia dentro, mantenindose unidas por enlaces de hidrgeno. Esta estructura as descrita est ms bien mal definida por lo que no la comentamos. Deseamos ofrecer aqu una estructura radicalmente distinta para la sal del cido desoxirribonucleico. Esta estructura tiene dos cadenas helicoidales cada vuelta en torno al mismo eje (ver diagrama). Hemos hecho las suposiciones qumicas usuales, ms especficamente, que cada cadena consiste en grupos fosfato-dister uniendo residuos de -D-desoxirribofuranosa con enlaces 3',5'. Las dos cadenas (pero no sus bases) se relacionan por una dada perpendicular al eje de la fibra. Ambas cadenas siguen una hlice dextrgira, pero debido a las dadas las secuencias de tomos en las dos cadenas corren en direcciones opuestas. Cada una de las cadenas, por separado se parece al modelo N 1 de Furberg (2); esto es, las bases estn sobre la parte interna de la espira y los fosfatos en la externa. La configuracin del azcar y los tomos cercanos se aproxima a la "configuracin estndar" de Furberg, el azcar se dispone perfectamente perpendicular a la base adjunta. Hay un residuo sobre cada cadena cada 3,4 en la direccin-z. Hemos asumido un ngulo de 36 grados entre residuos adyacentes en la misma cadena, para que la estructura


se repita despus de 10 residuos sobre cada cadena, esto es, despus de 34 . La distancia de un tomo de fsforo desde el eje de la fibra es 10 . Como los fosfatos estn sobre la parte externa, los cationes tienen fcil acceso a ellos. La estructura es abierta, y su contenido de agua es ms bien alto. Para nosotros, a contenidos bajos las bases se acercaran y la estructura sera ms compacta. El aspecto novedoso de la estructura es la manera en que las dos cadenas se mantienen unidas por bases pricas y pirimidnicas. Los planos de las bases son perpendiculares al eje de la fibra. Se renen en pares, una base de una de las cadenas unida mediante enlaces de hidrgeno a una base de la otra cadena, y as las dos se unen lado a lado con idntica coordenada z. Una del par debe ser purnica y la otra pirimidnica. Los enlaces de hidrgeno se hacen como se indica a continuacin: purina en posicin 1 con pirimidina en posicin 1; purina en posicin 6 con pirimidina en posicin 6 [etc.]

Esta figura es puramente esquemtica. Las dos cintas simbolizan las cadenas azcar-fosfato, y las varillas horizontales los pares de bases que sostienen las cadenas unidas. La lnea vertical marca el eje de la fibra.

Si se asume que las bases slo aparecen dentro de la estructura en la forma tautomrica ms plausible (que es, con la configuracin ceto ms que con la enol) se encuentran los pares especficos de bases que pueden unirse. Estos pares son: la adenina (purnica) con timina (pirimidnica), y guanina (purnica) con citosina (pirimidnica). En otras palabras, si una adenina es uno de los miembros de un par, sobre una cadena, entonces el otro miembro debe ser timina; algo similar ocurre para la guanina y la citosina. La sucesin de bases sobre una cadena nica no parece estar restringida de ninguna forma. Sin embargo, si slo pueden formarse determinados pares de bases, se sigue que conociendo la sucesin de bases sobre una de las cadenas, entonces la


sucesin sobre la otra cadena queda determinada automticamente. Se ha encontrado experimentalmente (3,4) que la relacin de adenina a timina, y la relacin de guanina a citosina, estn siempre muy cerca de la unidad para el cido desoxirribonucleico. Probablemente es imposible construir esta estructura con un azcar ribosa en lugar de desoxirribosa, el tomo extra de oxgeno la hara demasiado cerrada y formara un enlace de van der Waals. Los datos de rayos-X anteriormente publicados (5,6) sobre el cido desoxirribonucleico son insuficientes para una prueba rigurosa de nuestra estructura. Hasta el momento lo que podemos decir es a grosso modo compatible con los datos experimentales, pero debe observarse como improbado hasta que se haya verificado con resultados ms exactos. Algunos de estos se aportarn en las siguientes comunicaciones. Nosotros no ramos conscientes de los detalles de los resultados presentados cuando ideamos nuestra estructura, que descansa principal aunque no enteramente sobre datos experimentales ya publicados y argumentos estereoqumicos. No se escapa a nuestra comunicacin que el emparejamiento especfico que hemos postulado sugiere inmediatamente un mecanismo copiador para el material gentico. Todos los detalles de la estructura, incluyendo las condiciones presumidas para su construccin, junto con un conjunto de coordenadas para los tomos, se publicarn con posterioridad. Estamos en deuda con el Dr. Jerry Donohue por las constantes crticas y consejos, especialmente sobre distancias interatmicas. Tambin hemos sido estimulados por el conocimiento general de la naturaleza y los resultados experimentales inditos as como ideas del Dr. M.H.F. Wilkins, la Dra. R.E. Franklin y sus colaboradores del King's College, en Londres. Uno de nosotros (J.D.W.) ha sido subvencionado por una beca de la Fundacin Nacional para la Parlisis Infantil. J.D. WATSON F.H.C. CRICK


Medical Research Council Unit for the Study of the Molecular Structure Biological Systems Cavendish Laboratory, Cambridge Bibliografa (1) Pauling, L. y Corey, R.B., Nature, 171, 346(1953); Proc.U.S.Nat.Sci., 39, 84(1953). (2) Furberg, S. Acta Chem.Scand., 6, 634 (1952). (3) Chargaff, e. Para la referencia ver Zamenhof, S., Brawerman, G. y Chargaff, E., Biochem. Biophys. Acta, 9, 402 (1952). (4) Wyatt, G.R., J. Gen.Physiol., 36, 201 (1952). (5) Astbury, W.T., Symp.Soc.Exp.Biol. 1, Nucleic Acid, 66 (Cambridge University Press, 1947). (6) Wilkins, M.H.F. y Randall, J.T., Biochim. Biophys. Acta, 10, 192 (1953)

T7. Cul fue el objetivo fundamental del trabajo de Watson y Crick?

T8. Cul era el modelo propuesto por Pauling y Corey?

T9. Qu otro modelo se haba propuesto para la estructura del DNA?

T10. Qu consecuencias se derivan del hecho que las bases estn en su forma tautomrica ceto?

T11. Por qu razn los azcares y fosfato se encuentran hacia el exterior y los pares de bases hacia el interior de la molcula de DNA?

T12. Las dos cadenas de la molcula de DNA muestran una organizacin que se designa con el nombre de anti paralela. Cul es el sentido del trmino anti paralelo?

La estructura del DNA es mantenida por dos tipos de fuerza: puentes de

hidrgeno entre bases complementarias e interacciones por el apiamiento de

las bases.

T13. Cul de las dos fuerzas estabilizantes es ms importante en el mantenimiento de la doble hlice del DNA?

T14. Cul de las dos fuerzas estabilizantes es ms importante en el mantenimiento de la doble hlice del DNA?

Watson y Crick afirmaron que su modelo permita fcilmente la auto

replicacin.

T15. Cmo se explica la auto replicacin mediante el modelo de Watson y


Crick?

Otros modelo de DNA

Adems del modelo de Watson y Crick (DNA B) que se caracteriza por ser

hlice derecha con una elevacin de 0,34 nm por par de bases y

aproximadamente 10,5 pares de bases por vuelta de la hlice, se han

postulado otros modelos tales como el DNA A, con 11 pares de bases por

vuelta y una elevacin de 0,23 nm. La forma A predomina en soluciones

relativamente hidrofbicas.

T16. Para una misma secuencia de bases, cul de las dos formas A o B es mas larga y cul tendr mayor dimetro?

Otra forma de DNA es la Z, que presenta giro hacia la izquierda, una elevacin

de 0,38 nm y 12 pares por vuelta. Este tipo de estructura solamente ocurre

con ciertas secuencias especficas especialmente cuando se alternas C y G.

T17. De acuerdo con el siguiente esquema diga a que corresponden los literales A a F:


A. Tipo de enlace

B. Tipo de enlace

C. Tipo de enlace

D. Tipo de Base

E. Tipo de Base

El DNA presenta ciertas regiones con secuencias caractersticas como se

ilustra en las figuras siguientes, en donde las flechas indican los giros de 180

que hay que hacer para sobreponer las dos secuencias

Estas secuencias permiten que el DNA (o el RNA) adopte estructuras

inusuales

T18. Qu estructura puede adoptar cada una de las siguientes por formacin de puentes de hidrgeno entre bases complementarias subrayadas? 5. . . . . . . . . T G C G A T A C T C A T C G C A. . . . . . . . 3 3. . . . . . . . . A C G C T A C T C A T A G C G T. . . . . . . . . . 5 5. . . . . . . . . T G C G A T G A G T A T C G C A. . . . . . . 3


El RNA, usualmente, es de cadena simple y contiene uracilo (2,4-dioxo-

pirimidina) en vez de timina, pero tambin puede contener bases raras (no

usuales). Existen tres clases principales de RNA: soluble o de transferencia,

mensajero y ribosomal. Sus funciones estn ntimamente relacionadas con la

sntesis de protenas.

T19. Dibuje la frmula estructural del uracilo.

T20. Mencione algunas de las bases raras que se encuentran en el RNA.

T21. Cules son las funciones de los tres tipos de RNA?

El DNA es el material gentico

En los siguientes dibujos se muestra el experimento de Avery, MacLenond y

McCarthy quienes demostraron la transformacin bacteriana y la naturaleza

del elemento transformador.


T22. Qu caracteriza a las bacterias virulentas?

T23. Por qu murieron los ratones en este experimento?

T24. Por qu se puede afirmar que el agente transformador no son las protenas?

T25. Qu comprueba la ltima parte del experimento?

T26. Cules son las conclusiones que se pueden obtener de todo el

experimento?


Otro experimento muy importante en la determinacin de la naturaleza del

material gentico, fue el realizado por Hershey y Chase con bacterifagos. El

reporte de la investigacin se encuentra en la URL:

http://jgp.rupress.org/content/36/1/39.full.pdf+html

T27. Cmo se realizo el experimento de Hershey y Chase? Cules fueron sus conclusiones?


Catlisis Biolgica

Propsito

En esta unidad el estudiante adquirir destreza en la clasificacin de las

enzimas, en la interpretacin de la cintica enzimtica y el efecto de los

factores qumicos y fsicos que afectan la actividad de las enzimas.

Reconocer las limitaciones dela teora de Michaelis y los aportes de Cleland

a la nueva concepcin de la cintica enzimtica.

Demostrar su competencia en estos temas cuando:

1. Explica la diferencia entre reacciones catalizadas y no catalizadas.

2. Clasifica las enzimas de acuerdo con el tipo de reaccin que catalizan

3. Puede determinar los parmetros cinticos a partir de resultados

experimentales.

4. Reconoce el efecto que tiene sobre la actividad enzimtica la

concentracin del sustrato, concentracin de la enzima, presencia de

inhibidores, cambios en la temperatura y en la acidez del medio.

5. Utiliza adecuadamente la nomenclatura de Cleland.

6. Puede postular mecanismos cinticos para cualquier reaccin

enzimtica.

De acuerdo con: Diccionario de la lengua espaola 2005 Espasa-Calpe:

Catlisis es una transformacin qumica activada por cuerpos que al

finalizar la reaccin permanecen inalterados: Las enzimas son

catalizadores biolgicos de naturaleza proteica. Hay segmentos de RNA

con capacidad cataltica denominados Ribozimas.

El trmino enzima se deriva del griego:. .


T1. Qu significado (etimolgico) tiene el trmino enzima

T2. Qu significa catlisis (del griego ) y quin introdujo el trmino?

Algo de historia

Gnesis 9:18-29

Y los hijos de No que salieron del arca fueron Sem, Cam y Jafet; y Cam es el

padre de Canan. Estos tres son los hijos de No, y de ellos fue llena toda la

tierra.

Despus comenz No a labrar la tierra, y plant una via; y bebi del vino, y

se embriag, y estaba descubierto en medio de su tienda. Y Cam, padre de

Canan, vio la desnudez de su padre, y lo dijo a sus dos hermanos que

estaban afuera. Entonces Sem y Jafet tomaron la ropa, y la pusieron sobre

sus propios hombros, y andando hacia atrs, cubrieron la desnudez de su

padre, teniendo vueltos sus rostros, y as no vieron la desnudez de su padre.

Y despert No de su embriaguez, y supo lo que le haba hecho su hijo ms

joven, y dijo: Maldito sea Canan; Siervo de siervos ser a sus hermanos.

Dijo ms: Bendito por Jehov mi Dios sea Sem, y sea Canan su siervo.

Engrandezca Dios a Jafet, y habite en las tiendas de Sem,Y sea Canan su

siervo.

Y vivi No despus del diluvio trescientos cincuenta aos. Y fueron todos los

das de No novecientos cincuenta aos; y muri.

Hay algo en esta historia narrada por Moiss, algo que pueda considerarse

relacionado con las enzimas?


Algunos hitos importantes en el conocimiento de las enzimas son los

siguientes:

Aunque la historia de las enzimas es muy reciente, algunos

de sus efectos han sido conocidos por la humanidad desde

hace mucho tiempo. En 1835 Berzelius, introduce el trmino

"catlisis" para describir la accin de algunas sustancias que

eran capaces de inducir cambios qumicos sin verse

afectadas o alteradas. Entre las sustancias consideradas

como catalizadores, Berzelius incluy los fermentos (primer

nombre que se les dio a las enzimas).

En 1836, Schwann aisl la pepsina a partir de jugo gstrico,

constituyndose esta en la primera enzima de origen animal

en ser conocida. Schwann y algunos otros afirmaban que la

levadura no era otra cosa que un microrganismo, mientras

que Berzelius lo negaba.

En 1854 Pasteur inicia estudios sobre la fermentacin y

postula errneamente que para este proceso son

indispensables microorganismos vivos.

Hasta 1860 las pocas enzimas conocidas eran de origen

extracelular y se les conoca con el nombre de fermentos

desorganizados; pero en este ao, Berthelot, por

maceracin de levadura y posterior precipitacin, pudo aislar


la "invertasa"(primera enzima intracelular en ser aislada).

En 1878, Khne quien haba aislado la tripsina introdujo el

trmino enzima (del griego: dentro de la levadura)

para los fermentos desorganizados.

Solamente hasta 1897, veinticinco aos despus de la

muerte de Liebing y dos despus de la muerte de Pasteur,

los hermanos Bchner, casualmente, demostraron que la

teora de Pasteur sobre la necesidad de los organismos

vivos para la fermentacin, no era correcta.

En 1933 Payen y Persos publicaron un trabajo en el cual

reportaron el aislamiento, por precipitacin alcohlica de la

sustancia responsable, en la malta, de la transformacin de

almidn en azcar. Aunque ellos no conocan exactamente

la naturaleza del proceso que permita la separacin del

azcar soluble, le dieron el nombre de DIASTASA (del griego

, separacin). Posteriormente la diastasa se

clasific como un "FERMENTO" por ser un compuesto

formado por un organismo vivo, con capacidad para

transformar una sustancia (almidn) en otra (azcar).

Paralelamente con el descubrimiento de las enzimas se

produjeron grandes cambios en la llamada qumica

orgnica. En 1828 Whler demostr que los compuestos

orgnicos se podan sintetizar en el laboratorio al obtener


urea partir de cianuro de amonio.

En 1838 el Holands Mulder le dio el nombre de protena

(del griego: principal, cambiante, variable) a los compuestos

de origen animal y vegetal que contenan grandes

cantidades de nitrgeno. En 1877 Traube propone una

teora de la accin de las enzimas que las asocia por

primera vez con su naturaleza proteica, pero hacia el final

del siglo (1890-1896) Jager y Arthus hacen cambiar el

pensamiento cientfico al negar la naturaleza proteica de las

enzimas. Barendrecht en 1904 sostena que las enzimas

eran compuestos radiactivos y que su accin era el producto

de las radiaciones emitidas.

La dificultad de aislar las enzimas, sin prdida de gran parte

de su actividad, retras enormemente el establecimiento

definitivo de la naturaleza qumica de las enzimas. En la

dcada de los veinte Wuilstater intent la purificacin de

algunas enzimas sin conseguirlo totalmente, llegando a una

conclusin errada, al decir que las enzimas eran

polisacridos.

Mientras que, muchas investigaciones dedicaron sus

esfuerzos al aislamiento de las enzimas, otro grupo no

menos importante estaba dedicado al estudio de las

velocidades de reaccin. En 1902, Brown, al estudiar la

hidrlisis del azcar por la sacarasa encontr que la rapidez

de transformacin era dependiente de la concentracin de


sacarosa y de la concentracin de enzima. En 1903, Henri

analiz matemticamente la rapidez de reaccin enzimtica,

en lo cual se basaron Michaelis y Menten para plantear en

1913 su teora cintica, que implicaba la formacin de un

complejo entre la enzima y el sustrato en condiciones de

estado estable y rapidez inicial.

La primera purificacin enzimtica realmente exitosa fue la

de la ureasa, conseguida por Sumner en 1926, quien

tambin estableci que su enzima cristalizada daba las

reacciones tpicas de las protenas.

En 1930 Northrop consigui cristalizar la pepsina, segunda

enzima en obtenerse pura y cristalina.

En 1966, Phillips, y sus colaboradores presentaron el primer

modelo tridimensional de una enzima, en este caso la

lisosima.

En1967 Cleland reformula la teora cintica sin la limitante

de rapidez inicial.

Cul fu el aporte de Schwann al conocimiento de las enzimas?


A quin se debe la introduccin del trmino enzima?

Payen y Perzos reportaron haber aislado de la malta algo a lo que llamaron

diastasa. Qu era?

Quin aisl por primera vez una enzima en forma cristalina? Cul fue la

enzima cristalizada?

Qu demostraron los hermanos Bchner que contradeca las teoras de

Pasteur?

Clasificacin de las enzimas

De acuerdo con las recomendaciones de la comisin de nomenclatura

enzimtica de la Unin Internacional de Bioqumica (1964) se estableci un

sistema de Numeracin de las enzimas que permite una clasificacin eficiente.

Cada enzima se designa con un cdigo de 4 nmeros separados por puntos,

de acuerdo con los siguientes principios.

El primer nmero indica a cual de las 6 principales divisiones pertenece la

enzima en cuestin. Los seis grupos son:


1. Oxidorreductasas

2. Transferasas

3. Hidrolasas

4. Liasas

5. Isomerasas

6. Ligasas

Las liasas son enzimas que remueven grupos de sus sustratos (no por

hidrlisis), dejando dobles enlaces; o inversamente, agregan grupos a dobles

enlaces, las ligasas tambin conocidas como sintetasas, son enzimas que

catalizan la unin de dos molculas a expensas del rompimiento de un enlace

de alta energa.

El segundo nmero indica la subclase. En las oxidorreductasas indica el grupo

que sufre oxidacin (1. designa un grupo carboxilo, 2. un aldehdo o cetona,

etc.); en las transferasas indica la naturaleza del grupo transferido; en las

hidrolasas el tipo de enlace hidrolizado; en las liasas el tipo de enlace que

una el grupo removido; 'en las isomerasas la isomerizacin implicada y para

las ligasas el tipo de enlace formado.

El tercer nmero indica la sub-subclase. En las oxidorreductasas indica el

nmero de aceptor implicado (1. Indica una coenzima, 2. Un citocromo, 3. O2

molecular, etc.). En las transferasas el tercer nmero subdivide los tipos de

grupos transferidos (indica si el grupo de un carbono es metilo, carboxilo, etc.);

en las fosfotransferasas indica el aceptor. Para la hidrlisis, especfica an

ms el tipo de enlace hidrolizado, para las liasas el grupo removido. En las

isomerasas la naturaleza de la transformacin y en las ligasas la naturaleza de

la sustancia formada. El cuarto nmero es el nmero de serie de la enzima en

su sub-subclase.


Para los detalles de las normas de clasificacin de las enzimas se puede

consultar

http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/rules.h

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