01 - bioquímica - fundamentos

BIOQUÍMICA MÉDICA

CLASE #1 L 30/06/14

Libro de Referencia: Bioquímica Harper (útlima edición) Otros: Para teoría: Bioquímica Médica - Baynes Para seminarios: Bioquímica - Montgomery Sugerencia: “Repaso” : Lippincott´s Illustrated Biochesmitry

LECTURA(S) RECOMENDADA(S)

HOY: Lehninger & Baynes Próxima Clase: Harper

Clase #1: Introducción a la Bioquímica Médica

AGENDA (repaso) 1.  Fundamentos Físicos 1.1 Bioenergética 1.2 Reacciones Acopladas 2.  Fundamentos Químicos 2.1 Aminoácidos 2.2 Péptidos 2.3 Proteínas 3.  Fundamentos Celulares 3.1 Membrana Celular 3.2 Transporte

1.1 FUNDAMENTOS FÍSICOS: Bioenergética

Energía Libre de Gibbs (G)

Entalpía refleja # y tipo de enlace

Proceso es espontáneo si ΔG < 0 (liberación de energía – exergónico)

1.2 FUNDAMENTOS FÍSICOS: Rxns Acopladas

2. FUNDAMENTOS QUÍMICOS: Generalidades

Principio de Universalidad: “Lo que es cierto para E.Coli es cierto para el elefante” (Monod)

Química Orgánica / “del carbono” – C,H,O,N (P,S)

2. FUNDAMENTOS QUÍMICOS: Generalidades

Quiralidad y Estereoquímica Cuando un carbono tiene 4 sustituyentes diferentes unidos, el carbono se convierte en un carbono quiral. Puede adquirir dos configuraciones L/R Entre sí, estas estructuras se llaman enantiómeros

2.1 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: aas y proteínas

Importancia: Las proteínas son los instrumentos moleculares mediante los que se expresa la información genética (20 aa)

Esqueleto de: -  Enzimas -  Hormonas -  Anticuerpos -  Transportadores -  Fibras musculares -  Antibióticos -  Venenos de Hongo

2.1 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: aas - estructura

Predomina L por sitio activo asimétrico en enzimas

2.1 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: aas - clasificación

2.1 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: aas - clasificación

Aminoácidos Alifáticos: Ala, Val, Leu, Ile hidrofóbicos

Aminoácidos Aromáticos: Phe, Tyr, Trp Normalmente en centro proteíco (hidrofóbico) OH – tirosina à fosforilable (vía regulatoria)

Aminoácidos Polares Neutrales : Ser, Thr (OH) - Sitio activo catalítico - Vías regulatorias Asn, Gln (amida) Anclaje para azucares en proteínas (Ser,Thr,Asp)

Aminoácidos Acídicos: Asp, Glu

Aminoácidos Básicos: Lys, Arg, His

Aminoácidos con Azufre (S): Cys, Met – brindan estabilidad (puentes disulfuro)

2.1 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: aas – ionización

Cuando un aminoácido sin grupo R ionizable se disuelve en agua a pH neutro, se encuentra en una solución en forma dipolar o zwiterrion

R-COOH ßà R-COO- + H+ R-NH3+ ßà R-NH2+ H+

Medio Ácido [H3O+]>>>[OH-] [H3O+]=[OH-]

Medio alcalino [H3O+]<<<[OH-]

Hay una regla… pKa carboxilo: 2.2 pKa amino: 9.5

¿Cuál es el ácido? ¿Cuál es la sal?

2.1 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: aas – titulación

pI : punto isoeléctrico Donde la carga eléctrica neta es 0.

2.1 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: aas – titulación

2.1 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: aas no proteícos

Creatinina Derivado de metabolismo muscular Evalúa función renal

Citrulina Metabolito de L-arginina, Producto de la NO-sintasa

2.2 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: péptidos

El enlace peptídico es un tipo de reacción de condensación -  Carboxilo de aa1

debe ser activado para que el OH- sea eliminado fácilmente

Estable Vida media: 7 años Plano Comportamiento ácido-base depende de grupo α-amino y α-carboxilo libre y naturaleza de R´s.

2.2 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: péptidos Glutatione (GSH) Cys – grupo tiol se oxida à GSSG Péptido más presente en la célula F(x): defensa antioxidante Enzima: glutamil-transpeptidasa

2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas - clasificación

2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas - estructura

2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 1º

La estructura primaria de una proteína es la secuencia lineal de sus aminoácidos

Los residuos determinan las propiedades físicas y químicas R – alifático/aromático à Liposoluble – polar à Hidrosoluble R también determina la carga (Glu, Asp – ácido + / Lys,His,Arg – base - ) Importancia: Capacidad buffer de proteínas intracelulares.

2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 2º

La estructura secundaria de una proteína se refiere a la estructura local de la cadena polipeptídica Causa: Puentes de Hidrógeno : C-O con H-N

2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 2º

Hay dos tipos:

α-hélice Hoja β plegada

Cadena peptídica enroscada Residuos salen del eje de la espiral 3.6 aa/giro de hélice Dextrogiro (en sentido de las agujas del reloj) PdH paralelos al eje del giro.

Cuando los PdH se dan entre péptidos de cadenas diferentes Puede ser paralela o antiparalela por estructura de carbono tetrahédrico Giro B – Cuando el polipeptido revierte su drección abruptamente Gly , Pro

2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 2º

Giros Aleatorios

Hélice Extendida

Predominante en proteínas globulares

Queratina Carboxipeptidasa

2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 3º

La estructura terciaria resulta del plegamiento de la cadena peptídica

Se estabiliza por:

Puente de Hidrógeno Interacciones Electrostáticas

Interacciones Hidrofóbicas

Interacción con Ión Metálico

2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 3º

Enlaces Covalentes – Puente Disulfuro (Cys). En insulina

Puente de Hidrógeno

Interacciones Electrostáticas – Entre aas con grupos R ionizados ó ácido-base

Interacciones Hidrofóbicas – En agua, grupos polares salen e hidrofóbicos permanecen en el centro.

Débiles, pero se fortalecen por la gran cantidad

Interacciones c/ Ion Metálico – Ac.Glutámico + Mg(2+)

2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 3º

2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 4º

La estructura cuaternaria esta formada por interacciones ente cadenas peptídicas

Cuando proteína formada por más de una cadena polipeptídica

2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 4º

Hemoglobina – 2 cadena alfa (141 aa) – 2 cadena beta (146 aa)

Grupo Prostético: Porción de proteina que no son aminoácidos (Ej: Heme)

2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 4º

Colágeno – Tropocolágeno (Triple Hélice) – forma soluble del colágeno Sólo – tejido conectivo joven o fetal “Cross-Linking” – envejecimiento – enlaces covalentes entre

residuos de Lys

2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 4º

Proteínas Integrales de Membrana - 6-10 alfa-helices atravesando la membrana - Barril beta – De 8,12,16 o 18 hojas beta plegadas

2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – plegamiento

Proteínas ayudan proteínas a plegarse “chaperonas”: -  HSP (Heat Shock Proteins)

-  Proteina disulfuro isomerasa

-  etc

3.1 FUNDAMENTOS CELULARES: Membrana - Estructura

Mosaico Fluido (Singer&Nicolson 1970)

3.1 FUNDAMENTOS CELULARES: Membrana - Composición

Lípidos de Membrana -  Glicerofosfolípidos -  Fosfatidilinositol -  Cardiolipina -  Esfingolípidos -  Colesterol

Efecto de ácido grasos insaturados: Bajan el punto de congelamiento de los fosfolípidos Membrana más fluida

3.1 FUNDAMENTOS CELULARES: Membrana - Composición

Membrana Mitocondrial Interna

3.1 FUNDAMENTOS CELULARES: Membrana - Composición

80% lípidos

3.1 FUNDAMENTOS CELULARES: Membrana - Función

Mantener la integridad estructural de células y organelas (Barrera)

Fosfolípidos regulan actividad de las membranas enzimáticas

Fosfatidilcolina y Esfingomielina – Cara Externa Fosfatidiletanolamina y Fosfatidilserina – Cara Interna

Si expuesta en cara externa à Adhesión (macrófago)

3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte

3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte - Difusión

Moléculas pequeñas, no polares – O2, CO2, N2

Moléculas sin carga polares – úrea, etanol, ácido orgánicos pequeños

Dirección: A favor de la gradiente de concentración

Difusión de H2O: Ósmosis

3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte - Proteínas

Sustancias: moléculas polares , grandes (aa´s, azúcares)

Proteínas de Membrana : - Portadores - Permeasas - Translocasas

- Proteínas Carriers (ionóforas)

Difusión Facilitada o Transporte Activo

Saturación y Especificidad

Tmax : Ecuación de Michaelis-Menten

Alta especificidad (ej. GLUT-1

3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte - Glucosa

Proteínas transmembrana 500 aa 12 hélices transmembrana

GLUT1 En eritrocitos Función en ayuno

3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte - Glucosa Estímulo: Ingesta de glu [glu]plasmática sube

3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte – Canales y Poros

Canal vs Poro: Canal es más selectivo y específico para iones Poro selectivo por tamaño de sustancia

No hay cambios conformacionales para el intercambio

Apertura o Cierre de canales por ligando o cambio de voltaje

Pasan mol < 1kDa Mutación en conexina 26 y 32 genera la enfermedad Charcot-Marie-Tooth

Pasan proteínas y ácidos nucléicos Radio 9 nm

Poros en mitocondrias y Aparato de Golgi

3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte - Activo

Fuente de Energía: ATP

T. A Primario : Utiliza la energía de ATP directamente

T. A Secundario : Utiliza la gradiente de Na+ o H+

Aminoácidos y Azúcares

3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte – Ca2+

3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte – H+

3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte – H+