FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICASE.A.P MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA

DOCENTE: Dr. Steban Ilich Zerpa

INTEGRANTES

Julca León, Gina Jara Carranza,

Jacqueline León Matos, Ana

Isabel Lucas Segura,

Natali

Leytón Móstiga, Olenka

Mantilla Germán, Fiorella Mendoza Mendoza, Gabriela

Luján Sifuentes, Carlos

Micha Burgos, Jorge Luis Mundaca Rafael,

Jorge

PROTEÍNAS

Definición:Son las macromoléculas más versátiles que se conocen. Son polímeros lineales constituidos a partir de monómeros llamados aminoácidos.

Características:Contienen un amplio surtido de grupos funcionales, los cuales son responsables del amplio espectro de funciones que presentan las proteínas.

Se encuentran formadas únicamente por aminoácidos L.

Pueden intercambiar entre sí y con otras macromoléculas biológicas para formar asociaciones complejas.

Algunas proteínas son muy rígidas, funcionando como elementos estructurales; otras manifiestan una flexibilidad limitada, facilitándoles el ensamblaje y la formación de unidades complejas.

Funciones:La función de una proteína es directamente dependiente de su estructura tridimensional. Pudiendo funcionar como:

Catalizadores.Moléculas transportadoras y de almacén de otras moléculas. Brindan apoyo mecánico.Brindan protección inmunológica.Generan movimiento.Transmiten impulsos nerviosos.Controlan el crecimiento y la diferenciación.

Estructura Primaria

Estructura:

Se encuentra formada por una secuencia de aminoácidos enlazados mediante la unión del grupo -carboxilo de un aminoácido al grupo -amino de otro aminoácido por medio de un enlace peptídico.

Es importante porque nos permite conocer el mecanismo de acción de una proteína, así como determinar su estructura tridimensional.

Estructura Secundaria

Se aprecia en el plegamiento de las cadenas polipeptídicas en estructuras regulares como la hélice alfa, la hoja plegada beta, los giros y los bucles .

Los responsables de estos plegamientos en las proteínas son los enlaces puentes de hidrógeno que se forman entre los grupos R de los diversos aminoácidos.

EstructuraTerciaria

Es una característica de las proteínas solubles en agua. Es una estructura compacta con un núcleo no polar.

Las cadenas polipeptídicas se pliegan, de modo que sus cadenas hidrofóbicas laterales estén en el interior y sus cadenas polares, cargadas, estén en la superficie.

Estructura Cuaternaria

Se refiere al ordenamiento espacial de las subunidades y la naturaleza de sus interacciones.

Las cadenas polipeptídicas se pueden ensamblar en estructuras de múltiples subunidades, formando complejos moleculares.

LOS ENLACES QUÍMICOSLos enlaces químicos permiten la interacción entre los átomos. Se clasifican en:

ENLACES COVALENTES:

•Son los enlaces más fuertes que están presentes en los compuestos bioquímicos.•Consiste en un par de electrones que se comparten entre átomos adyacentes.•Se debe gastar una cantidad considerable de energía para romper los enlaces covalentes. •Se puede compartir más de un par de electrones entre dos átomos para formar un enlace covalente múltiple.

ENLACES NO COVALENTES:

•Son más débiles que los covalentes, pero son esenciales para los procesos bioquímicos, tales como la formación del doble helicoide.•Los tipos fundamentales de enlaces covalentes son:

INTERACCIONES ELECTROSTÁTICAS:

Un grupo cargado de una molécula puede atraer a otro grupo con carga opuesta de otra molécula.La energía de una interacción electrostática viene dada por la Ley de Coulomb:

Por convención, se considera que la interacción atrayente tiene una energía negativa.

E= kq1q2/Dr2

PUENTES DE HIDRÓGENO:

Son los responsables de la formación de los pares de bases específicos de la doble hélice del ADN.El átomo de hidrógeno está parcialmente compartido entre dos átomos relativamente electronegativos.Son mucho más débiles que los enlaces covalentes.Son responsables de muchas de las propiedades del agua.

INTERACCIONES DE VAN DER WAALS:

La distribución de cargas no es perfectamente simétrica.Las energías asociadas con las interacciones de van der Waals son bastante pequeñas.

EL AGUA EN REACCIONES ENZIMATICAS

El esta reacción, el equilibrio esta mas desplazada hacia la hidrólisis que hace a síntesis, por ello la biosíntesis de los enlaces peptídicos requeridos un aporte de energía libre. Lo cual los enlaces peptídicos son muy estables cinéticamente, la vida de un enlace peptídicos en disolución acuosa en ausencia de un catalizador es cercana a los 1000 años.

ENZIMAS-Son catalizadores biológicos -Moléculas de gran interés que determinan la pauta de las transformaciones químicas.-Intervienen en la transformación de un tipo de energía otra.

CARACTERÍSTICAS DE LAS ENZIMAS

• Poder catalítico: Tiene lugar en el centro activo de la enzima, muy eficaces

en catalizar muchas reacciones químicas

• Especificidad: Capacidad de unirse específicamente a un gran numero

de moléculas.

APOENZIMA

• Enzima que no puede llevar a cabo su acción catalítica desprovista de los cofactores necesarios

• Esta enzima esta catalíticamente inactiva, hasta que se le une el cofactor adecuado.

ENZIMA SIN COFACTOR = APOENZIMA

HOLOENZIMAS-Es la enzima completamente activa catalíticamente.

APOENZIMA + COFACTOR = HOLOENZIMA

*Cofactor: Moléculas indispensables en la actividad catalítica de la enzima, tipos:-Iones metálicos-Coenzimas

ENERGÍA LIBRE

Hay dos conceptos básicos sobre la energía libre:

• La diferencia de energía libre ( G); relación entre los reactantes y los productos que determina si la reacción será espontánea.

• La energía requerida para iniciar la reacción, esta propiedad determina la velocidad.

VARIACIÓN DEL “G”Si “G”

es negati

vo

La reacción puede tener

lugar espontáneame

nte.

Reacción exergónica

.Si “G”

es negati

vo

La reacción no puede tener

lugar espontáneame

nte.

Reacción endergónic

a.

Si “G” es nulo

El sistema está en equilibrio.

CINÉTICA ENZIMÁTICA

Estudia la velocidad de reacción catalizadas por enzimas.

Las dos propiedades cinéticas más importantes de una enzima son: el tiempo que tarda en saturarse con un sustrato en particular y la máxima velocidad de reacción que pueda alcanzar.

CONSTANTE DE MICHAELIS – MENTEN (KM)Corresponde a la concentración de sustrato con la

cual la velocidad de reacción enzimática

alcanza un valor igual a la mitad de la velocidad

máxima.

Es independiente a la

concentración de enzima y de

sustrato.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

•TIEMPO DE INCUBACIÓN

Velocidad puede disminuir: -por agotamiento de substrato - desnaturalización de la enzima

• CONCENTRACIÓN DE ENZIMA

Cuando el substrato se encuentra en exceso, a concentraciones saturantes, la velocidad de reacción en proporcional a la concentración de la enzima.

• CONCENTRACIÓN DEL SUBSTRATO (C.S)

Efecto de la concentración del substrato sobre la velocidad de la reacción enzimática.

• EFECTO DEL PH

Curvas de la actividad de las fosfatasas con las variaciones del PH.La curva de la actividad de las enzimas con el pH presenta generalmente una forma a campanada. •EFECTO DE LA TEMPERATURA

La temperatura óptima es el resultado de dos procesos: el incremento de la velocidad de reacción, con la temperatura y el incremento de la desnaturalización térmica de la enzima. La mayor parte de la enzima se inactiva a temperaturas superiores 55-60º.Efecto de la temperatura sobre la actividad enzimática.

MODELO DE MICHAELIS MENTEN

Relaciona la velocidad de catálisis con la concentración de sustrato.•Michaelis y Menten propusieron que las reacciones catalizadas enzimáticamente ocurren en dos etapas:• En la primera etapa se forma el complejo enzima-sustrato •En la segunda, el complejo enzima-sustrato da lugar a la formación del producto, liberando el enzima libre:

ECUACIÓN DE MICHAELIS MENTEN

•v1 = k1 [E] [S]•v2 = k2 [ES]•v3 = k3 [ES]Se obtiene la ecuación de Michaelis Menten:

Modelo de la Reacción

Está ecuación explica:

• Sustrato mucho menor que Km la velocidad es directamente proporcional a la concentración del substrato.

• Sustrato mucho mayor que Km V=Vmax

• La velocidad máxima (Vmáx):• Es la velocidad cuando todos los centros

activos están ocupados con sustrato. Se la considera como una velocidad teórica, pues nunca es alcanzada en la realidad.

 

A [S] bajas ([S]<<KM) la mayor parte de la enzima se encuentra libre ([ET] ≅[E]) y entoncescon lo que kcat/KM pasa a ser una constante de velocidad para la reacción entre el sustrato y la enzima libre. Esta relación es importante ya queproporciona una medida directa de la eficiencia y la especificidad de la enzima. Muestralo que una enzima y el sustrato pueden realizar cuando se dispone de lugaresenzimáticos abundantes, y permite una comparación directa de la eficacia de unaenzima respecto a distintos sustratos.

kcat/KM tiene un valor límite dado por la teoría de la difusión de 108 a 109 (mol/L)-1s-1.

Permite comparar eficiencia de una enzima con diferentes sustratos

Un ejemplo de esto es la triosa fosfato isomerasa con kcat/KM=2,4x108 (mol/L)-1s-1.

Kcat/Km es una medida de la eficacia catalítica, por lo que permite comparar enzimas. A mayor valor de Kcat/Km, más eficaz será el enzima

SUSTRATOS MÚLTIPLES EN LAS REACCIONES BIOQUÍMICAS La mayor parte de las reacciones en los sistemas biológicos incluyen normalmente dos sustratos y dos

productos y se representa mediante la reacción bisustrato:

Las reacciones de múltiples sustratos se dividen en dos clases:

I. DESPLAZAMIENTO SECUENCIAL: Todos los sustratos se unen al enzima antes de que se libere cualquier producto. consecuentemente, se forma un complejo ternario entre la enzima y ambos sustratos.

E EA

EAB EPQ

EQ

E

A catálisisB P Q

a) MECANISMO SECUENCIAL ORDENADO: entra el primer sustrato y luego el segundo; sale el primer producto y luego el otro.

b) SECUENCIAL AL AZAR: cualquiera de los 2 sustratos puede entrar primero y cualquiera de los 2 productos puede salir primero.

A

E

B

EA

EB

B

A

EAB

P

Q

EQEP

EPQ

Q

P

E

II)REACION DE DOBLE DESPLAZAMIENTO (Ping-pong):uno o mas productos se liberan antes de que todos los sustratos se unan al enzima. La característica definitiva de estas reacciones es la existencia de un intermediario del enzima sustituido, en el cual la enzima se modifica temporalmente.

•Mecanismo ping-pong: la enzima reacciona con el primer sustrato entrega el primer producto, toma el segundo sustrato y entrega el segundo producto.

A

EEA EP

PE

BEB EQ

Q

E

INHIBICIÓN ENZIMATICA

• Inhibición: Es la disminución de la actividad de un

enzima por la presencia de un inhibidor.

• Inhibidor: Son moléculas o iones que se unen a

la enzima y la hacen disminuir su velocidad.

TIPOS DE INHIBICIÓN1. INHIBICION REVERSIBLE:

• Hay una rápida disociación del complejo enzima_inhibidor.

• Se caracterizan por su constante de equilibrio (Ki).

• Hay 2 tipos : Competitiva No competitiva

INHIBICION REVERSIBLE COMPETITIVA

El inhibidor compite por el centro activo con el sustrato. Aumenta el valor de [I], incrementa el valor del Km. Alcanza la Vmax , al incrementar la cantidad de sustrato que llega a superar la inhibición.

INHIBICION REVERSIBLE NO COMPETITIVA

• El sustrato se puede unir al complejo enzima_inhibidor.• No cambia el valor del Km .• Vmax disminuye.• No se puede superar si se• incrementa la concentración• del sustrato.

2. INHIBICIÓN IRREVERSIBLE

• El inhibidor queda unido fuertemente a la enzima.• Algunos son importantes fármacos como: la

penicilina y la aspirina.• Los inhibidores irreversibles se dividen en 3

categorías: Reactivos específicos de grupo Análogos de sustrato Inhibidores suicidas

Reactivos Específicos:

•Reaccionan con un grupo R específicos de aminoacidos.•El DIPF modifica 1 de los 28 aminoacidos “tripsina”

Marcadores de afinidad: Son moléculas que tiene parecida estructura al

sustrato, que modifican los residuos del centro activo de la enzima.

Sustratos Suicidas:• Modifican al centro activo de la enzima.• El inhibidor se une a la enzima y se transforma.• N, N –dimetilpropargilamina es un ejemplo de ello.

LA PENICILINA Es un antibiótico

que consta de un anillo de tiazolidina fundido a un anillo ß-lactámico (muy lábil), al cual se une un grupo R variable, mediante enlace peptídico.

• ¿ Como inhibe la penicilina el crecimento bacteriano?

El peptidoglicano de la pared celular consta de cadenas de polisacáridos lineales entrecruzados con péptidos cortos. La penicilina inhibe la transpeptidasa responsable del entrecruzamiento bloqueándolo. Entonces la transpeptidasa se inhibe irreversiblemente y no hay síntesis de pared celular.

• La penicilina actúa como inhibidor suicida.

LAS VITAMINAS SON CON FRECUENCIA PRECURSORAS

DE LOS COENZIMAS• Son moléculas orgánicas necesarias en pequeñas

cantidades en la dieta.

• Su deficiencia puede generar enfermedades.

• Se clasifican en: * vitaminas hidrosolubles * vitaminas liposolubles

VITAMINAS HIDROSOLUBLESVITAMINA COENZIMA TIPO DE REACCION TIPICA CONSECUENCIA DE LA

DEFICIENCIA

Tiamina (B1) Tiamina pirofosfato Transferencia de aldehidoBeriberi(perdida de peso, problemas del corazon,

disfunciones neurologicas)

Rivoflavina (B2) Flavina ina dinucleotido (FAD) Oxidacion-reduccionQueliosis y estomatiti angular (lesiones de la

boca), dermatitis

Piridoxina (B6) Piridoxal fosfatoTransferencia de grupo hacia

o desde los aminoácidos Depresión, confusión,

convulsiones

Ácido nicotínico (niacina)

Nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+) Oxidacion-reduccion Pelagra (dermatitis,

depresión, diarrea )

Ácido pantotenico Coenzima A Transferencia de grupos acilo Hipertensión

Biotina Complejos biotina-lisina (biocitina)

Carboxilacion dependiente de ATP y transferencia del

grupo carboxilo

Salpullido en las cejas, dolor muscular, fatiga

(poco común)

Ácido fólico Tetrahirofolato Transferencia de compuestos de un carbono, síntesis de

timina

Anemia, defectos en el tubo neural (en el

desarrollo)

B12 5’-Desoxiadenosil-cobalamina Transferencia de grupos metilo, reestructuraciones

intramoleculares

Anemia perniciosa, anemia, acidosis metilmalonica

C (ácido ascórbico) AntioxidanteEscorbuto (encías

inflamadas y sangrantes, hemorragias subdermicas)

VITAMINAS LIPOSOLUBLES

VITAMINA FUNCION DEFICIENCIA

A

En la visión, crecimiento, reproducción

Ceguera nocturna, lesión en la cornea,

daños en el tubo digestivo y aparato

respiratorio

DRegulación del

metabolismo del calcio y del fosfato

Raquitismo (niños), deformaciones en el

esqueleto, crecimiento retrasado

Osteomalacia(adultos), huesos blandos y

curvados

E

Antioxidante Inhibición de la producción de

esperma, lesiones en músculos y nervios

(poco común)

K Coagulación sanguínea

Hemorragias subdermicas