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Son las macromoléculas más versátiles que se conocen.
Son polímeros lineales constituidos
monómeros llamados aminoácidos.
a partir de
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.
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
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 químicos permiten la interacción entre los átomos.
Se clasifican en:
•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.
•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:
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:
E= kq1q2/Dr2
Por convención, se considera que la interacción atrayente tiene
una energía negativa.
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.
La distribución de cargas no es perfectamente simétrica.
Las energías asociadas con las interacciones de van der Waals
son bastante pequeñas.
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.
-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.
•
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.
•
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
-Es la enzima completamente activa catalíticamente.
APOENZIMA + COFACTOR = HOLOENZIMA
*Cofactor: Moléculas indispensables en la actividad
catalítica de la enzima, tipos:
-Iones metálicos
-Coenzimas
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.
Si “G” es
negativo
La reacción puede
tener lugar
espontáneamente
.
Reacción
exergónica.
Si “G” es
negativo
La reacción no
puede tener lugar
espontáneamente
.
Reacción
endergónica.
Si “G” es
nulo
El sistema está en equilibrio.
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.
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.
•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.
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 enzimasustrato
•En la segunda, el complejo enzima-sustrato da lugar
a la formación del producto, liberando el enzima
libre:
Modelo de la Reacción
•v1 = k1 [E] [S]
•v2 = k2 [ES]
•v3 = k3 [ES]
Se obtiene la ecuación de Michaelis Menten:
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
entonces 𝑉 =
𝑘𝑐𝑎𝑡
𝐾𝑀
𝐸 𝑆 con 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
 La mayor parte de las reacciones en los sistemas biológicos incluyen normalmente dos sustratos y dos productos y se
representa mediante la reacción bisustrato:
𝐴+𝐵 ⇌𝑃+𝑄

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.
a) MECANISMO SECUENCIAL ORDENADO: entra el primer sustrato y luego el segundo; sale el primer
producto y luego el otro.
B
A
E
P
catálisis
E
A
EAB
EP
Q
Q
E
Q
E
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
P
EA
B
EP
Q
Q
Q
E
Q
E
P
E
P
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.
P
A
EA
E
EP
B
E
Q
EB
EQ
E
•Mecanismo ping-pong: la enzima reacciona con el primer sustrato entrega el primer producto,
toma el segundo sustrato y entrega el segundo producto.
•
•
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.
1.
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
•Reaccionan con un grupo R específicos de
aminoacidos.
•El DIPF modifica 1 de los 28 aminoacidos
“tripsina”
Son moléculas que tiene parecida estructura al sustrato, que
modifican los residuos del centro activo de la enzima.
•
•
•
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.
Es un antibiótico que
consta de un anillo
de tiazolidina fundido
a un anillo ßlactámico (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.
•
Son moléculas orgánicas necesarias en pequeñas
cantidades en la dieta.
•
Su deficiencia puede generar enfermedades.
•
Se clasifican en:
* vitaminas hidrosolubles
* vitaminas liposolubles
VITAMINAS HIDROSOLUBLES
VITAMINA
COENZIMA
TIPO DE REACCION TIPICA
CONSECUENCIA DE LA DEFICIENCIA
Tiamina (B1)
Tiamina pirofosfato
Transferencia de aldehido
Beriberi(perdida de peso,
problemas del corazon,
disfunciones neurologicas)
Rivoflavina (B2)
Flavina ina dinucleotido (FAD)
Oxidacion-reduccion
Queliosis y estomatiti angular
(lesiones de la boca), dermatitis
Piridoxina (B6)
Piridoxal fosfato
Transferencia de grupo hacia o desde
los aminoácidos
Depresión, confusión, convulsiones
Ácido nicotínico (niacina)
Nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+)
Oxidacion-reduccion
Ácido pantotenico
Coenzima A
Transferencia de grupos acilo
Biotina
Complejos biotina-lisina (biocitina)
Ácido fólico
B12
C (ácido ascórbico)
Tetrahirofolato
5’-Desoxiadenosil-cobalamina
Carboxilacion dependiente de ATP y
transferencia del grupo carboxilo
Transferencia de compuestos de un
carbono, síntesis de timina
Transferencia de grupos metilo,
reestructuraciones intramoleculares
Antioxidante
Pelagra (dermatitis, depresión,
diarrea )
Hipertensión
Salpullido en las cejas, dolor
muscular, fatiga (poco común)
Anemia, defectos en el tubo neural
(en el desarrollo)
Anemia perniciosa, anemia, acidosis
metilmalonica
Escorbuto (encías inflamadas y
sangrantes, hemorragias
subdermicas)
VITAMINAS LIPOSOLUBLES
VITAMINA
FUNCION
En la visión, crecimiento,
reproducción
DEFICIENCIA
A
Ceguera nocturna, lesión en
la cornea, daños en el tubo
digestivo y aparato
respiratorio
D
Raquitismo (niños),
deformaciones en el
esqueleto, crecimiento
retrasado
Osteomalacia(adultos),
huesos blandos y curvados
Regulación del metabolismo
del calcio y del fosfato
Antioxidante
Inhibición de la producción
de esperma, lesiones en
músculos y nervios (poco
común)
Coagulación sanguínea
Hemorragias subdermicas
E
K