Bioquimica - Vicente Cediel Guia UTP

8/7/2019 Bioquimica - Vicente Cediel Guia UTP

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Bioqumica

Tema 1: Aminocidos y protenas .................... ...................... ...................... ...................... ...................... .... 3Propiedades de los aminocidos ..................... ...................... ....................... ...................... .............. 5

Estereoisomera.......... ...................... ...................... ...................... ...................... ..................... .... 5Propiedades cidobase de los aminocidos ....................... ....................... ...................... ........... 5Enlace peptdico....... ...................... ...................... ...................... ...................... ................... ........ 6

Nomenclatura de los pptidos .................... ...................... ....................... ...................... .............. 7Tipos de pptidos ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... .......... 7

Protenas...................... ...................... ...................... ...................... ...................... .................... ........ 7

Propiedades de las protenas ..................... ...................... ...................... ...................... ................ 9Estructura de las protenas ...................... ....................... ...................... ....................... .............. 10Tema 2: Enzimas ................... ...................... ...................... ...................... ...................... ..................... ........ 15

Nomenclatura y clasificacin de los enzimas .................... ...................... ...................... ................ 15Poder cataltico de los enzimas............ ...................... ...................... ...................... ....................... . 15

Especificidad de accin...... ...................... ...................... ...................... ...................... ............... 15Factores que afectan a los enzimas .................... ...................... ...................... ...................... ..... 16Actividad cataltica de los enzimas ..................... ...................... ....................... ...................... ... 16

Tema 3: Cintica enzimtica ..................... ....................... ...................... ....................... .................... ......... 19Reacciones bisustrato ..................... ...................... ...................... ...................... .................... ......... 20

Mecanismo secuencial .................... ...................... ...................... ...................... ...................... .. 20Mecanismo Ping Pong ...................... ...................... ...................... ...................... ................... 20

Inhibicin ..................... ...................... ...................... ...................... ...................... .................... ..... 20Inhibicin Irreversible........... ...................... ...................... ...................... ...................... ............ 20Inhibicin reversible .................... ...................... ...................... ...................... ..................... ...... 21

Regulacin de la actividad enzimtica ..................... ...................... ...................... ...................... .. 21Regulacin no covalente ...................... ...................... ...................... ...................... ................... 22Regulacin covalente ..................... ...................... ..................... ...................... ..................... ..... 23

Tema 4: Metabolismo energtico ...................... ....................... ...................... ....................... .................... . 26Reacciones acopladas............ ...................... ...................... ...................... ...................... ............ 26

ATP (Adenosin trifosfato).. ..................... ...................... ..................... ...................... .................... 26Tema 5: Cadena respiratoria....................... ...................... ....................... ...................... ..................... ........ 28

Componentes de la cadena ................... ...................... ...................... ...................... ..................... .. 29Complejo I .................... ...................... ...................... ...................... ...................... .................... 30Complejo II ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ................. 30Ubiquinona .................... ...................... ...................... ...................... ...................... ................... 30Citocromos....... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ........... 31Complejo III................. ...................... ...................... ...................... ..................... ..................... . 31Citocromo c ..................... ...................... ...................... ...................... ...................... ................. 31Complejo IV .................... ...................... ...................... ...................... ...................... ................. 32Fosforilacin oxidativa o fosforilacin de la cadena respiratoria ....................... ........................ ... 33

Sitios ..................... ...................... ...................... ...................... ...................... .................... ............ 34Teora quimiosmtica...... ...................... ...................... ...................... ...................... ..................... . 35Caractersticas del ATP................... ...................... ...................... ...................... ....................... ..... 36Razones por las que se sabe que la cadena respiratoria funciona as ..................... ....................... . 37Funcionamiento de la cadena respiratoria ...................... ....................... ...................... .................. 37Fotofosforilacin o fosforilacin fotosinttica ....................... ...................... ....................... .......... 38

Tema 6: Ciclo de Krebs .................... ...................... ...................... ...................... .................... .................... 39Inicio del ciclo de Krebs.......... ..................... ...................... ..................... ...................... ................ 39

Coenzima A o CoA..................... ...................... ...................... ...................... ..................... ....... 39Piruvato deshidrogenasa (PyrDH).................. ....................... ...................... ....................... ....... 40

Funcionamiento y reacciones del ciclo de Krebs............ ...................... ...................... ................... 41Rendimiento energtico del ciclo de Krebs......... ...................... ...................... ...................... .... 42

Vas anaplerticas .................... ...................... ...................... ...................... ...................... ......... 42Tema 7: Catabolismo de los glcidos ...................... ...................... ....................... ...................... ................ 44Digestin de los glcidos ...................... ...................... ...................... ...................... ..................... . 44Gluclisis .................... ...................... ...................... ...................... ...................... ..................... ..... 45

Caractersticas generales de la gluclisis ...................... ...................... ....................... ............... 45Funcionamiento de la gluclisis... ...................... ...................... ...................... ...................... ..... 46

Va de las pentosas fosfato ...................... ...................... ....................... ....................... .................. 48Tema 8: Gluconeognesis (GNG) ................... ...................... ..................... ...................... ..................... ..... 49

Sustratos que permiten la gluconeognesis .................... ...................... ...................... ................... 51Tema 9: Metabolismo del Glucgeno....... ...................... ....................... ...................... ...................... ......... 53

Glucogenlisis ...................... ..................... ..................... ...................... ..................... .................... 54Glucognesis ..................... ...................... ...................... ...................... ...................... .................... 54Mecanismos de regulacin ..................... ...................... ...................... ...................... ..................... 55

Tema 10: Digestin de lpidos.. ..................... ...................... ...................... ...................... ...................... ..... 56Lipoprotenas................ ...................... ..................... ...................... ..................... ...................... ..... 56

Tema 11: Catabolismo de los lpidos............ ...................... ....................... ...................... ...................... ..... 57Etapas del catabolismo de los lpidos ................... ....................... ....................... ...................... ..... 59

Tema 1: Aminocidos y protenas1


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Oxidacin ..................... ...................... ...................... ...................... ...................... ................... 60Rendimiento energtico ................... ...................... ...................... ...................... ..................... .. 60Insaturaciones .................... ...................... ...................... ...................... ...................... ............... 61Cuerpos cetnicos ..................... ...................... ...................... ...................... ...................... ........ 61

Tema 12: Sntesis de lpidos: Lipognesis..... ...................... ...................... ...................... ...................... ..... 62Sustratos que inician la lipognesis ................... ....................... ...................... ....................... ........ 63

Tema 13: Digestin de protenas ..................... ..................... ...................... ...................... ..................... ..... 65Metabolismo de las protenas ..................... ....................... ...................... ....................... ............... 65

Esencialidad ................... ...................... ...................... ...................... ...................... ................... 65Semiesencialidad ..................... ...................... ...................... ...................... ...................... ......... 65La digestin de las protenas ...................... ...................... ...................... ...................... ................. 66

Recambio proteico ..................... ...................... ..................... ...................... ..................... ......... 66La degradacin intracelular de las protenas ..................... ....................... ....................... .......... 67

Tema 14: Metabolismo del nitrgeno...................... ...................... ...................... ...................... ................. 68Fijacin del nitrgeno amnico.................. ....................... ...................... ....................... ............ 68

Ciclo de la urea............ ...................... ...................... ...................... ...................... ..................... ..... 70Tema 15: Metabolsimo de los aminocidos............. ....................... ...................... ....................... ............... 71

Utilizacin de los aminocidos.... ....................... ...................... ....................... ...................... ........ 71Sntesis del glutatin .................... ...................... ...................... ...................... ...................... ..... 71Porfirina ..................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... . 71Sntesis de Purinas y Pirimidinas ..................... ....................... ....................... ...................... ..... 71

Tema 16: cidos nucleicos............. ...................... ...................... ...................... ...................... .................... 73ADN.................... ..................... ..................... ...................... ..................... ..................... ................ 73

ARN ................... ...................... ..................... ...................... ..................... ..................... ................ 73Tema 17: Sntesis de cidos nucleicos...... ....................... ...................... ....................... ..................... ......... 74

Sntesis del ADN.................... ...................... ...................... ...................... ...................... ............... 74Replicacin ................... ...................... ...................... ...................... ...................... .................... 74Reparacin del ADN..................... ...................... ..................... ...................... ..................... ...... 74

Sntesis del ARN .................... ...................... ...................... ...................... ...................... ............... 75Transcripcin ................... ...................... ...................... ...................... ...................... ................. 75ARN Polimerasa .................... ...................... ...................... ...................... ...................... ........ 75Promotores .................... ...................... ...................... ...................... ...................... .................... 76Trmino de la transcripcin ....................... ...................... ....................... ...................... ............ 76

Tema 18: Sntesis y degradacin de las protenas............... ...................... ....................... ...................... ..... 77Cdigo gentico................ ..................... ...................... ..................... ...................... ...................... . 77Mutaciones ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ..................... . 77Traduccin................. ...................... ...................... ...................... ...................... ................... ......... 78

Pginas Web de inters:http://esg.www.mit.edu:8001/esgbio/drem/problems.htmlhttp://esg.www.mit.edu:8001/esgbio/drem/solutions.htmlhttp://www.bib.ub.es/bub/3brecedu.htmhttp://www.gredos.cub.nan.eshttp://[email protected]

http://esg.www.mit.edu:8001/esgbio/drem/problems.htmlhttp://esg.www.mit.edu:8001/esgbio/drem/problems.htmlhttp://www.bib.ub.es/bub/3breceduhttp://www.gredos.cub.nan.es/http://www.pdb.bnl.gov/mailto:[email protected]:[email protected]://www.pdb.bnl.gov/http://www.gredos.cub.nan.es/http://www.bib.ub.es/bub/3breceduhttp://esg.www.mit.edu:8001/esgbio/drem/problems.htmlhttp://esg.www.mit.edu:8001/esgbio/drem/problems.html


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Tema 1: Aminocidos y protenas

- Las biomolculas ms abundantes son las protenas.- Sus subunidades bsicas son los que se conocen como aminocidos, de los cuales hay ms

de 500, aunque slo 20 forman parte de la estructura de las protenas, recibiendo por ello elnombre de aminocidos proteicos.

- Para cada uno de estos aminocidos existe uno o ms codones especficos que los codificanen la traduccin gentica, siguiendo el camino universal de:

- Los aminocidos han ido descubrindose desde 1806, cuando se descubri la Asparagina(Asn N) hasta 1938, cuando se descubri la treonina (Thr T)

- La estructura de los aminocidos proteicos es muy similar, ya que todos tienen el C al queestn unidos 4 sustituyentes como son el NH2, el COOH, el H y el grupo radical R.

- La diferencia entre uno y otro aminocido radica en la cadena lateral R, dentro de la cual enel caso de que existiesen carbonos se continuaran numerando segn el alfabeto griego: , ,,...

- Podemos encontrar a los aminocidos de 2 maneras, ionizados a pH fisiolgico de 7.4, obien no ionizados.

- Podemos clasificar a los aminocidos de diversas maneras:- Segn su esencialidad.- Segn su destino metablico.- Segn su cadena lateral.

- Actualmente se clasifican segn su polaridad.- Por lo tanto tendremos:- Aminocidos apolares.- Aminocidos polares:

- Sin carga o con carga neutra 0- Con carga:

- Aminocidos bsicos- Aminocidos cidos.

- En los aminocidos proteicos encontramos:- Aminocidos apolares:

- Alanina (Ala) [A]: metil.- Este es el aminocido apolar ms polar.

- Valina (Val) [V]: isopropil.- Leucina (Leu) [L]: isobutil (ramificado).- Isoleucina (Ile)[I]: isobutil (ramificado ).- Prolina (Pro) [P]: Iminocido amina secundaria.- Fenilalanina (Phe) [F]: metilbenceno.- Triptfano (Trp) [W]: metil indol (benceno ms pirrol).- Metionina (Met) [M]: metil etil tioter.



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- Aminocidos polares:- Aminocidos neutros:

- Cisteina (Cys) [C]: metil mercapto- Junto con la tirosina es el aminocido ms polar.- Por oxidacin de 2 cistenas se puede formar una cistina, quedando unidas

ambas cistenas por puentes disulfuro.

- Glicocola / Glicina (Gly) [G]: hidrgeno- Dentro de los polares es el menos polar.- Es el nico aminocido que no tiene un carbono asimtrico.

- Asparagina (Asn) [N]: metilamida- Su forma cida es el aspartato.

- Glutamida (Gln) [Q]: etilamida- Su forma cida es el glutamato.

- Serina (Ser) [S]: hidroximetil- Treonina (Thr) [T]: hidroxietil- Tirosina (Tyr) [Y]: Hidroxi fenil metil

- Aminocidos bsicos- Lisina (Lys) [K]: - amino

- Arginina (Arg) [R]: Guanidopropil (Grupo guanidino)- Histidina (His) [H]: Imidazodio (Grupo imidazol)

- Aminocidos cidos- Aspartato (Asp) [D]: acetil- Glutamato (Glu) [E]: propionil

- La estructura total de la protena viene determinada por los aminocidos que la componen, yen especial por las cadenas laterales de estos, que como ya hemos dicho son las que losdiferencian, y sus interacciones tanto hidrofbicas como hidroflicas con el medio.

- Los aminocidos ms pequeos no condicionan la estructura total de la protena, mientrasque los aminocidos mayores si lo hacen.

- La prolina se suele disponer all donde la protena presente giros o curvas es su estructura.

- La cistenas es muy importante en la estructura terciaria, ya que permite conferir estabilidada las protenas mediante su capacidad de formar puentes disulfuro.- Por otra parte os aminocidos hidroxilados tienen tendencias a formar puentes de hidrgeno.- A pesar de la supuesta apolaridad del interior de la protena, en algunos enzimas podemos

encontrar enzimas polares en el interior del centro activo.

- Aminocidos derivados de los proteicos.- La diferencia con los anteriores radica en que no existe un codon especfico en la

traduccin que codifique para estos aminocidos.- Son producidos por modificaciones enzimticas de aminocidos que ya forman parte de

las protenas.

- Aminocidos no proticos

- Existen alrededor de 200 y se trata bsicamente de precursores en intermediarios.- No tienen un codon especfico y nunca estn formando parte de las protenas.



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Propiedades de los aminocidos

Estereoisomera

- Estereoisomera, es decir presentan ismeros que difieren en su orientacin espacial.- Todos los aminocidos tienen un carbono asimtrico o quiral, con excepcin de la glicina, y

por lo tanto pueden ocupar diversas posiciones en el espacio, formando imgenesespeculares o quirales, que proviene del griego chiros, que quiere decir mano.

- Se trata de ismeros pticamente activos, que hacen girar el plano de la luz polarizada:- A la derecha dextrorrotatorio (+)- A la izquierda Levorrotatorio (-)

- D y L no tienen nada que ver con la polarizacin de la luz.- Los estereosimeros tienen idnticas propiedades fsicas y qumicas, con excepcin claro

est de la polarizacin de la luz.- Pero los estereoismeros presentan adems diferentes propiedades bioqumicas:

- Todos los aminocidos que forman las protenas estn en su forma L, con excepcinclaro de la glicina.

- Los D-aminocidos los encontramos en los antibiticos o en algunas paredesbacterianas, o incluso en algunas plantas.

- Algunos aminocidos presentan ms estereoismeros debido a que poseen ms

carbonos quirales, y por lo tanto poseen 2

n

estereoismeros.

Propiedades cidobase de los aminocidos

- En los aminocidos hay a pH cido 2 grupos ionizables:- COOH

COO- NH2 NH3

+- k se conoce como la

constante dedisociacin, y el pkes por lo tanto elpunto donde el cido

se ha disociado al50%

- Todos los gruposionizables tienenun pk de maneraque en ese pH sedan cantidadesequimolares deambas formas.


- Todos losaminocidos

presentan en

solucin acuosa propiedades tantocido como base,


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recibiendo por lo tanto el nombre de anfteros o anfolitos.- El aminocido puede presentar tambin una forma dipolar o zwitterionica que tambin

recibe el nombre de ion hbrido.- A pH fisiolgico de 7.4 la forma predominante es la zwitterionica.- Se llama punto isoelctrico o pI al punto donde el aminocido presenta carga neta 0.

- Por lo tanto el pI de la glicina sera: pI = (2,34+9,6)/2 = 5,97- La respuesta por parte de una aminocido al pH se observa en las llamadas curvas de

titulacin, donde se representa la variacin en funcin de la cantidad de equivalentes OH -aadidos.

- Los aminocidos poseen tambin capacidad tamponadora, de manera que en +/- 1 unidad delpk se nivela muy rpidamente el cambio de pH.

- El aminocido presenta su mnima capacidad tamponadora en su pI.- En caso de que hubiera ms de un grupo carboxilo, el primero ser el del aminocido.

Enlace peptdico

- Se trata de un enlace tipo amida covalente- Se trata de un enlace que se establece entre el extremo - carboxilo de un aminocido y el

extremo - amida del siguiente.- Tiene lugar conjuntamente con la formacin de una molcula de agua.

- (Psi), entre el C1 y el C del carboxilo- (Phi), entre el N de la amida y el C2.- Dependiendo del nmero de aminocidos que intervengan en la formacin, la molcula

resultante recibir un nombre formado por un prefijo griego (di-, tri-, tetra-,...) y pptido.- Se conoce como oligopptido a los pptidos que tienen entre 2 y 20 aminocidos.- Un polipptido es cuando ya tiene ms de 20 aminocidos.- Segn se van uniendo los distintos aminocidos, se pasa a denominar a estos como restos

aminoacdicos o residuos de la cadena.- Los pptidos tienen sentido direccional, ya que el amino se sita a la izquierda y el

carboxilo a la derecha.

CARACTERSTICAS DEL ENLACE PEPTDICO:- Presenta caractersticas de doble enlace, ya que se trata de un hbrido de resonancia.

- Los electrones estn deslocalizados entre C, O y N:- 40 % enlace doble- 60 % enlace sencillo.

- Los tomos situados en el entorno del enlace peptdico no pueden girar libremente, yaque son coplanares.

- C N es un enlace rgido.- Los C estn situados en posicin trans, con excepcin del prolina que es cis.- Puesto que el plano de la amida no puede girar libremente, los pptidos slo pueden

girar alrededor de los C, lo que es bsico para la estructura de la protena.- Los ngulos psi y phi limitan de muchas maneras tanto la conformacin, paso de una

forma a otra sin que ello comporte la rotura de enlaces, y la configuracin, paso de unaforma a otra comportando rotura de enlaces.



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- Las formas de los pptidos vienen determinadas tanto por la longitud como por lascargas de cadenas laterales de los distintos restos aminoacdicos que lo componen.

- Todo esto provoca que haya pocas posiciones posibles, que fueron estudiadas porRamachandran, de manera que los posibles ngulos psi y phi se conocen como ngulosde Ramachandran.

Nomenclatura de los pptidos- Los pptidos reciben el nombre de manera que se va del amino terminal al carboxilo

terminal.- Los nombre de los distintos residuos se van acabando en -il, con excepcin del ltimo,

donde se nombra totalmente el resto.- Ejemplo:

- Gly Ala Ser Glicil alanil serina.

Tipos de pptidos

- Proteicos- No proteicos

- Se trata de pptidos de diferente estructura con respecto a los proteicos, tienen bastanteimportancia, son muy variados y poseen caractersticas especiales.

- El glutatin es el pptido ms abundante:- Se origina de manera enzimtica.- Puede sufrir oxidaciones y reducciones reversibles.- Protege a los grupos mercapto SH e impide la oxidacin del hierro en la

hemoglobina.- Sirve para transportar aminocidos a travs de la membrana.- Se encarga de la detoxificacin de xenobiticos, es decir, protege de las sustancias

ajenas al organismo.

- Carnosina:- Est presente en el msculo esqueltico- El enlace en lugar de en es en .

- Tirocidina:- Se trata de antibiticos- Es cclico y est compuesto por D aminocidos.

- Oxitocina:- Promueve la contraccin muscular para la salida del feto.- Provoca adems la salida de la leche.

- Vasopresina:- Cuando se constrien los vasos fuerza un aumento de la presin sangunea.

- Factor liberador tirotrpico:

- Est en la hormona tiroidea.- Estos pptidos, a diferencia de los proteicos no podrn ser atacados por proteasas,porque estas son especficas de para L aminocidos, y para enlaces peptdicos .

- Segn se va alargando la cadena ms se complican las propiedades cido base:- Tan solo son susceptibles de ionizarse los N terminales, los C terminales y los

grupos ionizables de las cadenas laterales de los distintos residuos.- El pk1 segn se va alargando el pptido aumenta su valor, de manera que tiene una

menor tendencia a perder el H+, mientras que con el pk2 sucede todo lo contrario.

Protenas

- La palabra tiene su origen en el trmino griego proteios, que quiere decir lo principal o lo

ms importante.


- Se trata de las biomolculas ms importantes, que fueron descubiertas por Berzelier en 1838y posteriormente descritas por Mulder.


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- Pueden desempear muchas funciones que dependen sobre todo de la cadena deaminocidos que las compone.

- Existen diferentes clasificaciones de las protenas:

I. COMPOSICIN- Simples: despus de realizar una hidrlisis de la protena nicamente podemos

encontrar aminocidos.

- Conjugadas: al realizar la hidrlisis encontramos junto a los aminocidos diversassustancias que son los conocidos como los grupos prostticos.- Dependiendo de la sustancia que encontremos hablamos de:

- Lipoprotenas, si estn unidas a lpidos. Dentro de este grupo podemosencontrar: QM VLDL LDL IDL HDL.

- Nucleoprotenas, si est unidas a histonas.- Glucoprotenas, si estn unidas a algn glcido, como por ejemplo las

protenas de membrana.- Fosfoportenas, si estn unidas a un grupo fosfato, como la casena de la leche

o la vitelina de los huevos- Cromoprotenas, si estn unidas a un grupo que les confiere un color

caracterstico, como el grupo hemo de la hemoglobina o la clorofila de lacloroprotena.

II. ESTRUCTURA- Protenas globulares:

- Estn compuestas por 1 o ms cadenas proteicas que confieren a la protena suforma caractersticamente redondeada o esfrica.

- Suelen tener un carcter relativamente dinmico.- Suelen ser solubles en medios acuosos.- Ejemplos: Anticuerpos (Ig), Albmina, Hb, enzimas....

- Protenas fibrosas:- Se trata de 1 o ms cadenas polipeptdicas unidas de lo largo de un eje,

presentando una estructura relativamente rgida, con elevada resistencia y nosolubles.

III. NMERO DE SUBUNIDADES- Monomricas:

- La protena consta de una sola cadena polipeptdica (lisozima). Ejemplo:Mioglobina.

- Oligomricas:- 2 o ms cadenas polipeptdicas, generalmente un nmero par.- Estas cadenas podrn ser iguales o diferentes.- Cada cadena independiente se denomina protmero o subunidad monmero.

IV. FUNCIN BIOLGICA- Protenas con actividad cataltica:

- Existen ms de 2000.- LPL, LH, Hexoquinasa.

- Protenas de transporte:- Protena que transporta distintas sustancias por sangre o a travs de la membrana.

- Protenas de reserva:- Reserva de aminocidos o de cualquier sustancia til.- Ovoalbmina (AA)- Casena (AA, P)- Ferritina (Fe)

- Protenas contrctiles:

- Protenas que permiten a la clula moverse o cambiar de forma.- Tubulina


- Actina


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- Miosina- Dineina

- Protenas estructurales:- Aportan resistencia y proteccin

- Colgeno- Queratina

- Protenas de defensa:- Se trate de protena que protegen al organismo:

- Ig (Ac)- Trombina- Fibringeno- Venenos- Toxinas

- Protenas reguladoras de diversos procesos biolgicos:- Se trata por ejemplo de algunas hormonas proteicas

- Insulina / Glucagn- Receptores hormonales

- Elementos que actan sobre la regulacin de la expresin gnica.

- Aparte de estas podemos encontrar otras protenas que al no ser comunes a la mayora deorganismos no se podran clasificar en ninguno de los grupos anteriores, como por ejemplolas sustancias anticongelante que tienen algunos peces que viven en climas excesivamentefros.

Propiedades de las protenas

- Las propiedades de las protenas servirn para clasificarlas.- Posee propiedades cido base.- Tan slo se pueden ionizar los extremos terminales de las protenas, al igual que las cadenas laterales.- La curva de titulacin es demasiado compleja de realizar, por lo que el pI es determinado de manera

experimental.- Pueden ser solubles, aunque hay una serie de factores que intervienen en esta capacidad.

- pH- En su pI la protena muestra su mnimo de solubilidad.- Existe pues la posibilidad de precipitar selectivamente las protenas.- Se mantiene la configuracin nativa.

- Fuerza inica- Al colocar una protena en una solucin con una concentracin excesiva de sales, la protena

precipita, de manera que se produce una concentracin por salado, ya que la sal secuestra lacapa de agua ms prxima a la protena, provocando as que esta precipite.

- En ocasiones una concentracin de sales baja puede favorecer la solubilidad de la protena.- Se conserva la configuracin nativa.

- Temperatura- En el intervalo de 0 a 40 la solubilidad aumenta, pero al pasar de los 40 la protena pierde

la configuracin nativa.

- Disolventes orgnicos- Etanol o acetona (0 C)- Reducen la solubilidad, provocando la precipitacin.- Se mantiene la configuracin nativa.

- Detergentes- Se solubilizan las protenas.- Algunos detergentes son:

- Tritn X 100.- Tween 20.



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- Se conserva la configuracin nativa.

- Agentes qumicos desnaturalizantes.- TCA (cido tricloroactico)- PCA (cido perclrico)- Se pierde la configuracin nativa.

Estructura de las protenas

- Tienen un orden jerrquico: 1aria 2 aria 3 aria 4aria- Cualquier estructura superior a la primaria viene determinada por esta.

1. ESTRUCTURA PRIMARIA- Se trata de la secuencia lineal de aminocidos.- Determina tanto la conformacin como la configuracin de las protenas.- Para descubrir la secuencia de la estructura primaria podemos usar dos mtodos:

- Directo:- Separar los residuos de la protena mediante hidrlisis y analizar los resultados.

- Indirecto:- Si conocemos la secuencia de ADN o el ARN de la protena, podemos insertarlo en

un plsmido que se insertar a su vez en una bacteria, que ir produciendoprotenas, las cuales podremos analizar.

- Conocer los aminocidos de la secuencia primaria permite comparar protenas normales con protenas mutantes, al igual que podemos comparar protenas homlogas entre distintasespecies y establecer despus filogenias entre estas especies.

- Adems mediante el conocimiento de secuencia primaria podemos deducir las estructurasms avanzadas.

- En 1953, Sanger realiz la primera secuenciacin, de la insulina, una protena que tiene5100 aminocidos.

- Se conocen alrededor de 20.000 protenas.

- La secuencia primaria es constante y especfica dentro de cada especie en concreto.- Una misma protena de 2 especies diferentes presentar algunos residuos variables, mientras

que muchos otros sern totalmente invariables.- El nmero de residuos variables es proporcional a la distancia filogentica.- Mediante la comparacin de las secuencias primarias se puede saber adems si durante la

evolucin ha habido duplicaciones, delecciones u otros procesos similares.- Tomando como ejemplo las protenas encargadas de transportar oxigeno:

- Mioglobina: se compone slo de una cadena, y es la encargada de transportar oxigenoen el msculo.

- Hemoglobina: se suele componer de 4 cadenas diferentes 2 a 2.- La hemoglobina de la lamprea slo tiene una cadena.

- En ocasiones puede haber a lo largo de la evolucin mutaciones que despus sernhereditarias que cambian la funcionalidad de la protena al cambiar un aminocido polar porotro apolar, como es el caso de la anemia falciforme, que como contrapartida protege de lamalaria.



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2. ESTRUCTURA SECUNDARIA- Es la ordenacin regular y peridica de las cadenas polipeptdicas a lo largo de un eje.- Se estudia mediante la difraccin de rayos X en el llamado Roentgenograma.- Astbury, en 1930, descubri que ciertas protenas fibrosas presentaban una periodicidad de

0,50 a 0,55 nm, mientras que en otras la periodicidad era de 0,65 a 0,70 nm; esto lointerpret de manera que supuso que se trataba de protenas que estaban enrolladas de

manera diferente.- Paulinger y Corey, entre 1940 1950, supusieron, tras estudiar todos los posiblesimpedimentos estricos, que el sistema de ordenacin para las - queratinas era lahelicoidal hlice .

Duras: cuernos y uas queratinas

Blandas: pelo, piel,...

queratinas Seda telaraas, seda capullos, garras, picos y escamas

Protenas

fibrosas

Colgeno,...

- Hlice

- Es la cadena polipeptdica enrollada alrededor de un eje imaginario.- Todas las cadenas laterales estn orientadas hacia el exterior.- El grupo carbonilo de un enlace peptdico establece un puente de hidrgeno con el 4

residuo por delante de l, el 3 enlace peptdico, a nivel del grupo amida.- Todos los grupos carbonilo estn formando puentes de hidrgeno, llamados

intracatenarios.- Queda finalmente una estructura compacta , ya que aunque los puentes de hidrgeno

son estructuras dbiles, son aditivos y cooperativos.- Los ngulos dentro de la hlice son:

- : -45 / - 50- : -57 / - 60

- Cada vuelta de la hlice comprende 3,6 aminocidos, que abarcan 5,4 . La distanciaentre 2 C

consecutivos es de 1,5 , y la anchura de la cadena es de 5 .

- La hlice puede ser o bien levgira o bien dextrgira y puede estar formada por D o Laminocidos.

- Las hlices naturales son todas dextrgiras y formadas por aminocidos L.- No todos los aminocidos pueden formar hlices , ya que hay algunos que las

desestabilizan y hay otros que la rompen.- Paulinger y Corey establecieron la teora de que las queratinas formaban hlices

dextrgiras, y que la subunidad bsica es la protofibrilla, que est unida por puentesdisulfuro, de manera que tres protofibrillas juntas forman una superhlice levgira.

- Las superhlices son levgiras y estn estabilizadas por las fuerzas de Van der Waals.- Para unir las distintas protofibrillas, las fuerzas que intervienen son las de los puentes

disulfuro intercatenarios.- Las queratinas son insolubles, ya que poseen grupos mercapto SH, y slo algunos

organismos como las polillas pueden digerirlos, ya que poseen enzimas especficos.



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Bioqumica

Fuerzas intermoleculares

Puentes de hidrgeno Interacciones que se producen entre grupos OH y otros gruposcomo NH.

Fuerzas de Van der Waals Son interacciones intermoleculares entre tomos no cargados.Se trata pues de fuerzas electrostticas transitorias, que pueden

ser tanto atractivas como repulsivas, y slo afectan a distanciasde entre 3 y 4 .Fuerzas hidrofbicas Tendencia de las cadenas no polares a replegarse hacia el

interior de la protena.Fuerzas electrostticas Interacciones entre cargas: F= (Q x Q) / d2Puentes de disulfuro

- Conformacin - La cadena polipeptdica se extiende a lo largo de un eje, con las amidas y los carbonilos

situados de manera casi perpendicular al eje de la cadena polipeptdica y en posicintrans.

- Se formarn pues puentes de hidrgeno intercatenarios entre las distintas cadenas.- Todos los enlaces peptdicos intervienen en la formacin de estos enlaces.

- La estructura resultante recibe el nombre de lmina o lmina plegada, de la queexisten 2 tipos distintos:- Antiparalelo:

- Las cadenas polipeptdicas van en direccin contraria.- : -129- : +125

- Los C se sitan en las aristas, habiendo 3,5 de separacin entre Ccontiguos.

- En los planos de la lmina estn los puentes de H y los enlaces peptdicos.- Las cadenas laterales se sitan hacia delante y hacia atrs de la lmina.

- Paralelo:

- Est ms plegada de manera que slo hay 3,25 de separacin entre loscarbonos contiguos.- : -119- : +113

- La cadena antiparalela es ms estable, porque sus puentes de hidrgeno estn situadosde manera ms perpendicular al eje de la lmina.

- En la lmina no se producen puentes disulfuro transversales.- Puede ocurrir que la lmina se pliegue dando como resultado el giro revertido o giro

en horquilla o giro .- Existen estructuras superiores que no tienen slo carcter estructural, sino tambin

funcional; se las conoce como estructuras supersecundarias.- Se tiende siempre a esconder las cadenas laterales hidrofbicas.

- Estructura del colgeno- Es una protena fibrosa que encontramos en el tejido conjuntivo.- Forma aproximadamente el 75 % del total de protenas del organismo.- Aunque suele formar fibrillas, su forma concreta de pende de la funcin del tejido.- Por ebullicin del colgeno se obtiene una mezcla peptdica, cuya composicin viene a

ser:- 35 % Gly- 12 % Pro- 11 % Ala- 9 % HOPro (Hidroxiprolina)

- Por difraccin de rayos X se observa que no presenta ni hlice ni lmina .- El tropocolgeno est unido por un puente covalente de deshidroxinorleucina.

- Al observar con detenimiento la molcula de tropocolgeno encontramos que se trata deun superhlice de 3 hlices.



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Bioqumica

- Mientras que la superhlice es dextrorrotatoria, las hlice que la componen sonlevorrotatorias.

- Cada vuelta de una de estas hlices es de 3 residuos y las secuencias ms comunes son:- Gly Pro X- Gly X Pro- Gly X- HOPro

- Con el tiempo aumentan las cantidad de enlaces transversales y disminuyen las

caractersticas mecnicas del colgeno.- Podemos encontrar enfermedades que afectan al colgeno.

3. ESTRUCTURA TERCIARIA- Es el modo como la cadena polipeptdica se compacta y se repliega para dar lugar a las

protenas globulares.- Es la conformacin tridimensional de las estructuras secundarias y supersecundarias de las

protenas globulares.- Se trata de protenas ms dinmicas, ms complejas y su roentgenograma es ms difcil de

interpretar.- Se produce el replegamiento debido a las fuerzas de hidrofbicas, mientras que las fuerzas

de Van der Waals sirven para estabilizar a la protena.- Dentro de la protena existen diversos fragmentos continuos plegados, que son los llamados

dominios estructurales.- Dentro de la cadena polipeptdica existen fragmentos que tienen una estructura estable y fija,que desempea una determinada funcin. Estos dominios proteicos tienen estructurassecundarias y supersecundarias.

- Si se somete a la protena a proteasas con el fin de separarla, se dividir en cada uno de susdominios.

- Ejemplo: Mioglobina- 155 AA- PM = 16,7 Kd (Kilodaltons)- Capta el oxgeno de la sangre y lo lleva hasta las mitocondrias de las clulas

musculares.- Es un monmero y una protena conjugada cuyo grupo prosttico es un hemo

ferroporfirnico.

- Presenta 8 secciones en hlice , que tienen cada una entre 7 y 23 AA, lo que representael 80 % del total de la protena.- Presenta 7 codos, que est formados por:

- 4 codos por prolina- Serina- Treonina- Asparagina

- Los AA polares estn dirigidos hacia el exterior de la protena.- Los AA no polares estn dirigidos hacia el interior.- Hay 2 AA polares que estn dirigidos hacia el interior:

- His 64- His 93

- El grupo hemo est situado en una depresin situada entre las hlices 5 y 6.

- La his 93 se une al Fe que se une a su vez al O.- La his 64 acta impidiendo que se una CO a la protena.

- La estructura terciaria es caracterstica de cada protena globular.- En diferentes especie ser similar, ya que viene determinada por la secuencia lineal de

aminocidos, aunque conociendo la secuencia lineal de aminocidos, no podemos deducir laestructura terciaria.

- Aminocidos muy alejados en la secuencia lineal pueden acabar muy prximos en laterciaria.

4. ESTRUCTURA CUATERNARIA- Hace referencia a la interaccin entre las cadenas polipeptdicas de los distintos monmero

de la protena oligomrica.

- Las fuerzas electrostticas los mantienen unidos.- Las protenas oligomricas est formadas por una cantidad par de grupos.



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Bioqumica

- Ejemplo: Hemoglobina- 55 nm de dimetro, est formada por 4 cadenas polipeptdicas diferentes 2 a 2:

- Hay 2 cadenas , que se componen de 141 aminocidos y estn codificadas en ungen, y hay 2 cadenas que se componen de 143 aminocidos y estn codificadaspor un gen diferente.

- Cada cadena presenta su propio grupo hemo.- La unin del O2 a un grupo provoca un aumento del nmero de posibilidades de unin

de otro grupo al oxigeno.- Este efecto se llama cooperativo, ya que al oxidarse se produce un cambio en laestructura que provoca un acercamiento.

- Conformacin nativa:- Conformacin de la protena en su estado natural y a pleno rendimiento, es decir, en su forma

ms estable.- Sin embargo, si la sometemos a condiciones extremas, la protena puede sufrir un proceso de

desnaturalizacin, lo que provoca una prdida de funcin.- Los enlaces peptdicos se mantienen si se pasa por un proceso de desnaturalizacin, slo se

pierden las estructuras ms avanzadas.- Casi todas las protenas globulares pueden pasar por este proceso, aunque las protenas pueden

recuperar tanto su estructura como su funcin, es decir, renaturalizarse, ya que la informacin

para el correcto plegamiento se halla en la estructura primaria.- Pero hay protenas que pueden ayudar a estabilizar y plegar a otras, como es el caso de laschaperoninas o de las heat shock proteins.

Tema 2: Enzimas14


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Bioqumica

Tema 2: Enzimas

Nomenclatura y clasificacin de los enzimas

- Existen ms de 2000 enzimas diferentes.- Se han tenido que clasificar siguiendo unos criterios unificados, establecidos por la Enzyme

Comission International Union ofBiochemistry and MolecularBiology (ECIUBMB).- Ejemplos:

- Arginasa arginina- Ureasa Urea- Lipasa (Triacilglicrido hidrolasa)- Pepsina o Tripsina (Proteasas)

- Existen 6 clases principales de enzimas, dentro de las cuales podemos encontrar subclases yclases inferiores, todo esto acompaado por un nmero de clasificacin.

- Ejemplo:- EC 3.1.1.34 LPL lipoprotena lipasa.

- El nombre sistemtico, que se usa en publicaciones, describe la reaccin sobre la que actael enzima.

Poder cataltico de los enzimas

- Como catalizadores:- Aceleran la velocidad de las reacciones.- Son eficaces en pequeas cantidades.- Su estado inicial es igual a su estado final.- No alteran el equilibrio de las reacciones que catalizan.- No afectan a la G

- Como protenas:- Son termolbiles, es decir, son sensibles a la temperatura

- Son ms eficientes que los catalizadores qumicos.- Son muy especficos.- Su regulacin es muy compleja.- La especificidad reside en unos aminocidos especficos, que conforman 2 centros

diferentes:- El centro cataltico y el centro de unin al sustrato, que conjuntamente conforman

el centro activo.

Especificidad de accin

- Reside como ya hemos comentado en el centro activo del enzima, ya que el centro activo esel autntico responsable de la interaccin.

- A finales del siglo XIX, Fischer desarroll el sistema de la llave cerradura para tratar deexplicar el funcionamiento concreto de los enzimas a nivel de su especificidad

- En 1963, Koschland propuso el sistema del ajuste inducido, de manera que se supone que elsustrato no es homlogo con el centro activo, sino que la fuerza del enlace provoca unaalteracin del enzima para poder acoplarse y dar lugar al complejo Enzima Sustrato.

- La especificidad de los enzimas es tan elevada e nivel de reconocimiento enzima y sustrato,que son capaces de reconocer las formas D y L.

- En el centro cataltico estn los grupos implicados directamente en la catlisis, es decir, queson los encargados de la rotura de enlaces y de la formacin de nuevos.

- Podemos encontrar tantos centro de unin como sustratos intervengan en la reaccin, ya queestos centros son los encargados de reconocer y unirse a los sustratos.

- Los dos centros, es decir, el cataltico y el de unin, suelen hallarse muy unidos, de manera

que llegan incluso a solaparse. Si se produce esa unin, se crea el llamado centro activo.- La estructura y la funcionalidad de los enzimas depende de la correcta estructuracin de laprotena.

Tema 2: Enzimas15


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Bioqumica

- Un enzima puede estar unido a coenzimas o cofactores.- Si G < 0, este hecho nos indica que la reaccin puede ser posible termodinmicamente.- La velocidad depender por lo tanto de diversos factores cinticos como la frecuencia de los

choques entre las molculas de sustrato y enzima.- La frecuencia depende de las concentraciones de A y de B.- El % de colisiones efectivas es lo que se conoce como la energa libre de activacin;

G*.

- Esa energa es la diferencia entre la energa de los reactivos y la energa que debenalcanzar para poder transformarse en los productos. El mximo de la curva recibe elnombre de complejo activado o estado de transicin.

- Cuanto mayor sea la G de activacin menor posibilidad tendr la reaccin de tenerlugar.

- Se puede aumentar la velocidad aumentando la temperatura, de manera que al aumentar10 la temperatura se duplica la velocidad, pero la clula carece de este sistema, ya queella no puede aumentar su temperatura tanto, ya que ello podra conllevar ladesnaturalizacin de algunas protenas.

- Las clulas usan los biocatalizadores para rebajar la energa libre de activacin, demanera que la actuacin de los enzimas no afecta al equilibrio, ni a la G asociada, sinonica y exclusivamente a la energa de activacin. Acelera la reaccin gracias a suespecificidad.

- Ejemplo:

Factores que afectan a los enzimas

- La actividad o velocidad enzimtica est definida como la aparicin de producto odesaparicin de reactivo por unidad de tiempo.

- Existen diversos factores que afectan a esa velocidad que son:- pH

- La curva de la velocidad en funcin del pH suele tener una forma acampanada demanera que podemos encontrar un pH al cual en enzima acta con el mximo deefectividad, que es lo que se conoce como el pH ptimo.

- Hay enzimas que no tienen una forma acampanada, por lo que no tienen un pHptimo.

- Temperatura- Suelen presentar sus mximos de actividad entre los 40 y los 45.- A temperaturas mayores se producira una desnaturalizacin, mientras que a

menores temperaturas lo que sucedera sera que no habra suficiente energa deactivacin.

- Hay excepciones como es el caso de las bacterias termfilas, que pueden actuarhasta a 85.

- Las concentraciones de enzima y de sustrato tambin influyen en la velocidad.

- La fuerza inica tambin influye.

- La presencia de cofactores influye tambin en la velocidad de reaccin.- Si el sustrato es muy pequeo son los coenzimas los que ayudan al reconocimiento.

Actividad cataltica de los enzimas

- Es necesario que el sustrato tenga una orientacin adecuada, de manera que el enlace delsustrato se pueda romper.

Tema 2: Enzimas16


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Bioqumica

- Al aumentar la concentracin aumentarn los choques eficientes.- El enzima provoca presiones y tensiones en el enlace para provocar su rotura.- Creacin de microambientes

- Pueden crear alrededor del centro activo un ambiente hidrofbico con diferentes propiedades a los de las protenas en solucin acuosa, de manera que podemosencontrar en l residuos polares que adquieren de esa manera caractersticas especiales,como una elevada afinidad por el sustrato.

- En el centro activo no podemos encontrar agua a no ser que participe en la reaccin.- Catlisis covalente

- Hay enzimas que pueden llegar a formar un complejo covalente enzimas sustrato, quees muy inestable y favorece de esa manera la formacin de los productoscorrespondientes, reduciendo de esa manera la energa de activacin.

- Se nombran segn el residuo capaz de formar el enlace.

- Catlisis cido base- Los aminocidos son anflitos, y los enzimas al ser protenas compuestas por estos

tienen algunas capacidades cido base, lo que les permite durante su ciclo catalticoactuar o bien como cido, bien como base, o como ambos.

- COFACTORES- Son compuestos no proteicos, de los que necesitan algunos enzimas para poder realizar

su funcin cataltica.

ApoenzimaIn metlico: metaloenzimas

Grupo prostticoHoloenzima

CofactorCoenzima

Cosustrato

- Holoenzima: Complejo enzima cofactor- Apoenzima: grupo proteico del enzima- Iones metlicos: han de ser aportados con la dieta. Pueden ser: Fe, Cu, Zn, Mn, Co,

Se, Na, K, Mg,...- Coenzimas: Son molculas orgnicas esenciales, que tambin han de entrar con la

dieta. Se suele tratar de vitaminas insolubles como: B1, B2, B3, B6, B12,...

- Si es un grupo prosttico est unido a la parte proteica por un enlace covalente.- Si se trata de un cosustrato el enlace ser dbil.- Puede ocurrir que necesiten ms de un cofactor.- Puede ser difcil distinguir si se trata de un grupo prosttico o de un cosustrato.- Los cofactores ayudan al enzima:

- Favoreciendo la correcta alineacin.- Aportando un sitio adicional de enlace.- Participando en la catlisis.

- Los Coenzimas:- No son proteicos- Orgnicos, con un peso molecular bajo.- Termoestables- Estequiometra.- No son especficos.- Tienen diferentes estructura a la de los sustratos.- Elevada movilidad de electrones.- Ejemplos:

- NAD+: Nicotinamidaadeninnucletido (Forma reducida del NADH)- NADP+: Nicotinamidaadeninnucletidofosfato (Forma reducida del NADPH)

Tema 2: Enzimas17


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Bioqumica

- Se denominan nucletidos de la piridina o coenzimas piridnicos.- Nicotinamida: deriva de la vitamina P.P. (Preventivo de la pelagra).- Es el grupo prosttico de algunas Deshidrogenasas (DH):

- IsocitratoDH- PiruvatoDH- LactatoDH

- Nucletidos de la flavina o coenzimas flavnicos.- Son derivados de la vitamina B2 o rivoflavina.- Es el grupo prosttico de las flavoprotenas o de las flavinDH.- Se trata del FAD o del FMN- La parte reactiva es la del anillo de isoaloxacina.- Puede tener 2 etapas de reduccin:

- FAD FADH- FADH2- Acta como coenzima en algunas reaccione como la catalizada por la succinatoDH.

Tema 3: Cintica enzimtica18


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Bioqumica

Tema 3: Cintica enzimtica

- Permite:- Distinguir unos enzimas de otros.- Distinguir entre isoenzimas.- Conocer las diferencias entre la actividad en un tejido o en otro.

- Permite conocer su afinidad con el sustrato.- Las unidades de actividad enzimtica se miden siempre a pH ptimo, a T ptima y conconcentraciones de sustrato saturantes, midindose por lo tanto la actividad enzimtica en lacantidad de sustrato desaparecida por unidad de tiempo.

- La unidad internacional es: mol S /min.; siempre en condiciones estndar de 25 C, pHptimo y [S] saturante.

- Existen adems otras unidades de diversa utilidad:- N de recambio o actividad molecular: (n mol S /s) /molec. E.

Nmero de recambio Katales / mol ECatalasa 40.000.000Anhidrasa carbnica 600.000 amilasa 16.000LactatoDH 1.000 galactosidasa 200Fosfoglucomutasa 20Lisoenzima 0,5

- Catal o Katal: mol S /s- Actividad especfica (AE): n mol E /g. prot (o) Katales/g prot

- Las reacciones se pueden seguir o bien siguiendo la aparicin de productos o bien ladesaparicin de sustratos.

- Segn va aumentando el tiempo, la velocidad disminuye porque:- El producto acta como un inhibidor- Se va alcanzando el equilibrio- Se sustrato se va acabando

- Tericamente la V0 es tangente a la curva, pero empricamente es difcil de calcular.- rdenes de reaccin:- Reaccin de orden 1: la velocidad depende directamente de la concentracin del

sustrato- Reaccin de orden mixto: la velocidad no depende directamente de la concentracin del

sustrato- Reaccin de orden 0: la velocidad no depende de la concentracin del sustrato

Postulado de Henri

- Se llega a la velocidad mxima de la reaccin cuando el enzima est saturado por el sustrato.Esta velocidad se puede aumentar aumentando la concentracin del enzima.

- Km es aquella concentracin de sustrato que da una velocidad inicial igual a la mitad de la

velocidad mxima



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Bioqumica

- La Km muestra una medida de la afinidad del enzima por el sustrato, de manera que a mayorafinidad menor Km, y viceversa.

- La Km depende de la temperatura, de la fuerza inica y del pH, pero es independiente de laconcentracin de enzima.

- La Kcat es igual al nmero de recambio, aunque tambin se la conoce como constantecataltica, y es el nmero mximo de molculas de sustrato convertidas a producto porcentro activo y segundo cuando todo el enzima est saturado, es decir, est formando el

complejo activo E S.- Los enzimas no suelen trabajar a su Vmax.- Para poder calcular la Vmax debemos realizar cambios en la ecuacin para que de una

ecuacin lineal.

Reacciones bisustrato

Mecanismo secuencial

- Ambos sustratos deben encontrarse simultneamente en el centro activo para poder formarel complejo terciario ESS.

- Puede ser de 2 tipos:- Ordenado:

- Existe una secuencia establecida de entrada de los sustratos y de salida de losproductos.

- Azar:- No existe una secuencia obligatoria.

Mecanismo Ping Pong

- Tenemos en principio el enzima libre que se activa con el primer sustrato, formando el primer producto, quedando modificado temporalmente el enzima que reacciona con elsegundo formando un nuevo producto y quedando el enzima inmodificado.

- No existe la formacin del complejo terciario.- La secuencia de entrada de productos est establecida.

Inhibicin

- La mayora de los enzimas pueden ser inhibidos.- El estudio de los enzimas y sus posibles inhibiciones permite estudiar farmacoterapia, rutas

metablicas,...

Inhibicin Irreversible

- El inhibidor se combina o destruye algn grupo vital para que el enzima desarrollecorrectamente su funcin, con lo que el enzima queda totalmente inutilizado.

- Ejemplos:- DFP (gas nervioso)

- Inhibidor de la acetilcolinesterasa.- Provoca una parlisis que conlleva la muerte.- El DFP se une a un residuo de serina a nivel del OH- Este gas permiti el desarrollo de un insecticida, el malatin.



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Bioqumica

Inhibicin reversible

- Se puede usar Michaelis Menten para estudiar estos tipos de inhibicin.- Podemos encontrar de diversos tipos:

- COMPETITIVA:- El inhibidor y el sustrato compiten por el mismo centro, ya que ambas molculas

tienen estructuras similares, que les permiten unirse al mismo centro, de maneraque el inhibidor impide que se una el sustrato.- Al competir tenemos las siguientes consecuencias:

- Se necesita ms cantidad de sustrato para llegar a la Vmax.- Se necesita ms sustrato para llegar a la Km, que pasa a ser la Kmap (aparente).

- Existe ahora una constante de disociacin, la llamada Ki.

- Para combatir la inhibicin una solucin es aumentar la concentracin de sustrato.

- NO COMPETITIVA:- El inhibidor no se une al centro activo, sino que se une a otro lugar, donde puede

alterar la estructura del enzima, impidiendo la formacin del complejo ES o delproducto.

- La Km no vara con el incremento de la concentracin, mientras que lo que s varaes la Vmax, que pasar a ser aparente.

- ACOMPETITIVA:- El inhibidor no se combina con el Enzima sino que se une al complejo enzima

sustrato (ES), formando el complejo Enzima Sustrato Inhibidor (ESI).- Se suele dar en reacciones bisustrato.- Tendremos una velocidad mxima aparente menor y una Km aparente menor.- El inhibidor se une segn se va uniendo el sustrato.

Regulacin de la actividad enzimtica

- Es una manera de regular la actividad metablica.

Rutas metablicas de la Glucosa

- Existen mecanismos homeostticos para controlar los productos, de manera que el sustratoinicial no siempre genera la misma cantidad de productos.

- Algunas vas pueden estar desconectadas en funcin de las necesidades del organismo.- La regulacin de una determinada va metablica puede venir determinada por la presencia

de un enzima limitante.- Puede tratarse de una regulacin a largo plazo si se controla la cantidad de enzima, y de una

a corto plazo si se trata de una regulacin realizada con moduladores o efectores, que

pueden o bien favorecer o bien perjudicar a la reaccin.



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Bioqumica

- La expresin del enzima puede ser regulada por medio de factores hormonales que impidenla expresin de un determinado gen que exprese el enzima que se busca reprimir.

- La variacin de la cantidad de enzima vendra dada en ese caso por la diferencia entre lasvelocidades de sntesis y de degradacin.

- Esa diferencia se llama turnover o velocidad de recambio.- La clula conoce el nmero de molculas que se deben sintetizar.- Ejemplos: E. Coli.

- E. Constituyentes; se forman a cantidad y velocidad constante, independientemente delestado metablico del individuo.- E. Inducibles; se forman en cantidades muy pequeas, pero su cantidad puede aumentar

enormemente en presencia del sustrato, y todava ms si ese determinado sustrato es sunica fuente de sustrato.

- Al igual que existe la induccin, podemos encontrar la represin.- Jacob y Monod desarrollaron el modelo del operon lac.- En eucariotas el proceso de regulacin a largo plazo puede ser mucho ms complicado.- La regulacin en eucariotas se produce mediante hormonas que regulan la expresin del

gen. En vertebrados, los puntos de regulacin estn en el punto donde se produce el

primer contacto con los nutrientes.

- Los mecanismos de regulacin a corto plazo no implican un cambio en la sntesis delenzima.

- Existen factores limitantes a la actividad enzimtica, que pueden ser la temperatura, elpH, la concentracin de sustrato, o la presencia de cofactores.

- Hay otros enzimas que tienen otras propiedades que les permiten regular elmetabolismo, son los enzimas reguladores, que son relativamente complejos.

- Tienen algn mecanismo en su estructura que les permite regular la actividad ya sea demanera reversible o irreversible.

- Son los responsables de las alteraciones metablicas en clulas y tejidos, en tiemposrelativamente cortos, ya sean segundos o minutos, dependiendo si se trata de nocovalentes o de covalentes.

Regulacin no covalente

- El caso ms sencillo es el de la retroinhibicin o feed back negativo.- Una vez sintetizado suficiente producto, este mismo acta de inhibidor sobre el enzima,

impidiendo la sntesis de un exceso de producto.- Otro mecanismo no covalente es el alosterismo.

- A mediados de los 50 se observ que haba enzimas que no seguan la ecuacin de

Michaelis Menten.



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Bioqumica

- Esto se debe a que Michaelis Menten supusieron que la entrada de sustratos a losenzimas se produca de manera simultnea, cuando en realidad, en ocasiones laentrada del sustrato a un enzima puede favorecer la entrada del sustrato a otroenzima, aumentando la afinidad del enzima por el sustrato.

- El fenmeno por el que la entrada de molculas de sustrato aumenta la afinidad sedenomina cooperatividad, y se da en enzimas oligomricos, con estructuracuaternaria.

- Si no se trata de oligmeros, no se podr producir cooperatividad.- Esta cooperatividad puede ser o bien positiva, si aumenta la afinidad o biennegativa, si disminuye la afinidad.

- Si se estudiasen cada una de las subunidades del oligmero por separado, entoncess se seguira la cintica de Michaelis Menten.

- Al realizar la linealizacin, se distingue claramente un enzima cooperativo de otroque no lo sea.

- La cooperatividad de los enzimas representa claramente una ventaja evolutiva, yaque con mismas concentraciones de sustrato tendremos un aumento de V mayorque con enzimas no cooperativos.

- Es el propio sustrato el que hace de modulador, es lo que se denomina controlhomotrpico.

- Si el enzima est regulado por otros compuestos, entonces se conoce como control

heterotrpico.- Tanto moduladores como efectores pueden actuar como activadores o inhibidores,recibiendo distintos nombres si se trata de un nico el que acta sobre un enzima,siendo este el caso de los monovalentes, o si se trata de ms de uno, siendo este elcaso de los polivalentes.

- La regulacin es factible porque los enzimas poseen centros independientes para losmoduladores, que son diferentes del centro activo.

- Por eso reciben el nombre de enzimas alostricos, ya que alos quiere decir otrolugar.

- Se cree que la unin del modulador al enzima hace alterarse la estructura delenzima, provocando as un cambio en la afinidad.

- Este tipo de inhibicin es diferente a la estudiada en Michaelis Menten.- Tanto la activacin como la inhibicin son reversibles y no covalentes.

- Los enzimas alostricos son en su mayora oligomricos.- Los enzimas K varas su K0,5, pero no su Vmax; mientras que los enzimas V varanla Vmax, pero no alteran la K0,5.

Regulacin covalente

- IRREVERSIBLE- Algunos enzimas son sintetizados en una forma inactiva, denominada proenzima o

zimgeno.- En estas formas inactivas el centro activo no puede ser alcanzado por el sustrato,

por lo que el enzima es inactivo.- Se alcanza la forma activa mediante la rotura de algunos enlaces peptdicos

mediante la accin de algunos enzimas proteolticos.

- Se trata pues de un proceso posttraduccional.- En todos los casos el paso de proenzima a la forma activa del enzima conlleva

cambios en la estructura primaria del enzima, debido a la rotura de algunos enlacespeptdicos, lo que finalmente conlleva cambios a nivel de las dems estructuras.

- Ejemplo:- El pepsingeno se encuentra en su forma inactiva en el estomago, de manera

que a pH cido se rompe un enlace peptdico y se forma el enzima activo.- Este tipo de regulacin es covalente e irreversible.

- REVERSIBLE- Existen formas tanto activas como inactivas del enzima, que pueden ser

interconvertidas mediante modificaciones covalentes de sus estructuras.- Las modificaciones suelen ser llevadas a cabo por otros enzimas.- La activacin y la desactivacin en cascada permiten la amplificacin de la seal

por pequea que esta sea.



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Bioqumica

- Aportando energa obtendremos lo que se conoce como transporte activo, quesuele ser en contra del gradiente de concentracin.

- Podemos distinguir 2 tipos de transporte, si este implica gasto de energa,aparte de los anteriormente citados:- Transporte activo primario:

- Si la energa es aportada directamente por:

- Hidrlisis de ATP.- Flujo de electrones en una cadena de cadena de transporte de e-.- Luz.

- Transporte activo secundario:- Si la energa es creada por un gradiente de concentracin creado a su

vez por un transporte activo primario, de manera que este crea ungradiente que al descargarse permite el paso de otra sustancia.

Tema 4: Metabolismo energtico25


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Bioqumica

Tema 4: Metabolismo energtico

- La clula slo puede utilizar la energa libre, que es capaz de crear trabajo a temperatura ypresin constante.

- La energa libre viene de los nutrientes, y la clula la transforma en energa qumica.- En una clula a condiciones fisiolgicas encontramos:

- T=37 C T=310 K- pH = 7 [H+] estndar de bioqumica.- G0 (fisiolgico)

- A las reacciones exergnicas se las puede llamar de cuesta abajo, mientras que lasendergnicas son de cuesta arriba. Este hecho hace referencia a la G.

- Endotrmico y exotrmico hacen referencia slo a la temperatura.- La G0 da la mxima cantidad de trabajo til que se puede producir en la reaccin a T y P

constantes.- Se define como la prdida o ganancia de energa en caloras a:

- P= 1 atm.- T= 25 C- pH =7- [R] y [P] = 1

- La G0 es una constante de cada reaccin y nos dice en que direccin y extensin se va aproducir una reaccin hasta llegar al equilibrio en condiciones estndar.

- La G real de una reaccin determinada depende de las concentraciones, de la temperatura ydel pH.

- Siempre tendr sino negativo e ir perdiendo valor hasta llegar a 0 momento en que se habralcanzado el equilibrio , cuando ya no podr producir ms trabajo.

- Tanto la G como la G0 dan unos valores tericos.

Reacciones acopladas

- Reacciones termodinmicamente desfavorables pueden verse favorecidas por reaccionestermodinmicamente favorables hasta el punto de ser favorables ellas tambin.

ATP (Adenosin trifosfato)

- Es la molcula capaz de captar la energa.

- El ATP es el intermediario entre los procesos que producen energa y los que requieren deella para su correcto funcionamiento.- La energa liberada por los nutrientes es aprovechada para, en una reaccin acoplada,

sintetizar el ATP mediante la fosforilacin del ADP.- Este ATP puede usarse para muchos procesos vitales:

- Contraccin muscular.- Biosntesis.- Trabajo osmtico.- ...

- El ATP se encuentra en todas las clulas vivas.- Libera la energa mediante un proceso de hidrlisis.

- El ATP fue aislado por vez primera a finales de los aos 20, pero hasta 1940 no se descubrisu autntica utilidad.

Tema 4: Metabolismo energtico26


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Bioqumica

- El nucletido a pH=7 est en forma de ATP4- o de ADP3- y se acompleja con Mg2+ para darlugar a MgATP2- y MgADP-.

- La G0 del ATP es de 7,3 Kcal/mol.

Tema 5: Cadena respiratoria27


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Bioqumica

Tema 5: Cadena respiratoria

- La cadena respiratoria se resume en:

- Se trata bsicamente de un proceso oxidativo secuencial.- Se van utilizando un serie de sustancias que van aceptando e-.- Se consideran equivalentes de reduccin H+ o e-.- En las mitocondrias encontramos un elevado nmero de protenas transportadoras de

electrones que van actuando secuencialmente desde el sustrato hasta el O2.- El flujo de electrones es irreversible porque se va liberando energa que se usa para sintetizar

ATP.- Durante la combustin de los sustratos los electrones son captados por el NADH y el

FADH2.- El paso final del proceso consiste en la reoxidacin de estos enzimas por el oxgeno

molecular.

NADH + H+ + O2 NAD+ + H2O

G0= -n x x E0= -52,77 Kcal/mol

FADH2 + O2 FAD+ + H2O

G0= -n x x E0= -47,905 Kcal/mol

- Este proceso directo libera mucha energa.- La cadena de transporte de electrones est situada en la membrana mitocondrial interna.- Los intermediarios estn situados casi todos en la misma membrana, siendo casi todos ellos

protenas.- El flujo de electrones desde el NADH es el proceso que se denomina cadena respiratoria.- Para el correcto funcionamiento de la cadena respiratoria son bsicas las mitocondrias, de

manera que podremos encontrar abundantes mitocondrias en tejidos que requieran un altogrado de energa como el tejido adiposo marrn.

- Las mitocondrias son orgnulos muy mviles y elsticos.- En la membrana mitocondrial externa podemos encontrar porina, que forma poros no

especficos, que permiten el paso de sustancias de hasta 10 Kd.- De la membrana mitocondrial interna cabe decir que:

- El 75 % de su peso son protenas.- Es permeable a diversas sustancias:

- CO2- H2O- O2

- Es muy impermeable para el resto.- Podemos encontrar una serie de transportadores que permiten el paso de:

- ATP- ADP- Pyr- Cu2+- Pi- ATP asa.



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Bioqumica

- En la matriz mitocondrial encontramos una sustancia gelatinosa que contiene:- Enzimas solubles del ciclo de Krebs- Cofactores- Cosustratos- ADN- ARN

- Ribosomas- Protenas

- El nmero de crestas que podemos encontrar depende del estado energtico de lamitocondria.

Componentes de la cadena

- Actan de manera secuencial.- DH piridn dependientes de NAD+ o NADP+

- Incorporan los electrones a la cadena respiratoria, de manera que son el primer canal deentrada.

- Los equivalentes de reduccin son transferidos al primer complejo situado en lamembrana mitocondrial interna, donde podemos encontrar alrededor de 200 DH

- El primer canal de entrada al C.I. es el NADH.- En el exterior podemos encontrar la LDH, la malatoDH y el gliceraldehdo 3P DH.- Los equivalentes de reduccin son transferidos en direccin al O2.- Otra manera que tienen los equivalentes de entrar es a travs del succinato, nico

enzima del ciclo de Krebs situado en contacto con la cadena respiratoria, o incluso atravs de otros enzimas que al desarrollar su funcin sintetizan FADH2, que de aqupasa a la Ubiquinona mediante una protena transferidora.

- Los equivalentes de reduccin de los complejos I y II convergen en la Ubiquinona.- Existe otro mtodo de entrada de electrones a la cadena, mediante el ascorbato, proceso

que no se da en la mitocondria normal, sino que se da en anlogos.- El flujo de electrones en el interior de la cadena es como ya hemos dicho irreversible de

menor potencial redox a mayor.

- Componentes del sistema- DH flavn dependientes de FAD+ o FMN- Ubiquinona, que recibe adems nombres como coenzima Q, o simplemente UQ.- Centros ferrosulfurados- Citocromos

- Encontramos una serie de flavoprotenas que reciben los electrones del NADH o delFADH2.- En el complejo I tienen como grupo prosttico FMN.

- Los electrones pasan de uno en uno por el FMN, para formar en primer lugarFMNH, y despus dar lugar a FMNH2.

- En el complejo II tienen como grupo prosttico FAD.- Los electrones pasan de uno en uno por el FAD, para formar en primer lugar

FADH, y despus dar lugar a FADH2.



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Bioqumica

Complejo I

- El complejo I de la cadena respiratoria es conocido como NADH UQ reductasa.- Tiene ms de 16 cadenas polipeptdicas.- Podemos encontrar una molcula de FMN como grupo prosttico.- Hay entre 20 y 26 tomos de hierro (Fe) formando de 5 a 8 centros ferrosulfurados (Fe S).

- Es el complejo ms grande de la cadena respiratoria.- La mayor parte del complejo est situada encarando la matriz.- Tiene el centro de unin para el NADH mirando tambin en direccin a la matriz.- Puede ser inhibido por:

- Amital; barbitrico.- Rotenona; producto vegetal txico.

- La Ubiquinona puede estar insertada en el complejo o bien estar libre.

Complejo II

- Recibe el nombre de Succinato UQ reductasa.- Es el nico enzima del ciclo de Krebs que est unido a la membrana mitocondrial interna- Consta de 4 cadenas polipeptdicas.- Encontramos 1 citocromo.- Hay una molcula de FAD como grupo prosttico.- Los 8 tomos de Fe que podemos encontrar forman de 2 a 3 centros Fe S, de los cuales

uno tiene el centro de unin al FAD y otro al succinato.- Centros ferrosulfurados:

- Son polipptidos que contienen Fe S, se trata por lo tanto de protenas ferrosulfuradaso sulfofrricas.

- Estn asociadas al C.I., al C.II., al citocromo D y al citocromo C1.- Contiene varios Fe no hemticos, es decir, que no estn unidos al grupo hemo, sino que

se unen a varios tomos de azufre, ya sea formando Fe2S2 o Fe4S4.- Fe2+ Fe3+ + e-- E! 0,24 V 0,30 V- El amplio margen de potencial le permite actuar a lo largo de toda la cadena

respiratoria.- El potencial del O2 es de 0,82 V, y es el ltimo aceptor.

Ubiquinona

- La ubiquinona tiene como funcin recoger los electrones que vienen de los C.I y C.II..- No se trata de una protena.- Se encuentra en animales, plantas y microorganismos.- Es liposoluble, por lo que puede moverse a travs y por el interior de las dobles

membranas lipdicas, para conseguir llegar al C.III.

- Puede ser reversiblemente reducida o pasar por estados de semireduccin:- UQ (Ubiquinona) UQH (Semiquinona) UQH2 (Ubiquinol).- Se la puede encontrar libre o asociada a protenas.- Tiene una cadena lateral isoprenoide, es decir, que deriva del isopreno.- En microorganismos n= 6-8, mientras que en mamferos n=10 Q10.



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Bioqumica

Citocromos

- Se trata de componentes de la cadena respiratoria.- Podemos encontrar los citocromos:

- b- c- c1

- a- a3

- Son protenas transportadoras de electrones, tanto en la fotosntesis como en la cadenarespiratoria.

- Contienen un grupo hemo cuyo grupo hemo puede ser oxidado o reducido.- Sus formas reducidas no pueden ser oxidadas por el oxigeno molecular, con excepcin del

citocromo a3, en la citocromo c oxidasa. Este es por lo tanto el nico que puede ceder suselectrones al oxigeno molecular.

- Se clasifican segn las cadenas laterales y por la absorcin que tengan:- Presentan 3 picos: , , . Son las bandas de Soet.

- Los 5 citocromos actan de manera secuencial.

Complejo III

- Se conoce como la Ubiquinona citocromo c reductasa.- Tambin se le llama complejo bc1.- Contiene 2 tipos distintos de citocromo b:

- bL o b566 Low E! = -0,03 V- bH o b562 High E! = 0,05 V

- Podemos encontrar tambin el citocromo c.- Contiene centros Fe S . Es la protena de Rieske.- Podemos encontrar diferentes subunidades implicadas con la ubiquinona.- Existen adems de 4 a 6 cadenas polipeptdicas cuya funcin no acaba de estar totalmente

clara.- La funcin del complejo III es la de transferir los equivalentes de reduccin desde la UQ

hasta el citocromo c.- No se realiza este proceso de manera lineal, sino que los electrones se transfieren mediante

el ciclo Q.- Este complejo resulta inhibido por la antimicina.

Citocromo c

- Es la nica hemoprotena cuyo grupo hemo est unido covalentemente con la protena.

- Es hidrosoluble.- El citocromo c puede viajar a travs del espacio intermembrana hasta llegar al C.IV.- Est situado en la parte externa de la membrana mitocondrial interna.



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Bioqumica

Complejo IV

- Se conoce como citocromo c oxidasa.- Recibe los electrones del citocromo c.- En su interior podemos encontrar 2 tomos de Cu, llamados A y B, que junto con los

citocromos a y a3 forman el enzima respiratorio.

- Cu2+

Cu+

- La reduccin del O2 a H2O requiere el paso de 4 electrones.- El citocromo c oxidasa almacena los electrones para cederlos despus al oxigeno.

4e- + 4H+ + O2 2H2O

- Si no almacenase y los fuese liberando segn le van llegando:- Si liberase de 2 en 2:

2e- + 2H+ + O2 H2O2

- Si liberase de 1 en 1:

e- + O2 O2- (Esto son radicales superxidos)

- Los radicales superxidos son muy txicos, ya que atacan a los cidos grasosinsaturados de la membrana.

- Para protegerse de estos efectos, la clula tiene varios sistemas:- Superxido dismutasa:

2O2- + 2H+ H2O2 + O2

- Catalasa o peroxidasa:

2H2O2 2H2O + O2

- El complejo IV puede ser inhibido por:- Cianuro (CN-)- SH2- CO- Azida (N3

-)



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Bioqumica

Fosforilacin oxidativa o fosforilacin de la cadena respiratoria

- Desde 1950 se sabe que la energa que se produce mediante el transporte de electrones desdeel NADH hasta el oxigeno es la energa que se usa para sintetizar ATP en la mitocondria.

NADH + H+

+ 3ADP + 3Pi + O2 NAD+

+ 4H2O + 3ATP

- Si no hay O2 en el medio, o hay ausencia de ADP, la velocidad de la respiracin es muybaja. Este punto se conoce como estado 4, estado , reposo o perezoso.

- Si incrementamos la concentracin de ADP, este se fosforilar, consumiendo en el procesooxigeno. Este estado se conoce como estado 3 o activo.

- Si se acaba el ADP o bien el oxigeno, se vuelve al estado 4.- Al fenmeno de control de la cadena respiratoria por las concentraciones de ADP se le

conoce como control por el aceptor.- La afinidad del ADP por la mitocondria es elevada, pero para que se realice la cadena

respiratoria han de estar todos los elementos presentes.- ndice control aceptor:

- Este valor suele ser igual o mayor a 10 en mitocondrias intactas.- En mitocondrias daadas suele ser alrededor de 1

- Cantidad de O2 consumido por la fosforilacin de ADP:

- Este relacin P / O es de 3 si partimos de NADH.- P / O = 2 si partimos del succinato.

- LA mayor parte de lo que se sabe de la fosforilacin oxidativa se debe a muchassustancias qumicas usadas para estudiarla, como:- Los desacopladores:

- Permiten el flujo de electrones, pero inhiben la sntesis de ATP, debido a quedesacoplan las reacciones que gastan energa de las que la producen.

- Estimulan el consumo de oxigeno y la hidrlisis de ATP.- La mayor parte de los desacopladores son sustancias liposolubles, que suelen

llevar algn grupo cido y/o cadenas aromticas.- Incrementan la permeabilidad de membrana mitocondrial interna a los protones

y los trasladan al interior de la mitocondria.- Provocan un aumento del calor.- En el tejido adiposo marrn podemos encontrar una protena desacopladora

que provoca que el tejido aumente su temperatura, que es la que se conoce

como Uncopling protein o termogenina.- Inhibidores:

- Inhiben el consumo de oxigeno, as como la fosforilacin oxidativa.- Son inhibidores especficos de la ATP sintasa.- Ejemplos: oligomicina o rutamicina.



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Bioqumica

- Ionforos- Son liposolubles.- Son sustancias capaces de transportar cationes especficos en el interior de la

mitocondria, ya sean K+ o bien Na+.- Utilizan la energa que se ha generado para bombear cationes al interior.- Ejemplos:

- Valinomicina: K+

- Gramicidina: Na+ o K+

- Los sistemas de fosforilacin de ADP a ATP se pueden agrupar en 3 categoras:- Fotofosforilacin, con energa que proviene de la luz solar.- Fosforilacin oxidativa, en la que se utiliza la energa libre generada por coenzimas

reducidos como el NADH o el FADH2.- Fosforilacin a nivel de sustrato:

- Se combina la prdida de un fosfato de alta energa con la fosforilacin deADP a ATP.

- En la degradacin de los nutrientes se producen compuestos de superaltaenerga, que pueden ceder sus fosfatos para fosforilar ADP a ATP.

- Los enzimas encargados del transporte son las quinasas:

- Clase 2: transferasas- Clase 7: transfieren P.- Al ATP puede ceder su P para compuestos fosforilados.- Todos los dems nucletidos tienen la misma G0 que el ATP, con lo que son

intercambiables:- UTP, que se utiliza en la sntesis de polisacridos.- GTP, que se utiliza en la sntesis de protenas.- CTP, que se utiliza en la sntesis de lpidos.

- Aparte de estos podemos encontrar otros compuestos energticos que nocontienen fosfatos sino:- Grupos acilo- Grupos metilo

- SAM (S adenilmetionina) SA homocistena.

Sitios

- Se denomina sitio a aquellos puntos de la cadena respiratoria, donde se produce suficienteenerga como para que el proceso de sntesis de ATP est acoplado a ese punto.

- Encontramos 3 sitios:- C.I.- C.III.- C.IV

- El concepto de sitio no implica que la sntesis se realice fsicamente all, sino que se utilizala ATP sintasa, de manera que en cada sitio lo nico que ocurre es que se produce suficienteenerga como para sintetizar algunas molculas de ATP.

- El primer sitio es el complejo I.- En el ascorbato podemos encontrar una relacin P / O de 1- Rucker demostr que cada uno de los complejos tiene suficiente capacidad como para

sintetizar un ATP por cada par de electrones que pasan por ese complejo, con excepcin delcomplejo II, el del succinato, donde no se genera suficiente energa como para sintetizar elATP.



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Bioqumica

Teora quimiosmtica

- Propone la existencia de un gradiente electroqumico a travs de la membrana mitocondrialinterna, cuya funcin es la de acoplar la energa del transporte de electrones a la sntesis deATP.

- Se crea un gradiente electroqumico porque:

- Electro:- Se extraen cargas positivas en contra del gradiente.- Qumico:

- Las cargas salen en forma de H+, por lo que se incrementa la concentracin de H+en el espacio intermembrana, con lo que su pH baja, mientras que en la matriz elpH sube.

- El gradiente de protones tiene una energa potencial que se liberar al volver a entrar estos.- Cada complejo acta como una bomba de H+.- La condicin imprescindible para que se cumpla esta teora es que la membrana

mitocondrial interna sea impermeable a los protones.- Existen varias pruebas de esto:

- Al aadir un sustrato oxidable a un medio con mitocondrias el medio se acidifica.- Si aadimos un desacoplador se colapsa el gradiente de H+.

- Lo mismo ocurre con los ionforos.- Para que esta teora se cumpla se requiere que alguien se encargue de transportar los

protones al exterior.- Los protones vuelven a entrar en la matriz gracias a la ATP sintasa.- La ATP sintasa es el enzima responsable de la sntesis del ATP en la mitocondria.

- Tiene 2 componentes:- F0, que forma un canal que permite la entrada de los protones.- F1, que tiene las subunidades catalticas.

- Si los dos componentes estn unidos, catalizan la sntesis del ATP.- La F1 sola es capaz de hidrolizar el ATP.- ATP sintasa o ATP asa.- La F1 se compone de:

- 3

- 3- La F0 se compone de:

- , que forma el canal de protones.- - - y forman juntos el punto de unin con la F1.

- No se sabe el mecanismo como la ATP sintasa usa la concentracin de protones, perose cree que:

- Boyer especul que la ATP sintasa iba sufriendo cambios conformacionales segn

van pasando los protones.- Para que la fosforilacin oxidativa pueda tener lugar necesitamos un aporte constante deADP y Pi

ADP + Pi ATP + H2O

- El Pi entra a travs de la membrana mitocondrial interna mediante un transportador en formade H2PO4

-. Adems en este proceso se ha de extraer un OH -. Se trata pues de un transporteelectroneutro.

- El OH- se une a un H+, de manera que el resultado total es como si entrase un protn a lamatriz.ATP + H2O ADP + Pi ; G

0= -7,3 Kcal/mol.

- En el interior de la clula las concentraciones no son 1M:



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Bioqumica

- Los compuestos que liberan ms energa libre que el ATP se denominan complejos desuperalta energa, mientras que los que dan menos se denominan de baja energa.

- EL ATP es un compuesto de alta energa.

ATP4- + H2O ADP3- + HPO4

2- + H+

- Razones para que el ATP sea tan til:

- El equilibrio est desplazado a la derecha.- Las cargas negativas se repelen, por lo que es poco probable la reaccin inversa.- Los productos tienen mucha menor energa libre que os reactivos.

Caractersticas del ATP

- Con el ATP se pueden facilitar muchas reacciones termodinmicamente desfavorables,acoplando la hidrlisis del ATP a la reaccin desfavorable.

- Puede realizar trabajo mecnico. Ejemplo: la contraccin muscular.- La concentracin de ATP en el msculo baja mucho, pero para poder regenerarlo en el

msculo tenemos un almacenador, que es la creatina.- El ATP posibilita el trabajo de concentracin, ya que la energa que permite el transporte

activo viene dada de una u otra forma mediante el ATP.- El ATP permite la conversin de energa qumica en luminosa, como por ejemplo en las

lucirnagas.- En los vertebrados podemos encontrar la fosfocreatina, que acta como reserva, mientras

que en invertebrados es la fosfoarginina. Tienen una G0 de - 10,3 Kcal / mol y se lesdenomina fosfgenos.

- Aparte de la hidrlisis normal del ATP podemos encontrar adems lo que se conoce comoescisin pirofosfatdica, en la que:

ATP + H2O AMP + PPi ; G0=-7,7 Kcal/mol

PPi + H2O 2Pi ; G0=- 6,9 Kcal/mol

- Podemos encontrar adems una medida que se conoce como carga energtica y que estdefinida como:

Carga energtica = [ATP] [ADP]/[AMP][ADP][ATP]

- El valor de la carga energtica suele estar entre 0 y 1.- Las vas generadoras de ATP se inhiben si hay una carga energtica alta.- La carga energtica se suele mantener entre 0,85 y 0,95.- Finalmente, se conoce como potencial de fosforilacin a la relacin entre:

[ATP] / [ADP][Pi]


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