Proteinas Biocatalizadores.web

download Proteinas Biocatalizadores.web

of 14

Transcript of Proteinas Biocatalizadores.web

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    1/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    1Eva Palacios Muñoz

    PROTEÍNAS Y BIOCATALIZADORES (2011-12) 15.- Aminoácidos proteicos: Estructura general. Carácter anfótero. Clasificación según la cadena lateral: apolar, polar sin carga y polar con carga (ácida o

     básica). Aminoácidos esenciales (concepto). 16.- Enlace peptídico. Péptidos y proteínas.17.- Niveles de organización de las proteínas: estructura primaria (secuencia de aminoácidos), secundaria (α-hélice y β-laminar ), terciaria (enlaces queestabilizan la estructura, proteínas globulares y fibrosas) y cuaternaria (hemoglobina).

    18.- Propiedades de las proteínas: solubilidad, des y renaturalización. Clasificación de las proteínas (holo y heteroproteínas) y función de las mismas(transportadora, reserva, estructural, enzimática, hormonal, defensa, contráctil).19.- Concepto de Biocatalizador. Enzimas: Definición y características (actividad y especificidad enzimática). Factores que regulan la actividad enzimática(concentración de sustrato, Tª, pH, inhibidores y cofactores). Las vitaminas: Definición, clasificación (hidrosolubles y liposolubles) y función comocoenzimas. 

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    2/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    2Eva Palacios Muñoz

    15.- Aminoácidos proteicos: Estructura general. Carácter anfótero. Clasificación según la cadena lateral: apolar, polar sin carga y polar con carga (ácida o básica). Aminoácidosesenciales (concepto). 

    2. 3. 1. PROTEÍNAS: Biomoléculas (macromoléculas) orgánicas más abundantes de la materia viva, compuestas por C, H, O y N. Son polímeros de más de 50 aminoácidos.AMINOÁCIDOS (aa): Son los componentes de las proteínas. Son moléculas sencillas, no hidrolizablesDEFINICI N Compuestos orgánicos sencillos de bajo peso molecular. Sólidos, cristalinos, de elevado punto de fusión y solubles en agua.

    Tienen actividad óptica y son anfóteros.

    COMPOSICI NQUÍMICA Bioelementos C, H, O y NFórmula general H2 N-CHR-COOHESTRUCTURA Contienen varios grupos unidos por

    enlace covalente a un átomo de C-  1 grupo carboxilo,1 grupo amino yuna cadena lateral o grupo R

    CLASIFICACI N Según formen partede las proteínas o no

    Aminoácidos proteicos(20)

    Según sugrupo R

    Polar  Neutros Sin más grupos carboxilosni amino. Dan enlace de H

    Glicina (Gly)

    cidos Con grupos -COOH Aspártico y glutámicoBásicos Con grupos –  NH2 Lisina, asparagina e histidina

    Apolar(no polares ohidrofóbicos)

    Cadenahidrocarbonada

    Alifáticos (lineales) Ala (alanina),Val, Leu, Ile, Met,Trp,

    Aromáticos (con ciclosderivados del benceno)

    Phe (fenilalanina),Pro (prolina) 

    Aminoácidosno proteicos (150)

    Algunos son intermediarios en reacciones metabólicas

    PROPIEDADES Isomería El C- esasimétrico

    Presentan actividadóptica

    Dextrógiros (+)Levógiros (-)

    Hay 2 configuracioneso estereoisómeros

    D Pueden ser + o - Grupo -NH2 a la derechaL(la mayoría)

    Pueden ser + o - Grupo -NH2 a la izquierda

    Comportamientoquímico

    Son anfóteros endisolución acuosa.(regulan el pH

    )

    Pueden ionizarsecomo ácidos y/o basessegún sea el pH

    En medio ácido Se comporta como base Los grupos amino captan H+,quedando como –  NH3+ 

    En medio básico Se comporta como ácido Los grupos carboxilo liberan H+, quedando como – COO- 

    En medio neutro  Se comporta como ácido 

    y base a la vez

    Se ionizan doblemente, apareciendo

    un zwitterion o forma dipolariónica:+H3 N-CHR-COO- 

    Punto isoeléctrico Es el valor de pH para el cual un determinado aminoácido notiene carga eléctrica neta

    Aminoácidosesenciales

     No pueden sersintetizados porlos animales

    Deben ingerirse en ladieta

    En el hombre son 8 FenilalaninaLeucinaLisina

    IsoleucinaTreoninaTriptófano

    MetioninaValina

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    3/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    3Eva Palacios Muñoz

    PROTEÍNAS: AMINOÁCIDOS (versión inicial sin color )DEFINICI N Compuestos orgánicos sencillos de bajo peso molecular. Sólidos, cristalinos, de elevado punto de fusión y solubles en agua.

    Son los componentes de las proteínas. Tienen actividad óptica y son anfóteros.COMPOSICI NQUÍMICA

    Bioelementos C, H, O y NFórmula general H2 N-CHR-COOH

    ESTRUCTURA Contienen varios grupos unidos porenlace covalente a un átomo de C  

    1 grupo carboxilo,1 grupo amino y

    una cadena lateral o grupo RCLASIFICACI N Según formen parte de las proteínas o no

    Aminoácidos proteicos(20)

    Según su grupo R Alifáticos Neutros Sin más grupos carboxilos ni amino.Acidos Con grupos -COOHBásicos Con grupos –  NH2

    Aromáticos Con ciclos derivados del bencenoHeterocíclicos Con ciclos complejos

    Aminoácidosno proteicos(150)

    Algunos son intermediarios en reacciones metabólicas

    PROPIEDADES Isomería El C- esasimétrico

    Presentan actividadóptica

    Dextrógiros (+)Levógiros (-)

    Hay 2 configuracioneso estereoisómeros

    D Pueden ser + o-

    Grupo -NH2 a la derecha

    L(la mayoría)

    Pueden ser + o-

    Grupo -NH2 a la izquierda

    Comportamientoquímico

    Son anfóteros endisolución acuosa.(regulan el pH)

    Pueden ionizarsecomo ácidos y/o basessegún sea el pH

    En medioácido

    Se comportacomo base

    Los grupos amino captan H+,quedando como –  NH3+

    En medio básico

    Se comportacomo ácido

    Los grupos carboxilo liberan H+,quedando como – COO-

    En medioneutro

    Se comportacomo ácido y base a la vez

    Se ionizan doblemente, apareciendoun zwitterion o forma dipolar iónica:+H3 N-CHR-COO-

    Puntoisoeléctrico

    Es el valor de pH para el cual un determinadoaminoácido no tiene carga eléctrica neta

    Aminoácidos

    esenciales

     No pueden ser

    sintetizados porlos animales

    Deben ingerirse en la

    dieta

    En el hombre

    son 8

    Fenilalanina

    LeucinaLisinaIsoleucina

    Treonina

    TriptófanoMetioninaValina

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    4/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    4Eva Palacios Muñoz

    AMINOÁCIDOS: ESTRUCTURA GENERAL, CLASIFICACIÓN (Más detallado)

    CLASIFICACI N CADENA LATERAL R TIPOS CARACTER STICAS(CARGA ELÉCTRICA,…) 

    EJEMPLOS

    Polares Es una cadena con radicales que forman puente de H con el agua (son más solubles)

     Neutros Sin carga Gly, Ser, Thr, Cys,Asn, Gln, Tyr

    Gly (glicina), Cys (cisteína), Asn,Gln

    Con un grupo -OH Ser, Tyr (tirosina), Thr

    Tiene un grupo ácido (-COOH) cidos Con carga - Asp (ácido aspártico), Glu (ácido glutámico)Tiene un grupo básico (-NH2) Básicos Con carga + Lys (lisina), Arg (arginina), His (histidina)Apolares(no polares ohidrofóbicos) 

    Es una cadena hidrocarbonada Alifáticos Lineales Ala (alanina), Val, Leu, Ile, MetAromática Con ciclos derivados del benceno Phe, Pro, Trp

    ISOMERÍACON O SIN CARBONOS

    ASIMÉTRICOS (C*)EJEMPLOS ESTEREOIS MEROS

    (configuraciones)Sin C* Gly (glicina)  No hay configuracionesCon un C*- alfa Casi todos los aminoácidos Hay 2 configuraciones (L y D) Todos loa aminoácidos que forman parte de las

    proteínas son de forma L

    Con 2 C* Ile (isoleucina) y Trh (treonina) 

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    5/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    5Eva Palacios Muñoz

    16.- Enlace peptídico. Péptidos y proteínas

    2. 3. 2. PROTEÍNAS: ENLACE PEPTÍDICO Y PEPTIDOSENLACE PEPTÍDICO:Unión de dos aminoácidos. (Importante)DEFINICI N Unión covalente (enlace amida)entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el amino del siguiente, perdiendo una molécula de agua (y

    formando un dipéptido)

    REACCI NQUÍMICA Se unen el C (del COOH) con el N (del NH2) del segundo aminoácido. H2N-CHR-COOH + H2N-CHR’-COOH == H2N-CHR-CO-HN-CHR’-COOH + H2O PROPIEDADES Es un enlace covalente C-N  Es más corto que la mayoría de los

    enlaces C-N Posee cierto carácter de enlacedoble

     No puede girar libremente

    Los 4 átomos (C = O y N- H) sehallan en un mismo plano

    Mantienen distancias y ángulos fijos.Sólo pueden girar algo los enlaces del C alfa (C- C y C- N)

    PEPTIDOS:Polímeros hidrolizables que por hidrólisis (reacción contraria al enlace peptídico) total originan aminoácidos

    DEFINICI N Compuestos formados por la unión de aminoácidos (residuos) por enlace peptídico

    CLASIFICACI N Según el nº de aa Oligopéptidos Contienen de 2 a 9 residuos DipéptidosTripéptidos

    Polipéptidos Contienen más de 10 residuos

    CARACTERES Presentan 2 extremos N-terminal Amino terminal Se empiezan a numerar los residuos por esteextremo.

    C-terminal Carboxilo terminal

    FUNCIONES Hormonal OxitocinaInsulinaGlucagón

    Transportadora Glutatión Transporta aminoácidos hacia el exterior de las células

    Antibióticos Valinomicina

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    6/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    6Eva Palacios Muñoz

    17.- Niveles de organización de las proteínas: estructura primaria (secuencia de aminoácidos), secundaria (α-hélice y β-laminar ), terciaria (enlaces que estabilizan la estructura, proteínas globulares y fibrosas) y cuaternaria (hemoglobina).

    2. 3. 3. PROTEÍNAS: La forma de las proteínas, responsable de su función, se debe a su secuencia (orden de aa en la cadena) y organización tridimensional o estructura.ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS: Disposición en el espacio de las moléculas proteicas. La estructura primaria determina la secundaria y la terciaria.

    TIPOS DEESTRUCTURAS

    PROTE NAS QUE LASPRESENTAN

    DEFINICI N TIPOS CARACTERES TIPO DE ENLACES QUEESTABILIZAN

    EJEMPLOS

    PRIMARIA Todas Secuencia de aminoácidos

    de la proteína

    La secuencia de una proteína

    se escribe como los péptidos(desde el extremo N- terminalal extremo C-terminal)

    SECUNDARIA Proteínas filamentosas(sin estructura terciaria)y segmentos de muchas proteínas globulares.

    Disposición de la secuenciade aminoácidos o estructura primaria en el espacio

    hélice Se forma por enrollamientohelicoidal de la estructura primaria.(3,6 aa/ vuelta)

    Enlaces o puentes de Hintracatenarios

    Entre 2 aa: el –  CO de un aa yel –  NH2 del 4ºaa

    Hélice de colágeno Se forma por enrollamientohelicoidal de la estructura primaria, pero es másalargada(3 aa/ vuelta)

     No se pueden formar fácilmentelos puentes de H intracatenarios,debido a la abundancia de aa conR de gran tamaño (Prolina ehidroxiprolina)

    Colágeno (asociación de 3hélices)

    Conformación olámina plegada

    Cadena en zig-zag(conservan su estructura

     primaria)

    Puentes de Hintercatenarios

    Entre cadenas(No hay

     puentes de Hintracatenarios)

    Proteínas filamentosas comola .- queratina de la seda o

    fibroína.

    TERCIARIA ¡Sólo presentan estructuraterciaria las proteínasglobulares!

    Disposición de la estructurasecundaria de un polipéptido(plegamiento sobre símismo para adoptar formaglobular).

    Tramosrectos

    hélice olámina plegada  

    La forma globular permite susolubilidad en agua ydisoluciones salinas y, portanto, sus funciones biológicas.

    Enlaces entre los radicales R delos aa por:

    Proteínas globulares como lasglobulinas

    “Codos”  Sin estructuradeterminada

    Covalentefuerte:Puentedisulfuro

    Débiles:

    Puentes de HFuerzas de Vander Waals.Interaccionesiónicas ehidrofóbicas.

    Dominios estructurales:combinaciones de -hélice olámina plegada estables, globulares, que sonmonómeros de varias proteínas globulares.

    CUATERNARIA ¡Sólo la presentan las proteínas complejas!

    Unión de varias cadenas polipeptídicas (subunidadeso protómeros) para formarun complejo proteico.

    Unión débil de protómeros

    Puentes de HFuerzas de Vander Waals

    Dímerostetrámeros polímeros

    2 protómerosHemoglobina,Cápsida viral

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    7/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    7Eva Palacios Muñoz

    ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS: (muy completa) Es la disposición en el espacio que adoptan estas moléculas. Todas las proteínas tienen, al menos, estructura primaria y secundaria.Las proteínas globulares tienen primaria, secundaria y terciaria. Todas las proteínas pueden tener e. cuaternaria. La estructura primaria determina la secundaria y la terciaria.  

    TIPOS DEESTRUCTURAS/ Enlaces

    GRADO DEORGANIZACIÓN

    DEFINICI N TIPOS CARACT RES TIPO DE ENLACES(QUE MANTIENEN ESTA ESTRUCTURA)

    EJEMPLOS

    PRIMARIA

    (Enlaces peptídicos) 

    Secuencia Secuencia lineal de

    aminoácidos de la proteína

    La secuencia de una proteína se

    escribe como los péptidos (desde elextremo N- terminal al C-terminal)

    Enlaces peptídicos  Los aa que componen la

     proteína y en el orden:Ala- Gly- Ile…. SECUNDARIA(Puentes de H)

    Conformación(formatridimensional)

    ¡Sólo proteínasfilamentosas ysegmentos demuchas proteínasglobulares!

    Disposiciónespacial de lasecuencia deaminoácidos oestructura primariaen el espacio

    élice- Se forman porenrollamientohelicoidal de laestructura primaria.

    3,6 aa/ vuelta Enlaces o puentesde H intracatenarios 

    Entre el –  CO de un aay el –  NH2 del 4º aa

    Ej.- queratina

    (Hélice de colágeno) Es más alargada(3 aa/ vuelta)

    Los enlaces o puentes de H no se pueden formarfácilmente debido a

    Abundancia de aa conR de gran tamaño(Prolina ehidroxiprolina)

    Una molécula de colágeno =asociación de 3 hélices

    Hoja plegada  (Conformación olámina plegada)

    Cadena en zig-zag(conservan su estructura primaria enzig-zag)

    Hay puentes de H intercatenarios 

    ¡No hay enlaces o puentes de Hintracatenarios!

    Proteínas filamentosas(sin estructura terciaria)Ej .- queratina de la seda ofibroína.

    TERCIARIA

    (Enlaces (covalentes o nocovalentes)entre los radicales R  de losaa)

    Conformación

    ¡Sólo presentanestructuraterciaria las proteínasglobulares!

    Disposición de la

    estructurasecundaria de un polipéptido.

    Plegamientoespacial sobre símismo para adoptarforma globular.

    Tramos

    rectos

    hélice

    o hoja plegada   ¡La forma globular (interior apolar yexterior hidrófilo) permite susolubilidad en agua y disolucionessalinas y, por tanto, sus funciones biológicas (enzimática, hormonal,transportadora)!.

    Enlaces entre los

    radicales R  de losaa

    Puente disulfuro

    (covalente)Puentes de H.Fuerzas de Van derWaalsInteracciones iónicas ehidrofóbicas (nocovalentes).

    Ej. globulinas

    Dominios estructurales:Unidades estructurales confunciones específicas. Soncombinaciones de -hélice olámina plegada estables, globulares, que sonmonómeros de varias proteínas globulares. Son“clichés estructurales” deelevada eficacia biológica.

    “Codos”  Sinestructuradeterminada

    CUATERNARIA(Uniones débiles,no covalentes de lassubunidades) 

    Asociación

    ¡Sólo la presentanlas proteínas

    complejas,(fibrosas oglobulares)!

    Unión de variascadenas polipeptídicas(subunidades o

    monómeros o protómeros) paraformar un complejo proteico

    Unión débil de protómeros  por:

    Puentes de H.Fuerzas de Van derWaals

    Dímeros (2 protómeros)trímeros (colágeno)tetrámeros (hemoglobina

    ) polímeros (cápsida viral)

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    8/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    8Eva Palacios Muñoz

    PROTEÍNAS FILAMENTOSAS

    TIPOS RICAS EN ENLACES PROPIEDADES ESTRUCTURA SECUNDARIA EJEMPLOS

    ALFA-QUERATINAS

    Cys 22% Puentes disulfurotransversales entrecadenas polipeptídicasadyacentes

    Puentes de Hintracatenarios

    Se estiran cuandose calientan(pelo...).Forma estirada esinestable

    héliceLas cadenas peptídicas sehallan retorcidas oarrolladas de formadiferente (al estirar la lanay el pelo, se parecían a la queratina)

    Duras y frágiles Cuernos, uñas10-14% Haces de

    macrofibrillas-fibrillas más delgadas-haces paralelos defilamentos proteicos

    Blandas y flexibles Piel, pelo y lana

    BETA-QUERATINAS

     No contienen Cys No poseen puentesdisulfuro transversales

    Puentes de Hintercatenarios

     No se estirancuando se calientan

    Lámina plegada Fibroína de la sedaHilo de arañasEscamas, garras y picos de reptiles yaves

    COL GENO Prolina eHidroxiprolina

    Triple héliceLas fibrillas de colágenose hallan dispuestas de

    modo diferente según seala función:

    Tendones: haces paralelos- estructurasmuy resistentes; pero poca o nulacapacidad de estiramiento.

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    9/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    9Eva Palacios Muñoz

    18.- Propiedades de las proteínas: solubilidad, des y renaturalización. Clasificación de las proteínas (holo y heteroproteínas) y función de las mismas(transportadora, reserva, estructural, enzimática, hormonal, defensa, contráctil).

    2. 3. 4. PROPIEDADES DE LAS PROTEINAS (II): Dependen básicamente de la naturaleza de los radicales R

    PROPIEDADES CAUSAS CONSECUENCIAS EJEMPLOS

    SOLUBILIDAD Depende de la proporción de aacon radicales polares

    Los grupos -R polares o hidrófilos se hallanhacia fuera y

    Las proteínas se rodean de una capade agua que impide su precipitación

    Proteínas filamentosas(estructurales)

    Insolubles

    Forman puentes de H Proteínas globulares(dinámicas)

    Solubles

    DESNATURALIZACI N(pérdida de la estructura terciaria ycuaternaria)

    Reversible(renaturalización)

    Cambios de:-pH-Concentración- Temperaturaagitación molecular

    Rotura de los enlacesque mantienen lasestructuras secundarias(a veces), terciarias ycuaternarias

    Disminuye su solubilidad: precipitación

    Proteínas globulares(ovoalbúmina, etc)----Proteínas filamentosas

    Irreversible Pierde su forma nativa (la másestable) y pasa a forma filamentosa

    Pierde su actividad biológica

    ESPECIFICIDAD De función Posición de determinados aa de su secuencialineal Pérdida de algunos aaPérdida de la funciónDe especie Hay proteínas exclusivas de cada especie y

    Proteínas homólogas (hacen = función enespecies diferentes; pero son diferentes)

    Por eso puede haber rechazo entrasplantes de órganos

    CAPACIDAD AMORTIGUADORA(comportamiento anfótero)

    Sus aa son anfóterosSe pueden comportar como ácidos o como bases

    Son disoluciones tampón oamortiguadoras, es decir,amortiguan las variaciones del pHdel medio

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    10/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    10Eva Palacios Muñoz

    2. 3. 4. PROPIEDADES DE LAS PROTEINAS (muy completo): Dependen básicamente de su composición química (la naturaleza de los radicales R) y su estructura.

    PROPIEDADES DEFINICI N TIPOS CAUSAS CONSECUENCIAS EJEMPLOSSolubilidad Capacidad de disolverse en

    agua, que depende del pH, Tª,salinidad, etc.

    Insolubles Depende de los aa con radicales polaresque, al ionizarse, establecen puentes deH con el agua

    Las proteínas se rodean de una capade agua que impide su precipitación.

    Las proteínas son macromoléculas, por lo que forman disolucionescoloidales.

    Proteínasfilamentosas(estructurales)

    Insolubles

    Solubles Proteínasglobulares(dinámicas)

    Solubles

    Desnaturalización Pérdida de su configuraciónespacial característica (de suforma nativa y adopción de unaforma al azar) debido a agentesfísico-químicos y, pérdida de suactividad.

    Reversible(renaturalización)

    Cambios de:-pH-Concentración- Temperaturaagitaciónmolecular

    Rotura de los enlacesque mantienen lasestructurassecundarias (a veces),terciarias ycuaternarias

    Disminuye su solubilidad: precipitan

    Coagulación por calor de laclara del huevo:

    Proteínas globulares(ovoalbúmina, etc)-- Proteínas filamentosas

    Irreversible Pierde su forma nativa (la másestable) y pasa a forma filamentosa

    Pierde su actividad biológica (nodepende de su secuencia

     polipeptídica, sino de suconfiguración tridimensional)Especificidad Las proteínas son específicas, es

    decir, se diferencian por lasecuencia polipeptídica (adiferencia de glúcidos ylípidos), por eso hay un gran polimorfismo proteico

    De función Hay aa que determinan la conformaciónespacial y su alteración produce patologías

    La pérdida de algunos aa =>Pérdida de la función

    La anemia falciforme es unaenfermedad hereditariadebida al cambio de sólo unaa de la Hb

    De especie Hay proteínas exclusivas de cadaespecie (e incluso de individuo) yProteínas homólogas (hacen = funciónen especies diferentes; pero sondiferentes)

    Por eso puede haber rechazo entrasplantes de órganos ytransfusiones sanguíneas

    Capacidadamortiguadora

    Comportamiento anfótero (sondisoluciones tampón o

    amortiguadoras, es decir,amortiguan las variaciones del pH del medio)

    Sus aa son anfóteros, es decir,se pueden comportar como ácidos o

    como bases (liberan o toman H+)

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    11/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    11Eva Palacios Muñoz

    Clasificación de las proteínas (holo y heteroproteínas) y función de las mismas (transportadora, reserva, estructural, enzimática, hormonal, defensa,contráctil).

    CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS

    CLASE(composición) SUBCLASES EJEMPLOS FUNCI N

    HOLOPROTE NAS(sólo aminoácidos)

    Proteínas globulares Histonas EstructuralAlbúminas Transporte y reserva de

    aminoácidosGlobulinas Anticuerpos

    Proteínas filamentosas Queratina EstructuralColágenoMiosina Contracción muscularElastina Estructural

    HETEROPROTE NAS

    (aminoácidos y otrasmoléculas denominadasgrupo prostético)

    Cromoproteínas

    ( grupo prostético es un pigmento)

    Porfirínicas Hemoglobina Transporte de oxígeno

    Mioglobina No porfirínicas Hemocianina

    Rodopsina VisiónGlucoproteínas(glúcido)

    Hormona estimulante del folículoHormona luteinizante Glucoproteínasde membranaInmunoglobulinasMucusLíquido sinovial, etc.

    Biocatalizadores, etc.

    Lipoproteínas

    (ácidos grasos)

    Lipoproteínas sanguíneas Transporte

     Nucleoproteínas(ácidos nucleicos)

    Asociaciones ADN- histonas Regulación genética

    Fosfoproteínas(ácido ortofosfórico)

    Caseína, vitelina Reserva de aminoácidos

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    12/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    12Eva Palacios Muñoz

    2. 3. 5. CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS Y FUNCIONES (II)

    Sus funciones más importantes son la estructural y enzimática; pero también transporte, almacenamiento, movimiento, reserva, defensa, protección, recepción y transmisión deestímulos, regulación hormonal y control del crecimiento y diferenciación.

    CLASE COMPOSICI N TIPOS CARACTERES/GRUPO PROSTÉTICO

    EJEMPLOS CARACTER STICAS/ TIPOS LOCALIZACI N FUNCI N

    HOLOPROTEÍ

     NA

    S(proteínassimples)

    Sólo aminoácidos Proteínas globulares Solubles en agua y confunciones dinámicas

    Histonas Básicas Asociadas a losácidos nucleicos

    Estructural

    Albúminas Ovalbúmina Clara de hiuevo Transporte yreserva deaminoácidos

    Lactalbúmina LecheSer albúmina Sangre

    Globulinas Ovoglobulina Clara de hiuevo

    Anticuerpos

    Lactoglobulina Leche

    Seroglobulinas Sangre

    Proteínasfilamentosas

    Insolubles en agua y confunciones estructurales y de protección. Casi sólo en

    animales.

    Queratina Muy resistente a sustancias químicas Epidermis devertebrados

    Estructural

    Colágeno Muy resistente a tracción Tejidos conectivos Estructural

    Miosina Contráctil Músculos ContracciónmuscularElastina Muy elástica Vasos sanguíneos Estructural

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    13/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    13Eva Palacios Muñoz

    2. 3. 5. CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS Y FUNCIONES (II)

    CLASE COMPOSICI N TIPOS CARACTERES/G. PROSTÉTICO

    EJEMPLOS CARACTER STICAS/TIPOS

    LOCALIZACIÓN

    FUNCI N

    HETEROPROTEÍ

     NAS

    Aminoácidos yotras moléculasdenominadasgrupo prostético(G.P.)

    Cromoproteínas(su grupo prostético es un pigmento osustanciacoloreada)

    Las másimportantestienen un catiónmetálico

    Porfirínicas

    (porfirina o anillotetrapirrólico ++ catión metálico)

    HemoglobinaCon grupo prostéticollamado hemo(ferroporfirina = porfirina + Fe2+)

    Pigmento respiratorioformado por: 4 cadenas polipeptídicas globulares(globinas) + 4 grupos hemo

    Sangre devertebrados

    Transporte deoxígeno

    Mioglobina Con 1 cadena polipeptídica ++ grupo prostético hemo

    Músculos Transporte deoxígeno

    Citocromos Interconversión de Fe 2+ aFe3+

    Transporte de e- enrespiración celular

     No porfirínicas Hemocianina Con metal (Cu) Pigmento respiratorio dealgunos invertebrados

    En “sangre” dealgunosinvertebrados

    Transporte deoxígeno

    Rodopsina Sin metalSu G. P. deriva de Vit A

    Pigmento fotosensible Retina Visión

    Glucoproteínas Glúcido Glucoproteínas de membrana Receptores

    Mucus Digestivo,

    respiratorio

    Protección

    Hormonasgonadotróficas

    Hormona estimulantedel folículo (FSH)Hormona luteinizante(LH)

    Biocatalizadora

    Peptidoglicanos Paredes bacterianas

    Protección

    Inmunoglobulinas o anticuerpos Defensiva anteantígenos

    Lipoproteínas cidos grasos Lipoproteínas sanguíneas Transporte

     Nucleoproteínas cidos nucleicos Asociaciones ADN- histonas Regulacióngenética

    Fosfoproteínas cido ortofosfórico Caseína, vitelina Reserva deaminoácidos

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    14/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    14Eva Palacios Muñoz

    2. 3. 5. CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS Y FUNCIONES (muy completa)CLASE COMPOSICI N TIPOS CARACTERES/

    GRUPO PROSTÉTICOEJEMPLOS CARACTER STICAS/

    TIPOSLOCALIZACI N FUNCI N

    HOLOPROTEÍ

     NAS

    (proteínassimples)

    Sólo aminoácidos Proteínas globulares Solubles en agua y confunciones dinámicas

    Histonas Básicas Asociadas a losácidos nucleicos

    Estructural

    Albúminas Ovalbúmina clara de hiuevo Transporte yreserva deaminoácidos

    Lactalbúmina leche

    Seralbúmina sangreGlobulinas Ovoglobulina clara de hiuevo

    Anticuerpos

    Lactoglobulina leche

    Seroglobulinas sangre

    Proteínasfilamentosas

    Insolubles en agua y confunciones estructurales y de protección. Casi sólo enanimales.

    Queratina Muy resistente epidermis devertebrados

    Estructural

    Colágeno Muy resistente tejidos conectivos EstructuralMiosina Contráctil Músculos Contracción

    muscularElastina Muy elástica vasos sanguíneos Estructural

    HE

    TEROPROTEÍ

     NAS

    Aminoácidos yotras moléculas

    denominadasgrupo prostético

    Cromoproteínas(El grupo prostético

    es un pigmento)

    Porfirínicas(porfirina o anillo

    tetrapirrólico +catión metálico)

    Hemoglobina

    Con grupo prostéticohemo

    Pigmento respiratorioformado por 4 cadenas

     polipeptídicas globulares(globinas) + 4 grupos hemo(ferroporfirina)

    en sangre devertebrados

    Transporte deoxígeno

    Mioglobina Con 1 cadena polipeptídica+ grupo prostético hemo

    en músculos Transporte deoxígeno

    Citocromos Interconversión de Fe 2+ aFe3+

    Respiracióncelular

     No porfirínicas Hemocianina Con metal(Cu)

    Pigmento respiratorio dealgunos invertebrados

    “sangre” dealgunosinvertebrados

    Transporte deoxígeno

    Rodopsina Sin metal Pigmento fotosensible Retina VisiónGlucoproteínas Glúcido Hormona estimulante del

    folículoHormona luteinizanteGlucoproteínas demembranaInmunoglobulinasMucusLíquido sinovial, etc.

    Biocatalizadores,etc.

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    15/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    15Eva Palacios Muñoz

    Lipoproteínas cidos grasos Lipoproteínas sanguíneas Transporte

     Nucleoproteínas cidos nucleicos Asociaciones ADN-histonas

    Regulacióngenética

    Fosfoproteínas cido ortofosfórico Caseína, vitelina Reserva deaminoácidos

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    16/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    16Eva Palacios Muñoz

    FUNCIONES DE LOS PRÓTIDOS

    FUNCIONES EJEMPLOSEST TICAS ESTRUCTURAL A nivel celular Glucoproteínas de membrana

    Microtúbulos del citoesqueleto, cilios y flagelos

    HistonasA nivel histológico Queratina, elastina, colágeno.

    RESERVA Ovoalbúmina, vitelina

    ACTIVAS FISIOLÓGICA CONTRÁCTIL Actina y miosinaTubulina, dineína, flagelina

    HORMONAL Insulina,Tiroxina,Hormona de crecimiento.

    DEFENSA Proteínas reguladoras del pH

    TRANSPORTE A nivel celular PermeasasA nivel sanguíneo Pigmentos respiratorios

    SeroalbúminaTransferrinaLipoproteínas

    REGULACIÓN GENÉTICAENZIM TICA O CATALIZADORA Tripsina, ribonucleasa,

    Catalasa, peroxidasa, citocromosINMUNITARIA Inmunoglobulinas,

    Toxinas.

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    17/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    17Eva Palacios Muñoz

    19.- Concepto de Biocatalizador. Enzimas: Definición y características (actividad y especificidad enzimática). Factores que regulan la actividad enzimática(concentración de sustrato, Tª, pH, inhibidores y cofactores). Las vitaminas: Definición, clasificación (hidrosolubles y liposolubles) y función comocoenzimas. 

    ENZIMAS:

    BIOCATALIZADORES O CATALIZADORES BIOLÓGICOS:

    Sustancias químicas orgánicas que aumentan la velocidad de reacción (catalizan) las reacciones biológicasCATALIZADORES NO BIOLÓGICOS

    ENZIMAS

    SEMEJANZAS Función Aumentan (aceleran) la velocidad de reacción. Energía de activación Disminuyen la energía de activación necesaria para llegar al estado de transición.

    ¿Se consumen? No se consumen durante la reacción, sino que se recuperan intactas al final del proceso.Cantidad necesaria Se requieren cantidades muy pequeñas para acelerar la reacción.

    DIFERENCIAS Especificidad - Son muy específicas Actúan sólo en una reacción determinada, (para cada sustrato y paracada reacción)

    Tª a la que actúan - Actúan a Tª ambiente  Se desnaturalizarían a altas temperaturas

    Actividad - Son muy activas  Aumentan la velocidad de la reacción hasta más de un millón de veces(mucho más que los catalizadores no biológicos)Peso molecular - Tienen un peso

    molecular muy elevado --

    TIPOS DE BIOCATALIZADORESTIPOS COMPOSICI N QU MICA PROPIEDADES

    (SOLUBILIDAD)¿LOS PODEMOS SINTETIZAR

    LOS ANIMALES?¿C MO ES SU

    SÍNTESIS?ACTUACI N

    ENZIMAS Proteínas globulares Solubles en agua,difunden fácilmente en loslíquidos orgánicos.

    Sí, son sintetizadas por elorganismo

    Como cualquier proteína, pues vancodificadasgenéticamente 

    Catalizan de forma específicadeterminadas reacciones bioquímicas uniéndose a la molécula a transformar  (S) 

    ARN (ribozimas)  - - -

    VITAMINAS Glúcidos o lípidos sencillos Hidrosolubles yliposolubles

     No, hay que obtenerlas en la dieta  _ Actúan como coenzimas 

    HORMONAS Proteínas o esteroides, generalmente.Derivados de aminoácidos o deácidos grasos

    Sí Son sintetizadas englándulas endocrinas yvertidas al mediointerno (sangre)

    Son mensajeros químicos.Sólo actúan en su órgano blanco o diana (receptoresespecíficos)

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    18/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    18Eva Palacios Muñoz

    Enzimas: Definición y características (actividad y especificidad enzimática). Factores que regulan la actividad enzimática (c oncentración de sustrato, Tª, pH, inhibidores y cofactores).

    3. 1. ENZIMAS: DEFINICIÓN Y CARACTERÍSTICAS.Son catalizadores orgánicos coloidales, de naturaleza proteica, producidos por los seres vivos.Son proteínas globulares (salvo ribozimas), solubles en agua y difunden fácilmente en los líquidos orgánicos.

    TIPOS DE ENZIMAS POR SU ESTRUCTURA: COFACTORES ENZIMÁTICOSTIPOS DE ENZIMAS COMPOSICI N UNIONES DECOFACTORES Y

    ENZIMAS

    TIPOS DECOFACTOR

    DEFINICI N/PROPIEDADES

    COENZIMAS EJEMPLOS DEHOLOENZ.

    TIPOS CLASES EJEMPLOS

    1.Estrictamente proteicas Una o más cadenas  polipeptídicas

    - - - - - - -

    2.HOLOENZIMAS == Apoenzima ++ Cofactor

    Apoenzima(parte proteica)

    - - - -

    Cofactor(parte no proteica)

    Débil 1.Activadoresinorgánicos 

    Ión metálico u oligoelemento  Mg2+ Quinasas

    2.Coenzimas  Moléculas orgánicas

    complejas.Son inespecíficas (un coenzima puede actuar como cofactor demuchas apoenzimas diferentes.Ej. ATP).

    Se alteran durante la reacción; pero luego se regeneran yvuelven a ser funcionales.

     Nucleótidos Adenosín-

    fosfatos 

    ATP

     Nucleótidos yderivados deVitaminas 

    Piridín-nucleótidos

     NAD NADP

    Flavín-nucleótidos

    FMNFAD

    -Coenzima A

    Derivados deVitaminas 

    - Derivados deVit B12

    Fuerte (covalente):el cofactor se llama

    grupo prostético 

    3.Grupos prostéticos 

    Grupo hemo (ferroporfirina

    = porfirina +Fe2+) 

    Citocromos(poseen un grupo

     prostéticoferroporfirínicoque actúa comocofactor)

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    19/30

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    20/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    20Eva Palacios Muñoz

    Enzimas: Definición y características (actividad y especificidad enzimática). Factores que regulan la actividad enzimática (c oncentración de sustrato, Tª, pH, inhibidores y cofactores).

    ENZIMAS. ACTIVIDAD ENZIMÁTICA. MECANISMO DE ACCIÓN: E + S = ES = EP = E + P Nº DE

    SUSTRATOS /REACCIÓN

    MECANISMO DE ACCI N

    1º. INICIACI N 2º. TRANSFORMACI N 3º. FINALIZACI N

    Un sustrato (S)

    E + S = ES = E + P

    1º- Fijación al sustrato en su superficie(adsorción)2º - Unión del S al E mediante enlacesdébiles (S + E)

    Se debilitan los enlaces delsustrato 3º. Formación delcomplejo enzima-sustrato (ES)

    4º. Formación delcomplejo enzima –  producto (EP)

    5º. Liberación de la enzima intacta(E) y el producto (P)

    Se requiere mucha menor  energía para llegar al complejoactivado(C. A.)

    Dos sustratos (A, B)

    EA + B = C + D

    E

    Mecanismonormal

    1.Fijación de los dossustratos en su superficie(adsorción)

    Aumenta la probabilidad deque se encuentren y reaccionen los sustratos

    Complejo ABE Complejo CDE Liberación de la enzima intacta (E)y los productos (C y D)

    Mecanismo“ping- pong” 

    1.Fijación de un S primero y después, elotro

     _ Complejo AE yliberación de C y E

    Complejo BE yliberación de D y E

    TIPOS DE ENZIMAS POR SU ACTIVIDADTIPOS DEENZIMAS

    DEFINICI N EJEMPLO

    Zimógenos o proenzimas

    Se producen de forma inactiva  y, por hidrólisis parcial, se transforman en la forma activa.Sólo son activas cuando actúan sobre ellas otras enzimas o iones.

    Pepsinógeno (inactivo) ----HCl---->  pepsina (activa)

    Isoenzimas Enzimas que realizan la misma función  Lactato deshidrogenasa (forma ácido láctico a partir de pirúvico)

    En músculoesquelético 

    Tiene una afinidad por el S, por tanto > velocidad

    Pero en distintos órganos (o en diferentesmomentos de la vida) tienen distintas las:

    Formas molecularesVmáx y KM 

    En miocardio  Tiene una> KM

    < velocidad

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    21/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    21Eva Palacios Muñoz

    Enzimas: Definición y características (actividad y especificidad enzimática). Factores que regulan la actividad enzimática (c oncentración de sustrato, Tª, pH, inhibidores y cofactores).

    MECANISMO DE ACCIÓN DE LAS ENZIMAS. REACCIÓN ENZIMÁTICA Y SU CINÉTICA:Estudio de la velocidad de las reacciones enzimáticas que se define como la cantidad de materia transformada en función del tiempo y se mide por la desaparición de un S ocoenzima o por la aparición del P, en función del tiempo.La representación gráfica de la cinética enzimática suele ser una hipérbola: la velocidad de la reacción aumenta de forma lineal hasta la saturación de la enzima.

    CONSTANTES/ OTROS DEFINICI N EXPLICACI NVmáx Velocidad máxima que alcanza la reacción enzimática Sucede cuando hay

    saturación de la enzima Todas las moléculas de la enzima estánocupadas por moléculas de sustrato

    Constante de Michaelis-Menten(Km)

    Concentración del S para la cual la velocidad de la reacción es lamitad de la Vmáx.-> La Km indica la afinidad del E por su S(cada enzima posee una Km característica para cada S).

    La Km se puede determinar gráficamente.

    A < KM > Afinidad hay entreel S y la E

    Son inversamente proporcionales

    > Velocidad(> Eficacia catalítica)

    Ecuación de Michaelis-Menten V = Vmáx . (S)/ KM + (S) Esta ecuación permite calcular la velocidad de la reacción en función de lasdistintas concentraciones del S 

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    22/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    22Eva Palacios Muñoz

    Enzimas: Definición y características (actividad y especificidad enzimática). Factores que regulan la actividad enzimática (co ncentración de sustrato, Tª, pH, inhibidores y cofactores).

    PROPIEDADES DE LAS ENZIMASPROPIEDADES TIPOS DEFINICI N GRADOS DE

    ESPECIFICIDAD¿LA ENZIMA RECONOCE EJEMPLO

    UN TIPO DEMOLÉCULAS?

    UN TIPO DEENLACE?

    ENZIMA SUSTRATO

    Especificidad de lacatálisis enzimática De acción La enzima sólo cataliza una determinada reacción   _ _ _ Oxidación de un aa, … 

    De sustrato  La enzima sólo actúa sobre undeterminado sustrato

    Especificidad absoluta (la más específica)

    Sí, sólo un sustrato determinado 

     _ Ureasa  Urea

    Especificidad de grupo (más amplia)

    Sí, un tipo de moléculas que tengan unacaracterística estructuralcomún

     _ Quimiotripsina(hidrolizaenlaces peptídicosdiferentes)

    Proteínas conaa aromáticos

    Especificidad de clase(la menos específica)

     _ Sí,independientementedel tipo de

    molécula 

    Fosfatasas(separanfosfatos de

    cualquier S)

    Grupos fosfato

    Reversibilidad - Un enzima cataliza por igual lareacción (en ambos sentidos). Nocambia la cte. de equilibrio.

    Eficacia - Una sola molécula de enzima puede catalizar la reacción de milesde moléculas de S

    Gran poder  catalítico 

    - Superior al de catalizadores no biológicos (multiplica la v por 1millón o más)

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    23/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    23Eva Palacios Muñoz

    6. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE LAS REACCIONES O REGULAN LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA:(Concentración de sustrato, Tª, pH, inhibidores y cofactores) (Importante) La velocidad de la reacción varía con la concentración del E y del S, y es modificada por las condiciones del medio.

    VELOCIDADDE REACCIÓN

    SUSTRATO (S) TEMPERATURA pH INHIBIDORES

    ¿Qué efecto produceun cambio en cada

    factor?

    Si aumenta la concentración del S->aumenta la velocidad 

    hasta la saturación de la enzima(hipérbola)

    Si aumenta la Tª ->-> Aumenta la movilidad molecular->

    -> Acelera las reacciones químicas.

    Cambia las cargas eléctricas superficiales de las enzimas

    Disminuyen o impidencompletamente la

    actividad de una E.Pueden ser perjudiciales.o beneficiosos.-> Cambia la conformación en estructura terciaria y cuaternaria de la E.->

    -> Altera el centro activo ->-> Cambia su actividad biológica

    1º. Valor < óptimo Aumenta o no Aumenta la velocidad Aumenta la movilidad molecular-> ->Aumenta la velocidad de formación del producto. 

    Desnaturalización -

    2º.Valor óptimo Velocidad máxima Vmáx Cada enzima tiene una Tª óptima a la quesu actividad es máxima Suele ser la Tª corporal de seres vivos: Tªóptima < 50- 60 ºC

    Cada enzima tiene un pHóptimo para el que su eficaciaes máxima 

    -

    3º. Valor > óptimo Se mantiene o cesa Saturación de la E Desnaturalización de las enzimas

     proteicas(pérdida de actividad enzimática)

    Desnaturalización -

    INHIBIDORES ENZIMÁTICOSTIPOS DE

    INHIBIDORESTIPOS DE

    ENLACE I-EEFECTO

    SOBRE EL CENTRO ACTIVOCLASES DE INHIBIDORES

    (REVERSIBLES)(según compitan o no con el S)

    ¿SE UNE EL I ALCENTRO ACTIVO

    DEL E?

    EFECTOS EJEMPLO

    ¿Alteran suestructura?

    ¿Permanece el efecto?

    Irreversibles ovenenos 

    Unión fuerte covalente

    Sí  Sí, el veneno se fijapermanentemente alcentro activo del E

    - S   Inutiliza a la E permanentemente

    El ión cianuro (inhibe a lacitocromoxidasade la respiraciónaerobia)

    Reversibles Unión débil no covalente

     No   No, sólo se impidetemporalmente elfuncionamientonormal del E

    Competitivos Compiten con el S(conformación espacialsimilar al S)

    Disminuyen lavelocidad de lareacción

    Sulfamidas

     No competitivos  No compiten con el S (seunen en otra zona del E)

     No Complejo E-S Impiden la separaciónde E-S y formar el P 

     _

    Otra zona del E Impiden el acceso delS al centro activo

     _

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    24/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    24Eva Palacios Muñoz

    CONTROL DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA:

    La actividad enzimática se puede regular de forma general por variaciones de pH, Tª, etc. ; pero a veces se necesita un control más específico, mediante: efectores alostéricos ymodificaciones covalentes.

    TIPOS DE CONTROL DE LA ACTIVIDAD E. TIPOS EXPLICACI NMuy general 1. Factores que regulan la actividad E

    (Variaciones de pH, Tª, etc.) Más específico 2.Efectores alostéricos 

    (regulación alostérica o alosterismo)Activadores o efectores Suelen ser los S

    Inhibidores Suelen ser los P

    3.Modificaciones covalentes  REVERSIBLES Si se introduce un grupo funcional, fosfato,… 

    IRREVERSIBLES Zimógenos o proenzimas Se producen de forma inactiva y, por hidrólisis parcial,se transforman en la forma activa.

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    25/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    25Eva Palacios Muñoz

    CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS POR LA REACCIÓN CATALIZADA (I) (más sencilla)TIPO REACCIONES

    que catalizanCLASES ACCI N/ EJEMPLOS COENZIMA/TIPO

    DE ENLACEEJEMPLO DE REACCION

    (el signo = indica reacción reversible)I. Oxido-reductasas

    De oxidorreducción deS (transferencia de H,O o e-)

    Un compuesto gana e-(se reduce) y otro loscede (se oxida)

    Las de respiración celularGlu + O2 = CO2 + H2O + Energía(se oxida) (se reduce)

    II. Transferasaso quinasas Transfieren grupos funcionales ( NH2, fosfato)oradicales (salvo el H)de unas moléculas a otrasA-X + B = A + B-X

    Acido aspártico + ácido pirúvico =ácido oxalacético + alanina

    III. Hidrolasas Hidrólisis(rotura de sustratosdiversos mediante elagua disociada en susiones)A-B + H2O =AH + BOH

    Introducen grupos  – OH y -H

    Lipasas nlace éster(ácido + alcohol)

    Grasa + agua = glicerina + 3 ácidosgrasos(Esterasa)

    Carbohidrasas Glucosídicos

    Peptidasas PeptídicosIV. Liasas Rotura o soldadura de S

    sin agua, con liberaciónde grupos químicos.

    Adición de gruposfuncionales (-NH2,CO2, H2O,…) amoléculas quetienen un dobleenlace.

    Descarboxilasas Liberación de CO2 a partir de un S orgánico

    Acido pirúvico = acetaldehído + CO2(Piruvato descarboxilasa)

    V. Isomerasas Isomerización o transformación de moléculasen sus isómeros

    Gliceraldehído- 3- fosfato =Dihidroxiacetona – 3- fosfato(Fosfotriosa isomerasa)

    VI. Sintetasas oligasas

    Síntesis de moléculas (forman enlaces)utilizando la energía de la hidrólisis de ATP 

    A + B + ATP = A-B + ADP + P 

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    26/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    26Eva Palacios Muñoz

    CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS POR LA REACCIÓN CATALIZADA (II) (muy completa) TIPO REACCIONES

    que catalizanCLASES ACCI N/ EJEMPLOS COENZIMA/TIPO

    DE ENLACEEJEMPLO DE REACCION

    (el signo = indica reacción reversible)I. Oxido-reductasas

    De oxidorreducciónde S (transferenciade H, O o e-)

    Un compuesto ganae- (se reduce) y otrolos cede (se oxida)

    Deshidrogenasas Son oxidantes: quitan H (H+y e-) de una molécula

     NAD, NADP Y FADse reducen a NADH2, NADPH2 Y FADH2

    Acido málico + NAD+ = ácido oxalacético+ NADH + H+(Malato- deshidrogenasa)

    Oxidasas oreductasas

    Son reductoras: quitan e- delS y los ceden al oxígeno

    II. Transferasaso quinasas

    Transfieren grupos funcionales oradicales (salvo el H)de unas moléculas a otras

    Transaminasas Transfieren grupos –  NH2 Acido aspártico + ácido pirúvico == ácido oxalacético + alanina

    Transcarboxilasas Transfieren grupos - COOH

    III. Hidrolasas Hidrólisis(rotura de sustratosdiversos medianteel agua)

    Introducen grupos – OH y -H

    Esterasas Lipasas nlace éster(ácido + alcohol)

    Grasa + agua = glicerina + 3 ácidos grasos(Esterasa)

    Fosfatasas Glucosa- 6- fosfato = glucosa + fosfatoCarbohidrasas Sacarasa

    AmilasaGlucosídicos

    Peptidasas TripsinaPepsina

    Peptídicos

     Nucleasas

    IV. Liasas Soldadura o roturade S sin agua. Adición de gruposfuncionales (-NH2,CO2, H2O,…) amoléculas quetienen un dobleenlace.

    Aminasas Adición de –  NH2 a un dobleenlaceCarboxilasas Adición de – COO a un doble

    enlaceAcido pirúvico = acetaldehído + CO2(Piruvato descarboxilasa)

    Hidratasas Adición de H2O a un dobleenlace

    cido fumárico + H2O = ácido málico

    V. Isomerasas Isomerización o transformación demoléculas en sus isómeros

    Gliceraldehído- 3- fosfato =Dihidroxiacetona – 3- fosfato(Fosfotriosa isomerasa)

    VI. Sintetasas oligasas

    Síntesis de moléculas con hidrólisis deATP

    Acetil- CoA = Malonil- CoA(ATP --> ADP + P) 

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    27/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    27Eva Palacios Muñoz

    1. REGULACIÓN ALOSTÉRICA O ALOSTERISMO: Sistema de regulación enzimática muy preciso.

    ENZIMAS ALOSTÉRICAS:DEFINICI N Son las que pueden adoptar dos formas estables diferentes, permitiendo la autorregulación de la actividad enzimática (por el S y el P)

    FUNCI N Catalizan reacciones importantesEJEMPLO La 1ª E (E reguladora) de una ruta metabólica o en puntos de ramificación de las rutas metabólicas) es alostérica.

    CARACTERÍSTICAS DE LAS ENZIMAS ALOSTÉRICAS

    Dos tipos decentros

    1.Centro Activo Allí se une el S 2.Centro Regulador  (centro alostérico) 

    a) Si el centro alostérico está vacío  La E cataliza a v normal.

     b) Si el centro alostérico estáocupado por un ligando o efector  

    Activadores o efectores(suelen ser los S) 

    Cambia la conformación del E deforma más o menos activa

    Acelera o inhibe la reacción

    Inhibidores alostéricos(suelen ser los P) 

    Dos formas Conformación activa  Alta afinidad por el SEstabilizada por activadores

    Regulación porretroinhibición oinhibición feed-back  

    El P final se fija al centro regulador ->-> cambia la configuración de la E (transición alostérica) a la forma inactiva->->inhibe a la E (impide la unión de E al S)

    Conformación inactiva  Baja afinidad por el SEstabilizado por inhibidores alostéricos.

    Regulación porinducción enzimática 

    El S inicial se fija al centro regulador ->-> cambia la configuración de la E (transición alostérica) a la forma activa -> -> activa a la E (favorece la catálisis)

    Estructuracuaternaria(están formadas por variassubunidades)

    Cada protómero del Ealostérico tiene centro/ sregulador / es (allí se puede unir un ligando oactivador)

    Hay cooperativismo o efectocooperativo entre las subunidades

    Permite regulación más rápida y con menor cantidad deactivadores e inhibidores. 

    La unión del S al centro activo de una de las subunidades, facilita la unión del Sa los centros activos de otras subunidades.(El cambio de conformación de este protómero o transición alostérica,se transmite instantáneamente a los otros  protómeros, activándolos) 

    Cinética Es diferente a las demás E: es una sigmoide (no hipérbola) -> Cambio muy grande en la velocidad de reacción (“ley del todo o nada”). 

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    28/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    28Eva Palacios Muñoz

    VITAMINAS: Definición, clasificación (hidrosolubles y liposolubles) y función.

     NOMBRE COENZIMADERIVADO

    FUNCI N (BIOQU MICA, BIOL GICA) ENFERMEDAD CARENCIAL

    Vit C - AntioxidanteCofactor de hidroxilaciónCoenzima en la síntesis de colágeno

    Escorbuto, propensión a infecciones

    B1 (Tiamina) Pirofosfato de tiamina Transferencia de grupos aldehídos Beri-beri (polineuritis)B2 (Riboflavina) FAD, FMN Transferencia de H+ (e-) en la respiración celular Dermatitis, inflamación y agrietamiento de la

    lengua, comisura de boca, etc.B3 (Niacina) NADP+, NAD+ Transferencia de H+ (e-) en oxidaciones y en la respiración celular. Pelagra (dermatitis, diarrea y demencia)B5 ( cido pantoténico) Coenzima A

    (imprescindible en elmetabolismo celular)

    Transferencia de grupos acilo, detoxificador, formación de ácidosgrasos, hormonas y anticuerpos. Antiestrés.

    Palpitación, dolor y quemaduras en pies,alteraciones nerviosas y circulatorias

    B6 (Piridoxina) Fosfato de piridoxal Transferencia de grupos amino en el metabolismo de aa Dermatitis, trastornos del aparato digestivo,convulsiones

    B8 (Biotina, Vit H) Biocitina Transferencia de grupos carboxilos, desarrollo de glándulas sexuales,sebáceas y sudoríparas

    Dermatitis, caída del pelo, anemia

    B9 (Acido fólico) Acido tetrahidrofólico Transferencia de grupos monocarbonados, antianémica, síntesis de

    glóbulos rojos

    Anemia, insomnio, depresión del sistema

    inmunitarioB12 (cobalamina) Coenzima B12 Metabolismo de ácidos nucleicos, formación de glóbulos rojos,síntesis de neurotransmisores

    Anemia perniciosa, trastornos nerviosas,ulceraciones en boca

    A (retinol) 11-cis-retinal Ciclo visual, crecimiento, protección y mantenimiento del tejidoepitelial

    Ceguera nocturna, xeroftalmía, desecaciónepitelial, detención del crecimiento

    DD2 (Ergocalciferol)D3 (Colecalciferol)

    1,2-Dihidroxi-colecalciferol

    Metabolismo del Ca2+, esencial en el crecimiento y mantenimiento dehuesos

    Raquitismo en niños, deformaciones óseas enadultos

    E (Tocoferol) - Inhibe oxidación de ácidos grasos insaturados Envejecimiento celular, impide el crecimientoK (Filoquinona) - Imprescindible en coagulación sanguínea (síntesis de protrombina) Retardo en coagulación sanguínea, hemorragias

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    29/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    29Eva Palacios Muñoz

    1.  VITAMINAS LIPOSOLUBLES

     NOMBRES PROVITAMINAS FUNCI N BIOL GICA Y BIOQU MICA AVITAMINOSIS HIPERVITAMI- NOSIS

    FUENTE

    A (Retinol),(Antixeroftálmica)

    Provitamina A oBetacaroteno

    Ciclo visual,Mantenimiento de epitelios y buenfuncionamiento de todos los tejidos

    Antioxidante: ayuda a evitar el cáncer.Desarrollo de huesos.

    Xeroftalmia, cegueranocturna, alteracionesepiteliales, detención del

    crecimiento.

    Caída del pelo,descamación,Debilidad,

    vómitos

    Vegetales con carotenos (perejil,espinacas, zanahorias, orejonesde albaricoque), mantequilla,

    hígado, huevos, leche de vaca.

    D (Antirraquítica)D2 (Calciferol)

    Ergosterol (D2) y7-deshidrocolesterol(D3)

    Metabolismo del calcio, esencial en elcrecimiento y mantenimiento de huesos ydientes.

    Raquitismo en niños,osteomalacia en adultos,caries, osteoporosis senil.

    Calcificacióncorazón, riñón ehígado

    Mantequilla, leche, yema dehuevo, levadura, cerealesgerminados y aceites vegetales, pescados azules, hígado.

    E (Tocoferol)(Antiestéril)

    Antioxidante (evita la oxidación de ácidos grasosinsaturados y la destrucción de vit. A y C)Previene tumores y retarda el envejecimientocelular.

    Envejecimiento celular.Impide el crecimiento.Trastornos de lareproducción.

    Aceites vegetales prensados enfrío (germen de trigo, girasol,oliva...), semillas, germen detrigo, vegetales de hojas verdes,cacahuetes crudos, nueces, yemahuevo.

    K ( Menadiona)(Naftoquinona)

    (Antihemorrágica)

    Síntesis de protrombina que coagula la sangre. Retardo en la coagulaciónHemorragias

    Vegetales hojas verdes (escarola,lechuga, espinacas), huevos, pescados

  • 8/19/2019 Proteinas Biocatalizadores.web

    30/30

      Tema 2. Biomoléculas compuestas orgánicas: Proteínas y biocatalizadores. PAU Biología. CEA “García Alix” 

    30Eva Palacios Muñoz

    2. 

    VITAMINAS HIDROSOLUBLES NOMBRES COENZIMA FUNCI N BIOL GICA Y BIOQU MICA AVITAMINOSIS FUENTE

    C (Acido ascórbico)(Antiescorbútica)

    Antioxidante (contrarresta la formación denitrosaminas cancerígenas)Coenzima en la síntesis de colágeno (crecimiento yreparación tejidos).Mejora el sistema inmunitario (previene y mejora elresfriado).Favorece la absorción del Fe

    EscorbutoInfecciones respiratorias

    Kiwi, guayaba, fresa, naranja, pimiento rojo, brécol, perejil.

    B1 (Tiamina,)(Antineurítica)(Antiberibérica), vit.del estado de ánimo

    Pirofosfato de tiamina(Descarboxilasas : transferencia degrupos aldehído en el metabolismo deglúcidos y lípidos)

    Ayuda al funcionamiento del sistema nervioso,músculos y corazón.

    Beri-beri,(Polineuritis) yotros trastornos nerviosos

    Levadura de cerveza, germen de trigo, soja(envolturas de cereales y legumbres), pan yarroz integral, frutos secos sin tostar.

    B2 (Riboflavina) FAD y FMN (Deshidrogenasas:transferencia de H+ y e- en larespiración celular)

    Ayuda al crecimiento y a la reproducción.Favorece el buen estado de piel, cabellos y uñas.

    Dermatitis (piel, boca,labios). Seborrea.

    Levadura de cerveza, almendras, germen detrigo,Queso, huevos, champiñones, leche, legumbres,castañas, etc.(Su necesidad aumenta con el estrés). (Las bacterias intestinales evitan grandesdeficiencias).

    B3 (Niacina)(Antipelagrosa)

     NAD+ y NADP+ (Deshidrogenasas:metabolismo de glúcidos y proteínas.

    (Oxidaciones y respiración celular)

    Indispensable en salud del sistema nervioso.Favorece el sistema digestivo.

    Mejora el cutis.

    Pelagra (dermatitis, diarrea ydemencia)

    Levadura de cerveza y germen de trigo, frutossecos (cacahuetes) harina integral de trigo,

    leche, carneB5(Acido pantoténico)

    Coenzima A (imprescindible enmetabolismo celular: transporte degrupos acilos oxidación de ácidosgrasos y pirúvico)

    Detoxificador.Formación de ácidos grasos, hormonas y anticuerpos.Antiestrés.

    Desórdenes de la piel(dermatitis)Alteraciones nerviosas ycirculatorias (anemia).

    En casi todos:yema de huevo, cereales integrales, germen detrigo, frutos secos.

    B6 (Piridoxina) Fosfato de piridoxal (Transaminasas:transferencia de grupos amino en elmetabolismo de aminoácidos).

    Imprescindible en la fabricación de anticuerpos yglóbulos rojos y en la síntesis de ácidos nucleicos.Ayuda a prevenir varias enfermedades nerviosas y de piel.

    Anemia, dermatitisseborreica y trastornos delaparato digestivo.

    Levadura de cerveza, germen de trigo, salvadode trigo, levadura de pan, frutos secos, plátano,carne, vegetales, legumbres y cereales.(Bacterias intestinales)

    B8(Vit H, Biotina)

    Biocitina (Carboxilasas: transferenciade grupos carboxilos)

    Desarrollo de glándulas sexuales, sebáceas ysudoríparas.

    Dermatitis, caída del peloAnemia.

    Levadura de cerveza, yema de huevo, frutasfrescas, frutos secos, leche, arroz integral.

    B9 (Acido fólico) Acido tetrahidrofólico (síntesis de

     bases nitrogenadas de ADN y ARN)

    Antianémica.

    Formación de glóbulos rojos

    Anemia. Insomnio.

    Depresión del sistemainmunitario.

    Levadura, germen y salvado de trigo, escarola,

    cereales, brécol, endibias, espárragos, col, boniato y frutos secos.

    B12 (Cobalamina)(Antiperniciosa)

    Coenzima B12(metabolismo de ácidos nucleicos)

    Formación de glóbulos rojos.Síntesis de neurotransmisores.

    Anemia perniciosa y dañoscerebrales, ulceraciones en la boca.

    Carne, pescado y lácteos, levadura, huevos,algas.