1

1

AMINOACIDOSPROTEINAS Y ENZIMAS

ESTRUCTURA Y CARACTERÍSTICAS

2

AMINOACIDOS

CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES

3

Estructura de los aminoácidosSubunidades monoméricas

ProteínasEnzimasAnticuerposOrganelos y órganos

Carbono alfa (quiral)Sustituyentes diferentesR cadena lateralZwitteriones (iónes hibridosAnfoterosAnfolitos (electrolitos anfóteros)

CCOOH

RH2N H

CCOO-

RH3N

+ H

C

H

R

N+H3

COOH

H+

C

H

R

N+H3

COO-

H+

C

H

R

N+H3

COO-

+1 0 +1 4

Estructura de los aminoácidos20 aminoácidos

Unidos covalentementeAsp = esparragosGlu= gluten (trigo)Tyr= (queso)Gly= (dulce)Lys

CCOO-

H3N+ H

CH2CH2CH2CH2N+H3

12 α

3 β

4 γ5 δ

6 ε

5

Estereoisomeros

Carbono quiral

Configuración tetraédrica

Imágenes no superponibles

(enantiomeros)

Excepto la Glicina

L-aminoácido (α-amino a la izquierda)

D-aminoácido (α-amino a la derecha)

La referencia es el gliceraldehído

CH +NH3

COO-

CH3

C HH3N +

COO-

CH3

L-alanina D-alanina

C HH3N+COO-

CH3

CH N+H3

COO-

CH3

CHO H

COO-

CH2OHCH OH

COO-

CH2OHL-gliceraldehído D-gliceraldehído

Los aminoácidos de las proteínas son L-estereoisomeros, por su actividad biológica en biomoléculas 6

Polaridad de los aminoácidosNO POLARES CON GRUPO R ALIFATICONO POLARES CON GRUPO R ALIFATICO

C

COO-

H

HH3N+ C

COO-

CH3

HH3N+ C

COO-

HH2N+ CH2

CH2 CH2

C

COO-

CH

HH3N+

CH3 CH3

C

COO-

CH2

HH3N+

CHCH3 CH3

C

COO-

CH

HH3N+

CH3

CH2

CH3

C

COO-

CH2

HH3N+

CH2

S

CH3

GlicinaGly (G)

AlaninaAla (A)

ProlinaPro (P)

ValinaVal (V)

LeucinaLeu (L)

IsoleucinaIle (I)

MetioninaMet (M)

POLARES CON GRUPO R NO CARGADOPOLARES CON GRUPO R NO CARGADO

ESTRUCTURA RESTRUCTURA RÍÍGIDAGIDA

C

COO-

CH2

HH3N+

OH

C

COO-

CH

HH3N+

OH

CH3

C

COO-

CH2

HH3N+

SH

C

COO-

CH2

HH3N+

C O

NH2

C

COO-

CH2

HH3N+

CH2

C O

NH2SerinaSer (S)

TreoninaThr (T)

CisteinaCys (C)

AsparaginaAsn (N)

GlutaminaGln (Q)

INTERACCIONES HIDROFOBICASINTERACCIONES HIDROFOBICAS

2

7

Polaridad de los aminoácidosAPOLARES CON GRUPO AROMATICOAPOLARES CON GRUPO AROMATICO

C

COO-

CH2

HH3N+ C

COO-

CH2

HH3N+

OH

C

COO-

CH2

HH3N+

NHC CH

FenilalaninaPhe (F)

TirosinaTyr (Y)

TriptofanoTrp (W)

GRUPOS R CARGADOS POSITIVAMENTEGRUPOS R CARGADOS POSITIVAMENTE

C

COO-

CH2

HH3N+

CH2

CH2

CH2

N+H3

C

COO-

CH2

HH3N+

CH2

CH2

NH

C N+H2

NH2

C

COO-

CH2

HH3N+

N

C NH

LisinaLys (K)

ArgininaArg (R)

HistidinaHis (H)

GRUPOS R CARGADOS GRUPOS R CARGADOS NEGATIVAMENTENEGATIVAMENTE

C

COO-

CH2

HH3N+

COO-

C

COO-

CH2

HH3N+

CH2

COO-

AspartatoAsp (D)

GlutamatoGlu (E)

Debido a que algunos aminoácidos están cargados eléctricamente, pueden tener una, dos o tres desprotonaciones 8

Propiedades y Características asociadas con aminoácidos

6.3-3.53.224.259.672.19147Glu (E)

5.3-3.52.773.659.601.88133Asp (D)

5.1-4.510.7612.489.042.17174Arg (R)

2.3-3.27.596.009.171.82155His (H)

5.9-3.99.7410.538.952.18146Lys (K)

4.2-3.55.659.132.17146Gln (Q)

4.3-3.55.418.802.02132Asn (N)

1.92.55.078.1810.281.96121Cys (C)

5.9-0.75.879.622.11119Thr (T)

6.8-0.85.689.152.21105Ser (S)

1.4-0.95.899.392.38204Trp (W)

3.2-1.35.6610.079.112.20181Try (Y)

3.92.85.489.131.83165Phe (F)

2.31.95.749.212.28149Met (M)

5.34.56.029.682.36131Ile (I)

9.13.85.989.602.36131Leu (L)

6.64.25.979.622.32117Val (V)

5.21.66.4810.961.99115Pro (P)

7.81.86.019.692.3489Ala (A)

7.2-0.45.979.602.3475Gly (G)

Ocurrencia Ocurrencia en proteen proteíínas (%)nas (%)

ÍÍndice de ndice de HidrofobicidadHidrofobicidad

pIpIpKpKRR(grupo R)(grupo R)

pK2pK2 ((--NH3+)NH3+)pK1pK1 ((--COOH)COOH)MrMrAMINOAMINOÁÁCIDOCIDO

No

pola

r G

rupo

R a

lifát

ico

Aro

mat

ico

Pola

r , R

sin

car

gaR

pos

itivo

R p

ositi

vo

9

Espectros de absorción

A=εbC

C

COO-

CH2

HH3N+ C

COO-

CH2

HH3N+

OH

C

COO-

CH2

HH3N+

NHC CH

FenilalaninaPhe (F)

TirosinaTyr (Y)

TriptofanoTrp (W)

10

Reacciones entre aminoácidos

PUENTES DISULFUROPUENTES DISULFURO

C

COO-

CH2

HH3N+

SH

C

COO-

CH2

HH3N+

SH

+

2H+ + 2e-

2H+ + 2e-

COO-

CHH3N+

CH2

S

S

CH2

CH +NH3

COO-

H3N+ CH

R1

C

O

OH + H N

H

CH

R2

COO-

H2O

H2O

H3N+ CH

R1

C

O

N

H

CH

R2

COO-

ENLACE PEPTIDICOENLACE PEPTIDICO

11

Reacciones entre aminoácidos

AMINOTERMINAL

CARBOXILOTERMINAL

Seril-glicil-tirosil-alanil-leucina

H3N+ C

CH2

H

C

O

N

H

OH

C

H

H

C

O

N

H

C

CH2

OH

C

OH

N

H

C

CH3

H

C

O

N

H

C

CH2

CHCH3 CH3

COO-

H

Nomenclatura desde el amino terminal hacia el carboxilo terminal

5

10

15

19

10

5

15

20

+NH3

Phe

Val

Asn

Gln

His

Leu

Cys

COO-Asn

SCys

Tyr

Asn

Gln

Tyr

Leu

Ser

S S

Cys

Val

Ser

Ala

Cys

Cys

Gln

Gln

Val

Ile

Gly

+NH3

Gly

Ser

His

Leu

Val

Glu

Ala

Leu

Cys

Gly

Glu

Arg

Phe

COO-

S

S

S

12

Configuración del enlace peptídico

•Cada enlace peptídico no puede rotar (resonancia), configuración planar

•Los enlaces N-Cα y Cα-C pueden rotar y sus ángulos se llaman Φ(phi) y ψ (psi) respectivamente se encuentran en configuración trans

HH

RR

Cα CCα

CαC

Cα

Cα

O O

NN

NN

H H

H

C

O

C

OH H

H

RR

AminoTerminal

CarboxiloTerminal

1.53 A1.53 A

1.32 A1.32 A

1.24 A1.24 A1.46 A1.46 A

ΦΦ ψψ

ΦΦ ψψ

ΦΦ ψψ

N

C

Cα

H

H

R

Cα

Cα

N

C O

N

O

C

Cα

H HΦΦ

ψψ

Cα NCα

O

H

Cα NCα

H

Oδ-

δ+Cα

O-

H

CαN+

3

13

ESTRUCTURA PRIMARIA

PRIMARIAPRIMARIAEnlaces covalentes entre aminoácidos y su

secuencia.Puentes disulfuroSin disposición espacial

14

Numero de residuos por molécula de proteína

245102Total

233Val

44Tyr

81Trp

238Thr

281Ser

94Pro

64Phe

22Met

1418Lys

196Leu

106Ile

23His

2314Gly

59Glu

103Gln

102Cys

83Asp

155Asn

42Arg

226Ala

QuimotripsinogenoQuimotripsinogenobovinobovino

Citocromo Citocromo ccBovinoBovino

AminoAminoáácidocido

15

ESTRUCTURA SECUNDARIA

(disposiciones espaciales)Hélice αHoja β

16

α-Hélice

Linus Pauling y Robert Corey estructuraron varias proteínas (1930)Astbury encontró que la α-queratina, posee una estructura regular cada 0.54 nm.La disposición de la cadena polipeptídica:

Rigidez del enlace peptídicoLibertad de rotaciónCompactamente enrollado al eje longitudinal de la moléculaLos grupos R sobresalen del esqueleto helicoidal.

17

α-Hélice

H

Cα

R HCα

ON

H

CARBONO

HIDROGENO

OXIGENO

NITROGENO

R

H

H

O

O

R

O O

O

H

H

H

H

C N

CH

Cα

RN

Cα

R

H

N

C

Cα

NC

CαN

CαH

R

R

R

C

NCα

R

H

O

O

N

H

H C

H

Cα

RADICAL

N

C

Cα

H

H

R

Cα

Cα

N

C O

N

O

C

Cα

H HΦΦ

ψψ

18

Hoja β

Segunda conformación (extendida)Fibroína y β-queratinaConformación en zig-zag o plieguesLos enlaces pueden ser intracatenarios o intercatenarios.Los grupos R sobresalen de la estructura zig-zag en direcciones opuestas (alternancia)Las cadenas polipéptídicas adyacentes

ParalelasParalelas: misma orientacion amino-carboxiloAntiparalelasAntiparalelas: orientaciones opuestas del amino-carboxilo.

4

19

Hoja β

20

Codos o giros β

Cα

ON

H

R

RC

O

N CCα

C

O

Cα

CαO

N

Cα

R

N Cα

R

H

R

N

CODO β

N

R

C

O

N C

C

O

Cα

O

NN Cα

R

H

Cα

Cα

Cα

R

H

CODO tipo I (Lys)

21

Representación de RamachandranLos ángulos Φ(phi) y ψ (psi) se repiten en cada residuo.

Muestra los valores permitidos y conformaciones permitidas en la mayoría de los residuos

22

Frecuencia de aminoácidos

α Hélice Conformación β Codos βGluMetAlaLeuLysPheGlnTrpIleValAspHisArgThrSerCysAspTyrProGly

23

Estructuras supersecundarias

Rizosy Lazos

A derechasA derechas A izquierdaA izquierda Giro Giro ββ

BarrilBarril SillaSillaConexiones entre hojas β hacia la derecha

Conexiones entre hojas βhacia la izquierda

Barril βEscalera β

αα--hhéélicelice esquinadaesquinadaAsa Hoja Asa Hoja ββ--αα--hhéélicelice--hoja hoja ββ

Conexiones Conexiones alternadas hoja alternadas hoja ββ

24

ESTRUCTURA TERCIARIA

Relaciones espacialesEstructura tridimensional completa

5

25

Estructura terciaria

Única estructura secundaria de las proteínas fibrosas.Varias estructuras secundarias proteínas globulares (alternadas).El resultado de interacciones de “largo alcance” en la secuencia de aminoácidosOtros aminoácidos promotores de giros:

Pro, Thr, Ser y GlyInteracciones Covalentes, Puentes disulfuro, Interaciones Hidrofóbicas (interiores)

26

Porcentaje de conformación

078Mioglobina (153

1240Lisozima (129)

039Citocromo c (104)

1738CarboxIpeptidasa (307)

3526Ribonucleasa (124)

4514Quimiotripsina (247)

ConformaciConformacióón n ββαα--HHééliceliceProteProteíína (residuos)na (residuos)

*RESIDUOS (%)*RESIDUOS (%)

* El % restante corresponde a cadena aleatoria

27

Proteínas Niveles Estructurales

COO-Asn

SHCysTyrAsnGlnTyrLeuSer

SH

CysValSerAlaCysCysGlnGlnValIleGly

+NH3

S

S

ESTRUCTURAESTRUCTURAPRIMARIA: PRIMARIA:

Secuencia de aminoácidos

ESTRUCTURAESTRUCTURASECUNDARIA: SECUNDARIA: α-helice

ESTRUCTURAESTRUCTURASECUNDARIA: SECUNDARIA: Hoja-β

ESTRUCTURAESTRUCTURATERCIARIATERCIARIAPlegamiento de dominios

ESTRUCTURAESTRUCTURATERCIARIATERCIARIAasociación de dominios o unidades

ESTRUCTURAESTRUCTURACUATERNARIACUATERNARIAAgregados proteicos (conjunto de dominios)

DOMINIOS: (regiDOMINIOS: (regióón n compacta independiente) compacta independiente) y su relaciy su relacióón espacial n espacial global global

28

PROTEINAS

CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES

29

CARACTERISTICAS

En la célulao Estructura celularo Catálisiso ADN proteínas

Macromoléculas abundantes

La estructura tridimensional es única

30

Características

CONFORMACICONFORMACIÓÓNN: : Disposición espacial estableMenor energíaComplicada incógnitaSecuencias de aminoácidos diferentes adoptan estructuras similares y viceversa

PROTEINAS NATIVASPROTEINAS NATIVASLas que se encuentran en su conformación funcional

6

31

Funciones Biológicas

EnzimasEnzimasProteProteíínas de Transportenas de Transporte: hemoglobinaProteProteíínas contrnas contrááctilesctiles: proveen contracción, movimiento: actina, miosina, tubulinaProteProteíínas estructuralesnas estructurales: colageno, elastina, fibroínaProteProteíínas de Defensanas de Defensa: inmunoglobulinas, fibrinógenoProteProteíínas Reguladorasnas Reguladoras: insulina,proteínas G

32

Clasificación estructural

OligomOligomééricaricaProteínas con una sola cadena de aminoácidos. Ribonucleasa

ProtomProtomééricaricaDos o más cadenas de aminoácidos llamadas subunidades. Hemoglobina

33

Proteínas y grupos químicos

ProteProteíínas Sencillasnas Sencillas: sin otros grupos adicionales, solo aminoácidos

ProteProteíínas Conjugadasnas Conjugadas: contienen uno o dos componentes químicos diferentes a los aminoácidos.

Grupo prostético: la parte no aminoácida

34

Proteínas conjugadas

FerritinaDeshidrogenásaCalmodulinaDinitrogenasaPlastocianina

HierroZincCalcioMolibdenoCobre

Metaloproteínas

Succinato deshidrógenasaNuleótidos de flavinaFlavoproteínas

HemoglobinaHemo (ferroporfirina)Hemoproteínas

Caseína de la lecheGrupo fosfatoFosfoproteínas

Inmunoglobulina GGlúcidosGlucoproteínas

β-lipoproteína de la sangreLípidosLipoproteínas

EjemploEjemploGrupo ProstGrupo ProstééticoticoClaseClase

35

Diferencias

Tipo de estructura secundaría única

Diferentes estructuras secundarias

Representan la mas de la mitad del peso corporal

Funciones catalíticas :enzimasFunciones metabólicas: Hormonas

Funciones estructurales (soporte estructura y forma)

Cadenas polipeptídicas plegadas en forma esférica

Cadenas polipeptídicas plegadas en forma de hoja o filamento

ProteProteíínas Globularesnas GlobularesProteProteíínas Fibrosasnas Fibrosas

36

Datos moleculares de algunas proteínas

126,9262,993,000Titina “conectina” (humana)125,628619,000Glutamino sintetasa (E. coli)14,536513,000Apolipoproteína B (humana)54,158450,000RNA polimerasa (E. coli)2972102,000Hexoquinasa (levadura)160968,500Seroalbumina (humana)457464,500Hemoglobina (humana)124522,000Quimotripsinogeno (bovino)324121,600Quimotripsina (páncreas bovino)115316,890Mioglobina (Corazón equino)112913,930Lisozima (Huevo Blanco de gallina)112413,700Ribonucleasa A (páncreas bovino)110413,000Citocromo c (humano)

Numero de Numero de cadenascadenas

PolipeptPolipeptíídicasdicas

NNúúmero mero dede

residuosresiduos

Peso Peso Molecular Molecular

(Da)(Da)ProteProteíínana

La masa molecular relativa de un residuo es alrededor de 128-18=110

7

37

Punto Isoelectrico

11.0Lisozima10.7Citocromo c9.5Quimiotripsinógeno7.0Mioglobina6.8Hemoglobina5.2β-Lactoglobulina5.0Ureasa4.9Albúmina Sérica4.6Albúmina de Huevo

~1.0PepsinapIpIProteProteíínana

38

PROTEINAS

APLICACIONES

39

Separación de Proteínas

EstandarMR

Proteínadesconocida

Miosina 200000

β Galactosidasa 116,250Glucogeno fosforilasa b 97,400

Seroalbumina bovina 67,200

ovoalbumina 45,000

Anhidrasa carbónica 31,000

Inhibidor de Tripsina de soya 21,500Lisozima 14,400

Proteínadesconocida

log

MR

Migración Relativa

40

Secuencia de aminoácidos

Proporciona información sobre la estructura tridimensionalFunciónLocalización CelularEvolución

proteínas homólogas: casi idénticas con residuos invariables o por sustituciones conservadas (Lys Gly)

41

Representación de Ramachandran

42

Secuencias con y sin conservación

8

43

Evolución

44

TAREA

MODELAR CON PALILLOS Y ESFERAS DE UNICEL LA HOJA BETA Y LA ALFA HELICE

UN PUNTO PARA PRIMER EXAMEN

EQUIPOS 1, 3, ALFA HELICE DERECHAEQUIPOS 5, 7, ALFA HELICE IZQUIERDAEQUIPOS HOJA BETA 2, 4 PARALELAEQUIPOS HOJA BETA 6 , 8 ANTIPARALELA

45

BUSQUEDAS (tarea individual)

Buscar una proteínaGen Bank: Base de datos de proteínas

1. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/guide/proteins/2. Protein sequence database3. Nombrar la proteína según la base de datos4. Graphics Sequence copiar la secuencia5. Pegarla en “Block de Notas”6. Traducir los aminoácidos

46

Búsqueda de secuencias similaresIngresar a Protein Data Bank

1. http://www.rcsb.org/pdb/search/advSearch.do?st=SequenceQuery2. Abrir el archivo de secuencia de aminoácidos que esta en la

pagina de Ingeniería Bioquímica I3. Copiar y pegar la secuencia (sin espacios), en la ventana del

portal de PDB (en la parte de sequence). 4. Elegir “FASTA”5. Click en “Submit Query”6. Escoger la primera proteína que salga7. Elegir la pestaña “sequence”8. Obtener las características de la configuración secundaria de

la proteína (porcentaje de α-helice, Hoja β, Puentes de hidrógeno) o imprimir esta.

9. Efectuar una grafica en excel que muestre el porcentaje de aminoácidos que participan en estas estructuras.

47

ENZIMAS

Son clave en la función biológicaSe han bautizado con el sufijo “asa”Transfieren electrones, átomos o grupos funcionales dador o

aceptor (por ello su codificación)Su deficiencia es notable

48

DEFICIENCIA ENZIMÁTICA

HemoglobinaHinchamiento de pies y manos, dolorAnemia Calciforme

Hesoaminidasa-ADebilidad MotoraEnfermedad de Tay-Sachs

Fosforribosil pirofosfatotransferasa

Sobreproducción de ácido úricoGota

GlucocerebrosidasaErosión de huesos y articulacionesEnfermedad de Gaucher

Adenosina desaminasaPerdida severa de la respuesta inmuneInmunodeficiencia

Hipoxantina-Guaninafosforibosil transferasa

Defectos neurologicos, retraso mental

Síndrome de Lesch-Nyhan

Canal de CloruroSecreción anormal en pulmones y glándulas sudoríparasFibrosis cística

Enzima o ProteEnzima o ProteíínanaEfectos FisiolEfectos FisiolóógicosgicosEnfermedadEnfermedad

9

49

ACTIVIDAD CATALÍTICA

HoloenzimaHoloenzima:Grupo prostGrupo prostééticotico: cofactor o coenzima unido covalentementeApoenzima o apoproteína: parte proteica

CofactorCofactor: iones inorgánicosCoenzimaCoenzima:

Complejo Orgánico o metal orgánicoTransportadores de grupos funcionalesGeneralmente son vitaminas

50

COENZIMA

FolatoGrupos Monocarbonados

Tetrahidrofolato

BiotinaCO2Biocitina

Vitamina B12H y grupos alquilo5’-Desoxiadenosil-cobalamina

Piridoxina (B6)Grupos AminoFosfato de Piridoxal

Ácido PantoténicoGrupo AciloCoenzima A

Ácido Nicotínico (niacina)

Ion HidruroNicotinamida Adenina-dinucleotido

Riboflavina (B2)ElectronesFlavina Adenina Dinucleótido

Tiamina (Vitamina B1)AldehídosTiamina pirofosfato

Precursores (dieta)Grupos Transferidos

Coenzima

51

COFACTORES

Glutation peroxidasaSeDinitrogenenasaMoUreasaNi2+

Piruvato quinasaK+

Arginasa, Ribonucleotido reductasaMn2+

Hexoquinasa, Glucosa 6-fosfatasaPiruvato Quinasa

Mg2+

Anhidrasa Carbónica, Alcohol deshidrogenasaZn2+

CitocromoCu2+

Citocromo, Catalasa, PeroxidasaFe2+ o Fe3+

EnzimaEnzimaCofactorCofactor

52

DOMINIOS

Gliceraldéhido 3P

53

http://www.genome.jp/kegg-bin/get_htext?ECtablehttp://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/search.htmlClasificación de enzimas

CLASIFICACIÓN INTERNACIONAL DE ENZIMAS

Formación de enlaces C-C, C-S, C-O y C-N mediante reacciones acopladas a la rotura del ATP

Ligasas6

Trasnferencia de grupos dentro de moléculas dando formas isoméricas

Isomerasas5

Adición de grupos a dobles enlaces o formación de dobles enlaces por eliminación de grupos

Liasas4

Reacciones de Hidrólisis (transferencia de grupos funcionales al agua)

Hidrolasas3

Reacciones de transferencia de gruposTransferasas2

Transfiere electrones (iones hidruros o atómos de H+)Oxidoreductasas1

Tipo de reacciTipo de reaccióón catalizadan catalizadaClaseClaseNo.No.

54

CATALIZADORESSon compuesto que aceleran la reacción pero no participan en ella

SiSiSitio activo

NoSiRegulación de la actividad pormoléculas pequeñas

SiSiDesactivación

Alta presión atmosféricaAtmosféricaPresión de reacción

100-450°C (se emplean baños de arena o sales fundidas o aceites

25-70°CTemperatura de Reacción

Si, por la elevación de la temperatura

Si, Cofactores(Cu, Co, Mg,

Na, Fe, Ca)Activación

BajaAlta (papel biológico)Especificidad

NONOParticipan en la reacción

BajaBajaEnergía de activación

QUÍMICOSBIOLOGICOSCONDICION

10

55

PESOS MOLECULARES DE ENZIMAS

101,000-253,000Xilanasas

27,300-27500Proteasas

33,000-35,000TAG lipasa

23,000-92,000Celulasas

67,000-76,000α-Amilasa

PMEnzima

Peso mínimo de 7,000 requerido para que una enzima funcione como un catalizador estable en la conversión de sustratos 56

SITIO ACTIVO

B ) Cambio conformacional: el centro activo adopta la conformación idónea sólo en presencia del sustrato, lo que da origen al producto

A

B

A) El modelo llave-cerradura el sustrato y la del centro activo son complementarias, de la misma forma que una llave encaja en una cerradura. (incertidumbre)

57Muchas reacciones son favorecidas por dadores o aceptores de electrones

TYRTYR

SERSER

HISHIS

CYSCYS

LYS, ARGLYS, ARG

GLU, ASPGLU, ASP

FORMA BASICA (ACEPTOR DE FORMA BASICA (ACEPTOR DE PROTONES)PROTONES)

FORMA FORMA ÁÁCIDACIDAPROTONADAPROTONADA

RESIDUOS DERESIDUOS DEAMINOAMINOÁÁCIDOSCIDOS

R COOH R COO--

R +N

H

H

HR NH2

..

R SH R S-

N N+R

HHN N

R

H

R OH R O-

R OH R O-

58

Transición Energética (Gibbs)

Sustrato(barra metálica)

Transición(barra doblada)

Ruptura(barra fragmentada)

Magnetos

a) No enzima) No enzimááticatica

b) Enzimb) Enzimáática complementaria al sustratotica complementaria al sustrato

c) Enzimc) Enzimáática complementaria al estado de transicitica complementaria al estado de transicióónn

59Otros como los aminoácidos, participan en el proceso catalítico 60

CAPACIDAD CATALÍTICA

Biologicos Actividad N(0°C) N(37°C)

Ribonucleasa Transferencia de grupos R 2 103

Tripsina Hidrólisis de péptidos 10-3 102

Papaina Hidrólisis de péptidos 10-2 101

Bromelina Hidrólisis de péptidos 10-2 10-1

Químicos 25°C T óptima

SiO2 Cracking 10-8 104 (420ºC)

Zeolitas Cracking 103 108 (325ºC)

V2O3 Hidrogenación 10-11 102 (350ºC)

Cu3Au Deshidrogenación 107 1010 (350ºC)

Al3-Al2O3 Isomerización 10-2 102 (60ºC)

N=nN=núúmero de recambio= No mero de recambio= No moleculasmoleculas / s/ s

11

61

VELOCIDADES ENZIMÁTICAS

1017Orotidina monofosfato descarboxilasa

1014Ureasa

1013Succinil CoA tranferasa

1012Fosfoglucomutasa

1011Carboxipeptidasa A

109Triosa fosfato isomerasa

107Anhidrasa carbonica

105CiclofilinaIncrementoIncrementoEnzimaEnzima

62

CARACTERCARACTERÍÍSTICAS (Nivel)STICAS (Nivel)

AltoAltoBajoCostoCosto

IndeseableNoPosibleAplicaciAplicacióón n

MMúúltipleltiple

Microbiano (Vegetal, Animal

Intracelular

Microbiano ExtracelularOrigenOrigen

CristalinoCristalinoExtracto

crudoPurezaPureza

mg-µgg-mgTonEscalaEscala

ClClííniconicoAnAnáálisislisisIndustrialIndustrialCaracterCaracteríísticassticas

63

APLICACIÓN DE ENZIMAS

Fines terapéuticosEjemplo: Intolerancia a la lactosa

ClClííniconico

TerapéuticaEjemplo: análisis de glucosa en sangre

AnAnáálisislisis

Volúmenes GrandesBaja Pureza Ejemplo: Amilasas, Proteasas (detergentes)

INDUSTRIALINDUSTRIAL

CARACTERISTICASNIVEL

64

INHIBICIÓN ENZIMÁTICA

Perdida de sitios activos por unidad de catalizador

Perdida de los sitios activos se desnaturaliza

Sinterización Irreversible(alta temperatura)

IGUAL

Productos que reaccionan con el sitio activo. Ejemplo el cianuro en la cadena respiratoria

Envenenamiento

Igual (reversible)

El producto acumulado se une al sitio activo. Ejemplo el exceso de amoniaco novo de las Proteasas

Inhibición por producto

QUIMICOSQUIMICOSBIOLOGICOSBIOLOGICOS