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BIOQUÍMICA MÉDICA
CLASE #1 L 30/06/14
Libro de Referencia: Bioquímica Harper (útlima edición) Otros: Para teoría: Bioquímica Médica - Baynes Para seminarios: Bioquímica - Montgomery Sugerencia: “Repaso” : Lippincott´s Illustrated Biochesmitry
LECTURA(S) RECOMENDADA(S)
HOY: Lehninger & Baynes Próxima Clase: Harper
Clase #1: Introducción a la Bioquímica Médica
AGENDA (repaso) 1. Fundamentos Físicos 1.1 Bioenergética 1.2 Reacciones Acopladas 2. Fundamentos Químicos 2.1 Aminoácidos 2.2 Péptidos 2.3 Proteínas 3. Fundamentos Celulares 3.1 Membrana Celular 3.2 Transporte
1.1 FUNDAMENTOS FÍSICOS: Bioenergética
Energía Libre de Gibbs (G)
Entalpía refleja # y tipo de enlace
Proceso es espontáneo si ΔG < 0 (liberación de energía – exergónico)
1.2 FUNDAMENTOS FÍSICOS: Rxns Acopladas
2. FUNDAMENTOS QUÍMICOS: Generalidades
Principio de Universalidad: “Lo que es cierto para E.Coli es cierto para el elefante” (Monod)
Química Orgánica / “del carbono” – C,H,O,N (P,S)
2. FUNDAMENTOS QUÍMICOS: Generalidades
Quiralidad y Estereoquímica Cuando un carbono tiene 4 sustituyentes diferentes unidos, el carbono se convierte en un carbono quiral. Puede adquirir dos configuraciones L/R Entre sí, estas estructuras se llaman enantiómeros
2.1 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: aas y proteínas
Importancia: Las proteínas son los instrumentos moleculares mediante los que se expresa la información genética (20 aa)
Esqueleto de: - Enzimas - Hormonas - Anticuerpos - Transportadores - Fibras musculares - Antibióticos - Venenos de Hongo
2.1 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: aas - estructura
Predomina L por sitio activo asimétrico en enzimas
2.1 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: aas - clasificación
2.1 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: aas - clasificación
Aminoácidos Alifáticos: Ala, Val, Leu, Ile hidrofóbicos
Aminoácidos Aromáticos: Phe, Tyr, Trp Normalmente en centro proteíco (hidrofóbico) OH – tirosina à fosforilable (vía regulatoria)
Aminoácidos Polares Neutrales : Ser, Thr (OH) - Sitio activo catalítico - Vías regulatorias Asn, Gln (amida) Anclaje para azucares en proteínas (Ser,Thr,Asp)
Aminoácidos Acídicos: Asp, Glu
Aminoácidos Básicos: Lys, Arg, His
Aminoácidos con Azufre (S): Cys, Met – brindan estabilidad (puentes disulfuro)
2.1 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: aas – ionización
Cuando un aminoácido sin grupo R ionizable se disuelve en agua a pH neutro, se encuentra en una solución en forma dipolar o zwiterrion
R-COOH ßà R-COO- + H+ R-NH3+ ßà R-NH2+ H+
Medio Ácido [H3O+]>>>[OH-] [H3O+]=[OH-]
Medio alcalino [H3O+]<<<[OH-]
Hay una regla… pKa carboxilo: 2.2 pKa amino: 9.5
¿Cuál es el ácido? ¿Cuál es la sal?
2.1 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: aas – titulación
pI : punto isoeléctrico Donde la carga eléctrica neta es 0.
2.1 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: aas – titulación
2.1 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: aas no proteícos
Creatinina Derivado de metabolismo muscular Evalúa función renal
Citrulina Metabolito de L-arginina, Producto de la NO-sintasa
2.2 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: péptidos
El enlace peptídico es un tipo de reacción de condensación - Carboxilo de aa1
debe ser activado para que el OH- sea eliminado fácilmente
Estable Vida media: 7 años Plano Comportamiento ácido-base depende de grupo α-amino y α-carboxilo libre y naturaleza de R´s.
2.2 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: péptidos Glutatione (GSH) Cys – grupo tiol se oxida à GSSG Péptido más presente en la célula F(x): defensa antioxidante Enzima: glutamil-transpeptidasa
2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas - clasificación
2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas - estructura
2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 1º
La estructura primaria de una proteína es la secuencia lineal de sus aminoácidos
Los residuos determinan las propiedades físicas y químicas R – alifático/aromático à Liposoluble – polar à Hidrosoluble R también determina la carga (Glu, Asp – ácido + / Lys,His,Arg – base - ) Importancia: Capacidad buffer de proteínas intracelulares.
2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 2º
La estructura secundaria de una proteína se refiere a la estructura local de la cadena polipeptídica Causa: Puentes de Hidrógeno : C-O con H-N
2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 2º
Hay dos tipos:
α-hélice Hoja β plegada
Cadena peptídica enroscada Residuos salen del eje de la espiral 3.6 aa/giro de hélice Dextrogiro (en sentido de las agujas del reloj) PdH paralelos al eje del giro.
Cuando los PdH se dan entre péptidos de cadenas diferentes Puede ser paralela o antiparalela por estructura de carbono tetrahédrico Giro B – Cuando el polipeptido revierte su drección abruptamente Gly , Pro
2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 2º
Giros Aleatorios
Hélice Extendida
Predominante en proteínas globulares
Queratina Carboxipeptidasa
2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 3º
La estructura terciaria resulta del plegamiento de la cadena peptídica
Se estabiliza por:
Puente de Hidrógeno Interacciones Electrostáticas
Interacciones Hidrofóbicas
Interacción con Ión Metálico
2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 3º
Enlaces Covalentes – Puente Disulfuro (Cys). En insulina
Puente de Hidrógeno
Interacciones Electrostáticas – Entre aas con grupos R ionizados ó ácido-base
Interacciones Hidrofóbicas – En agua, grupos polares salen e hidrofóbicos permanecen en el centro.
Débiles, pero se fortalecen por la gran cantidad
Interacciones c/ Ion Metálico – Ac.Glutámico + Mg(2+)
2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 3º
2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 4º
La estructura cuaternaria esta formada por interacciones ente cadenas peptídicas
Cuando proteína formada por más de una cadena polipeptídica
2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 4º
Hemoglobina – 2 cadena alfa (141 aa) – 2 cadena beta (146 aa)
Grupo Prostético: Porción de proteina que no son aminoácidos (Ej: Heme)
2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 4º
Colágeno – Tropocolágeno (Triple Hélice) – forma soluble del colágeno Sólo – tejido conectivo joven o fetal “Cross-Linking” – envejecimiento – enlaces covalentes entre
residuos de Lys
2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – estructura 4º
Proteínas Integrales de Membrana - 6-10 alfa-helices atravesando la membrana - Barril beta – De 8,12,16 o 18 hojas beta plegadas
2.3 FUNDAMENTOS QUÍMICOS: proteínas – plegamiento
Proteínas ayudan proteínas a plegarse “chaperonas”: - HSP (Heat Shock Proteins)
- Proteina disulfuro isomerasa
- etc
3.1 FUNDAMENTOS CELULARES: Membrana - Estructura
Mosaico Fluido (Singer&Nicolson 1970)
3.1 FUNDAMENTOS CELULARES: Membrana - Composición
Lípidos de Membrana - Glicerofosfolípidos - Fosfatidilinositol - Cardiolipina - Esfingolípidos - Colesterol
Efecto de ácido grasos insaturados: Bajan el punto de congelamiento de los fosfolípidos Membrana más fluida
3.1 FUNDAMENTOS CELULARES: Membrana - Composición
Membrana Mitocondrial Interna
3.1 FUNDAMENTOS CELULARES: Membrana - Composición
80% lípidos
3.1 FUNDAMENTOS CELULARES: Membrana - Función
Mantener la integridad estructural de células y organelas (Barrera)
Fosfolípidos regulan actividad de las membranas enzimáticas
Fosfatidilcolina y Esfingomielina – Cara Externa Fosfatidiletanolamina y Fosfatidilserina – Cara Interna
Si expuesta en cara externa à Adhesión (macrófago)
3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte
3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte - Difusión
Moléculas pequeñas, no polares – O2, CO2, N2
Moléculas sin carga polares – úrea, etanol, ácido orgánicos pequeños
Dirección: A favor de la gradiente de concentración
Difusión de H2O: Ósmosis
3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte - Proteínas
Sustancias: moléculas polares , grandes (aa´s, azúcares)
Proteínas de Membrana : - Portadores - Permeasas - Translocasas
- Proteínas Carriers (ionóforas)
Difusión Facilitada o Transporte Activo
Saturación y Especificidad
Tmax : Ecuación de Michaelis-Menten
Alta especificidad (ej. GLUT-1
3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte - Glucosa
Proteínas transmembrana 500 aa 12 hélices transmembrana
GLUT1 En eritrocitos Función en ayuno
3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte - Glucosa Estímulo: Ingesta de glu [glu]plasmática sube
3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte – Canales y Poros
Canal vs Poro: Canal es más selectivo y específico para iones Poro selectivo por tamaño de sustancia
No hay cambios conformacionales para el intercambio
Apertura o Cierre de canales por ligando o cambio de voltaje
Pasan mol < 1kDa Mutación en conexina 26 y 32 genera la enfermedad Charcot-Marie-Tooth
Pasan proteínas y ácidos nucléicos Radio 9 nm
Poros en mitocondrias y Aparato de Golgi
3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte - Activo
Fuente de Energía: ATP
T. A Primario : Utiliza la energía de ATP directamente
T. A Secundario : Utiliza la gradiente de Na+ o H+
Aminoácidos y Azúcares
3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte – Ca2+
3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte – H+
3.2 FUNDAMENTOS CELULARES: Transporte – H+