Tema 3 Biofisica

1. BIOFÍSICA
(Física biomédica)
Prof. Dr. Jorge Rodrigo Rodríguez
Tema 3:
Fenómenos físicos a nivel bioquímico.
Bioinformática y trascripción del ADN.
BLOQUE 1: GENERALIDADES

2. Los Sistemas Biológicos: guiados
fundamentalmente por
Interacciones Electromagnéticas
 Enlaces Covalentes
 Enlaces No-covalentes (Interacciones
Débiles):
 Puentes de Hidrógeno
 Efecto Hidrofóbico
 Interacciones Iónicas
 Interacciones Ión-Dipolo
 Interacciones Dipolo-Dipolo
 Fuerzas de Van der Waals

3. Fenómenos físicos a nivel bioquímico.
Las proteínas cumplen funciones específicas en el organismo
(hemoglobina en sangre; fibrinógeno para la coagulación;
anticuerpos para la inmunidad; hormonas, enzimas...).
Biomóleculas
formadas
básicamente por
carbono, hidrógeno,
oxígeno y nitrógeno.
LAS PROTEÍNAS:

4. Fenómenos físicos a nivel bioquímico.
LOS AMINOÁCIDOS
Se caracterizan por poseer un
grupo carboxilo (-COOH) y un
grupo amino (-NH2).
EL ENLACE PEPTÍDICO
Es covalente, entre el grupo carboxilo
de un aa. y el grupo amino del
siguiente, desprendiendo una
molécula de agua.
Se comporta como enlace doble, presentando una cierta rigidez
que inmoviliza en un plano los átomos que lo forman

5. Fenómenos físicos a nivel bioquímico.
En un enlace peptídico no
hay giros posibles (pero sí
hay ángulos de torsión)
porque tiene carácter doble
enlace y se estabiliza por
resonancia. Esta
característica tan peculiar
de este enlace hace que no
se pueda llegar a cualquier
conformación en una
proteína.

6. Fenómenos físicos a nivel bioquímico.
ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS
4 categorías: estructura primaria (lineal), estructura secundaria
(hélices alfa y hojas beta), estructura terciaria (disposición
tridimensional) y estructura cuaternaria (en proteínas
multiméricas).

7. El efecto hidrofóbico: fundamental
en el plegamiento de las proteínas

8. Fenómenos físicos a nivel bioquímico.
ENZIMAS
Disminuyen la energía de activación ( la energía que necesita
un sistema antes de poder iniciar un determinado proceso)

9. Fenómenos físicos a nivel bioquímico.
Esto origina una densidad de carga desigual entre los núcleos
que forman el enlace (dipolo eléctrico). Los electrones en los
átomos de hidrógeno del agua son fuertemente atraídos por el
átomo de oxígeno y están más cerca del núcleo del oxígeno
que de los del hidrógeno
POLARIDAD
Propiedad de las moléculas que presentan separación de las
cargas eléctricas en la misma.

10. Fenómenos físicos a nivel bioquímico.
Cada molécula de agua está unida por puentes de
hidrógeno a hasta cuatro otras moléculas de agua (dos a
través de sus pares libres, y dos a través de sus átomos de
hidrógeno).

11. Fenómenos físicos a nivel bioquímico.
POLARIDAD
Propiedad de las moléculas que presentan separación de las
cargas eléctricas en la misma.
Interacción hidrofóbica: cuando al plegarse un polipéptido los
radicales hidrófobos se acercan debido a que son excluidos por el
agua.
Las moléculas de agua (muy ordenadas en cubierta de
solvatación) se liberan del interior aumentando el desorden
(entropía).

12. Fenómenos físicos a nivel bioquímico.
POLARIDAD
Propiedad de las moléculas que presentan separación de las
cargas eléctricas en la misma.
Interacción hidrofóbica: cuando al plegarse un polipéptido los
radicales hidrófobos se acercan debido a que son excluidos por
el agua. La variación de entropía favorable es una fuerza
fundamental en el plegamiento proteico.

13. Bioinformática y trascripción del ADN.
NUCLEÓTIDOS
Unidades de construcción de moléculas de mayor tamaño que
realizan la transmisión de los caracteres hereditarios. Hay dos
variedades de ácidos nucleicos: ADN y ARN.

14. Bioinformática y trascripción del ADN.
La información genética, en
el ARNm, se escribe a partir
de cuatro “letras”, que
corresponden a las bases
nitrogenadas del ADN (A, C,
G y U), las cuales van
agrupadas de tres en tres.
4 nucleótidos.

15. Cada grupo de tres se llama codón y está encargado de
codificar un aminoácido o un símbolo de puntuación (Comienzo,
parada).
En total hay 64 codones que codifican para 20 aminoácidos y 3
señales de inicio/parada de la traducción.
Bioinformática y trascripción del ADN.

16. Secuencia DNA Secuencia Proteína
Estructura 3D
Reconocimiento

17. La vida real sin embargo…
>gi|261252063|ref|NZ_ACZV01000005.1| Vibrio orientalis CIP 102891
VIA.Contig80, whole genome shotgun sequence
ACGCGTTAAGTAGACCGCCTGGGGAGTACGGTCGCAAGATTAAAACTCAAATGAATTGACGGGGGCCCGC
ACAAGCGGTGGAGCATGTGGTTTAATTCGATGCAACGCGAAGAACCTTACCTACTCTTGACATCCAGAGA
AGCCGGAAGAGATTCTGGTGTGCCTTCGGGAACTCTGAGACAGGTGCTGCATGGCTGTCGTCAGCTCGTG
TTGTGAAATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTATCCTTGTTTGCCAGCGAGTAATGTCGG
GAACTCCAGGGAGACTGCCGGTGATAAACCGGAGGAAGGTGGGGACGACGTCAAGTCATCATGGCCCTTA
CGAGTAGGGCTACACACGTGCTACAATGGCGCATACAGAGGGCAGCCAACTTGCGAAAGTGAGCGAATCC
CAAAAAGTGCGTCGTAGTCCGGATTGGAGTCTGCAACTCGACTCCATGAAGTCGGAATCGCTAGTAATCG
TGGATCAGAATGCCACGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTGTACACACCGCCCGTCACACCATGGGAGTGGG
CTGCAAAAGAAGTAGGTAGTTTAACCTTCGGGAGAACGCTTACCACTTTGTGGTTCATGACTGGGGTGAA
GTCGTAACAAGGTAGCCCTAGGGGAACCTGGGGCTGGATCACCTCCTTATACGATGATTACTCACGATGA
GTGTCCACACAGATTGATATGTCTTTATTAGAGCTTTGAGGGGCTATAGCTCAGCTGGGAGAGCGCTTCG
ATOM 95 CE2 TRP 115 28.381 8.071 33.915 1.00 10.00
ATOM 96 CE3 TRP 115 27.500 9.825 32.526 1.00 10.00
ATOM 97 CZ2 TRP 115 27.750 7.155 33.103 1.00 10.00
ATOM 98 CZ3 TRP 115 26.888 8.895 31.705 1.00 10.00
ATOM 99 CH2 TRP 115 27.053 7.584 32.002 1.00 10.00
ATOM 100 N ASP 116 26.290 11.255 36.778 1.00 10.00
ATOM 101 CA ASP 116 25.763 10.825 38.096 1.00 10.00
ATOM 102 C ASP 116 24.689 11.802 38.607 1.00 10.00
ATOM 103 O ASP 116 24.564 12.103 39.797 1.00 10.00
ATOM 104 CB ASP 116 26.872 10.617 39.142 1.00 50.00
ATOM 105 CG ASP 116 26.368 10.397 40.557 1.00 50.00
ATOM 106 OD1 ASP 116 25.812 9.294 40.721 1.00 50.00
ATOM 107 OD2 ASP 116 26.590 11.276 41.416 1.00 50.00
ATOM 108 N PHE 117 23.915 12.348 37.709 1.00 10.00
ATOM 109 CA PHE 117 22.766 13.148 38.156 1.00 10.00
Secuencia DNA Secuencia Proteína
Estructura 3D
Reconocimiento
Bioinformática y trascripción del ADN.

18. La cantidad de datos es enorme
Bioinformática y trascripción del ADN.

19.  La información genética es redundante
 La información estructural es redundante
 Un gen, muchas funciones
 La información genética es
unidimensional, pero la función depende
de la estructura tridimensional
 El reemplazo de 40% de los residuos de
una proteína no afectan la función
Bioinformática y trascripción del ADN.

20. Bioinformática y trascripción del ADN.
El valor C (cantidad haploide de ADN de una especie) es muy
variable en eucariontes.

21. En que estamos hoy …