Exposición de bioquimica 1 acerca de las enzimas

2. Enlace Disulfuro
• El enlace disulfuro es un enlace covalente que se produce cuando dos
grupos sulfhidrilo (SH) reaccionan para formar un puente disulfuro o
puente SS (enlace entre átomos de azufre).

3. • La energía de este enlace es de 60 kcal por mol. Es considerado un
enlace fuerte, aunque no lo es tanto como un enlace carbono-carbono o
carbono-hidrógeno, por lo tanto es un grupo bastante reactivo. La longitud
del puente disulfuro es de 2.05 Å.
• El enlace disulfuro se forma por oxidación de los grupos SH, es decir, en
presencia de oxígeno, se liberan los hidrógenos de los grupos SH y los
átomos de azufre quedan enlazados.

4. • Existen dos clases de enlaces disulfuro, según la cadena lateral R de los
compuestos que contengan los grupos sulfhidrilo que reaccionan. Si las cadenas
R son iguales, se dice que el enlace es simétrico, si son cadenas diferentes, se
dice que el enlace es asimétrico.
• El enlace disulfuro es muy importante en la estructura proteica. Algunos
aminoácidos, por ejemplo la cisteína, poseen grupos SH. Dos cisteínas son
capaces de formar puentes disulfuro entre sus grupos sulfhidrilo y dar lugar de
esta manera a un dipéptido llamado cistina.
Cisteína
Cistina

5. • La estructura proteica primaria está dada por la secuencia de
aminoácidos. La secundaria, en forma de alfa hélice o beta laminar, es
consecuencia de la formación de puentes de hidrógeno entre las cadenas
laterales de estos aminoácidos.
• La estructura terciaria, es consecuencia de la formación de puentes
disulfuro, puentes de hidrógeno e interacciones hidrofóbicas entre las
cadenas laterales R.

6. • Los puentes disulfuro se forman entre residuos de cisteína, que pueden
estar separados por muchos aminoácidos, o pertenecer a diferentes
cadenas polipeptídicas de la proteína, pero que gracias al plegamiento de
la misma, se encuentran próximos, formándose el puente disulfuro, y
dando así estabilidad al plegamiento.
• Por ejemplo, las cadenas ligeras y pesadas de los anticuerpos, se
mantienen unidas mediante enlaces disulfuro.

8. Curiosidades…
• El puente disulfuro es también importante en la estructura del cabello.
• El cabello está formado principalmente por moléculas de queratina
unidas por puentes disulfuro. Estos puentes son los que definen si el
cabello será rizado o lacio.
• Se han estudiado técnicas de peluquería para romper estos puentes
disulfuro, mediante tioglicolato por ejemplo, luego dar la forma
deseada al cabello, y finalmente restablecer los enlaces
mediante agua oxigenada, para que el cabello permanezca con la
forma dada.

9. Ejemplos de puentes de disulfuro
• Dicloruro de disulfuro (S2Cl2)
• Su sinónimo es cloruro sulfénico dimérico y es un compuesto inorgánico
formado por dos átomos de azufre y dos átomos de cloro. En apariencia,
es un líquido de color ámbar claro/tenue o, a veces, de color rojo
amarillento (tipo aceitoso). El olor es bastante acre característico (puede
ser nauseabundo). la densidad observada es de 1.688 g/cm3. Se funde a
una temperatura de -80 grados centígrados y hierve a una temperatura de
137 grados centígrados.

10. • Puede disolverse en tetracloruro de carbono y alcohol como el etanol.
Este compuesto en particular se puede preparar realizando la destilación
del azufre elemental (debe estar en exceso). También se puede obtener
pasando cloro a una solución de azufre (el enfriamiento debe hacerse a
una temperatura de alrededor de 50-70 grados centígrados).

11. • Teniendo en cuenta la importante reacción del dicloruro de disulfuro, al
tratarlo con ácido sulfhídrico se hidroliza (a dióxido de azufre). La reacción
entre S2Cl2 y benceno en presencia de AlCl3 (cloruro de aluminio)
produce sulfuro de difenilo.
• Está involucrado en la preparación del tinte tioíndigo (utilizado en tejido
de poliéster), un componente importante de la industria textil.
•

12. ¿Se pueden romper?
• Los enlaces disulfuro se pueden romper mediante la adición de varias
sustancias o, a veces, simplemente calentar la proteina (sabemos que los
enlaces disulfuro suelen estar presentes en las proteínas).
• Al agregar agentes reductores (como beta-mercaptoetanol BME y
ditiotreitol DTT) se observa que los enlaces disulfuro se rompen. Si
calentamos la sustancia que contiene enlaces disulfuro se puede romper.

13. ¿Cómo se rompen los enlaces disulfuro?
• Los enlaces disulfuro se encuentran en varios compuestos inorgánicos
como el dicloruro de disulfuro, la cistina, el ADN, etc.
• Los enlaces disulfuro se pueden romper mediante la adición de varias
sustancias o, a veces, simplemente calentar la proteina (sabemos que los
enlaces disulfuro suelen estar presentes en las proteínas). Al agregar
agentes reductores (como beta-mercaptoetanol BME y ditiotreitol DTT) se
observa que los enlaces disulfuro se rompen. Si calentamos la sustancia
que contiene enlaces disulfuro se puede romper.

14. • Considere el compuesto disulfuro de dibencilo a una temperatura de 200 grados
centígrados o más, provoca su descomposición y da azufre y estilbeno y también
muchos otros componentes.
• La fuerza de la unión se rige por varios factores, pero aquí nos centraremos más
en la temperatura.
• Los enlaces disulfuro pueden ser débiles o fuertes según la temperatura. Se ha
observado que cuando la proteína (como se discutió anteriormente) que contiene
enlaces disulfuro se calienta a temperatura más alta (alrededor de 200 grados
centígrados o más) se rompen o podemos decir que se descomponen.
• Pero, por lo general, los enlaces disulfuro son bastante fuertes y tienen una
energía de disociación de enlace de 60 kcal/mol. La fuerza del puente/enlace
disulfuro es responsable de la estabilidad de las proteínas.

15. ¿Qué producto químico rompe los enlaces disulfuro?
• Generalmente agentes reductores se observa que rompen el enlace
disulfuro (beta-mercaptoetanol BME y ditiotreitol DTT). Si se necesitan
enlaces disulfuro entre o dentro de las moléculas para romper, se puede
agregar ditiotreitol a la solución tampón. También en una atmósfera de pH
alcalino y un exceso de reactivo de disulfuro (pero el tiol debe estar en
una cantidad catalítica) puede romper el enlace disulfuro.

16. • Alisador de hidróxido de sodio puede romper el enlace disulfuro
refiriéndose con respecto a la proteína en el cabello. Este compuesto de
alisador de hidróxido de sodio se utiliza para alisar el cabello.

18. ENLACES POR PUENTES
DE HIDRÓGENO.
• La distancia en una proteína es un 10-25%
mayor que la que existe entre dos moléculas
de agua.
• Desde el punto de vista estructural, las
proteínas siguen la estrategia de establecer el
máximo número posible de enlaces de
hidrógeno intramoleculares entre los átomos
que componen los enlaces peptídicos
• Y de mantener en su superficie el máximo
número de cadenas laterales (grupo R) con
posibilidad de formar enlaces con moléculas
de agua.

20. LOS PÉPTIDOS SON
POLIELECTROLITOS
• ENLACE PEPTIDICO: Está no cargado a cualquier
pH de interés fisiológico.
• Su formación a partir de aminoácidos está
acompañada de pérdida neta de una carga positiva y
una negativa por cada enlace formado.
• Están cargados a PH fisiológico: Grupos carboxilo y
amino terminales y, están presentes, sus grupos R
acídicos o básicos.
• La carga neta sobre un péptido depende del PH de
su ambiente y valores de Pka de sus grupos en
disociación.

22. H2N+ – C – CO+
R
H
H2O
NH- – C – COOH-
R
H
CARBOXILO TERMINAL
AMINO TERMINAL
ENLACE PEPTIDICO

24. HIDROLISIS
• La hidrólisis es una reacción química en la que moléculas
de agua (H2O) se dividen en sus átomos componentes
(hidrógeno y oxígeno). A su vez, en el proceso de
hidrólisis, los átomos que componen las moléculas de
agua pasan a formar enlaces químicos con la sustancia
que reacciona con el agua.

25. • El nombre específico de esta reacción proviene de los vocablos griegos
hydro (“agua”) y lýsis (“ruptura”), de donde se desprende que es una
forma de ruptura de una molécula determinada de soluto, cuando la hace
reaccionar con agua.
• En términos de química orgánica, se trata del proceso exactamente
opuesto a la reacción de condensación, que es la combinación de dos
moléculas orgánicas, en las que se obtiene un producto y una molécula
de agua.

26. Existen diversas formas de hidrólisis, dependiendo de las
sustancias que se hacen reaccionar con el agua:
• Hidrólisis ácido-base. En esta reacción el agua se divide en un ion
hidroxilo (OH–) y un protón (H+), que es inmediatamente hidratado para
formar un ion hidronio (H3O+). Así, el agua pura manifiesta esta reacción
espontáneamente.

27. • Cuando se añaden determinadas sustancias al agua se puede
modificar el equilibrio de la reacción anterior. Por ejemplo, si
añadimos sales, dependiendo de su solubilidad, sus aniones o
cationes se pueden combinar con los iones OH– y H3O+, lo que
puede provocar que varíe el pH de la disolución final. Así, existen
cuatro clasificaciones para la hidrólisis ácido-base según el tipo de
sal que se añada al agua:

28. • Hidrólisis de sal de ácido fuerte-base fuerte. Cuando se diluye una sal
proveniente de un ácido y una base fuerte en agua, no se produce casi
hidrólisis, debido a lo que no se altera el equilibrio de disociación del
agua. El pH en este caso será neutro. Por ejemplo:

29. • Hidrólisis de sal de ácido débil-base fuerte. Se combinan el anión de la
sal (proveniente del ácido débil y la base fuerte) y un protón del agua,
liberando iones hidroxilo, debido a lo que el pH resultante será básico. Por
ejemplo:

30. BIOQUIMICA EN ESTOS MOMENTOS….

31. • Hidrólisis de sal de ácido fuerte-base débil. El catión de la sal
(proveniente del ácido fuerte y la base débil) cede un protón al agua para
formar un ion hidronio (H3O+), debido a lo que el pH resultante será
ácido. Por ejemplo:

32. • Hidrólisis de sal de ácido débil-base débil. El catión de la sal
(proveniente de la base débil) se combina con el agua liberando un ion
hidronio (H3O+) y el anión de la sal (proveniente del ácido débil) se
combina con el agua liberando un ion hidroxilo (OH–). El pH resultante
dependerá de las cantidades de iones hidronio e hidroxilo producidos. Si
se produce más ion H3O+ que ion OH– , el pH será ácido, y si se produce
más ion OH– que ion H3O+, el pH será básico. Por otra parte, si las
cantidades producidas de ambos iones son iguales, el pH resultante será
neutro. Por ejemplo:

33. • Hidrólisis de amidas y ésteres. En estos tipos de sustancias orgánicas,
la hidrólisis puede ocurrir en medio ácido o básico. En el caso de los
ésteres, se hidrolizan en medio ácido (1) y básico (2), generando ácidos
carboxílicos y alcoholes. El proceso de hidrólisis de ésteres también se
denomina saponificación (hidrólisis de triglicéridos para obtener jabones).
Por otra parte, las amidas generalmente se hidrolizan en medio ácido,
descomponiéndose en aminas y ácidos carboxílicos. Por ejemplo:

34. • Hidrólisis de polisacáridos. Los polisacáridos (azúcares) pueden
hidrolizarse y descomponerse (rompiendo sus enlaces glucosídicos, que
son enlaces entre monosacáridos para formar polisacáridos) en
polisacáridos más simples, en disacáridos o en monosacáridos. En el
proceso de hidrólisis un hidrógeno de la molécula de agua se enlaza al
oxígeno del extremo de una molécula de azúcar, mientras que el hidroxilo
se enlaza al extremo del resto. La hidrólisis de polisacáridos es un
proceso llevado a cabo regularmente por las formas de vida.

35. • Hidrólisis enzimática. Es la hidrólisis que se produce en presencia de
enzimas (compuestos orgánicos que generalmente aumentan la velocidad
de las reacciones químicas) llamadas hidrolasas. Por ejemplo, la urea
amidohidrolasa es una enzima que interviene en la hidrólisis de la urea: