Unidad 2 Métodos Numéricos. Solución de ecuaciones algebraicas.docx
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1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL
“Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental”
INFORME DE LABORATORIO
“MODELACIÓN DE ENZIMAS EXTREMOFILAS DE INTERES
BIOTECNOLOGICOS USANDO EL PROGRAMA CN3D V.4.3.1”
CURSO
Biotecnología
DOCENTE
Dr. Hebert Hernan Soto Gonzales
ESTUDIANTE
Mejia Arteaga Jazmin Lucero
Useda Mayhua, Yackelin Milena
VII CICLO
ILO-MOQUEGUA
2022
3. 1. Introducción
El desarrollo tecnológico requiere del uso de catalizadores y otras biomoléculas
capaces de generar productos con una inversión mínima y en lapsos de tiempo
cortos. De manera paralela, se debe disminuir el impacto ambiental que genera
la actividad industrial, y optimizar la utilización y el manejo de los recursos
naturales. Al día de hoy, el número de enzimas con aplicación industrial es
inmenso, sin embargo, muchas de ellas sólo pueden funcionar bajo limitadas
condiciones de temperatura, pH y medio de reacción.
El descubrimiento de los microorganismos extremófilos, capaces de vivir bajo
condiciones extremas de temperatura, pH, presión, salinidad, radiación y sus
combinaciones, ha proporcionado herramientas invaluables para su aplicación
en una amplia gama de procesos biotecnológicos, permitiendo el manejo
racional de los recursos naturales.
El objetivo del presente trabajo fue revisar el uso de biomoléculas producidas por
microorganismos extremófilos en aplicaciones comerciales e industriales, así
como en la producción de intermediarios químicos enantioméricamente puros.
En la actualidad los procesos enzimáticos han ido reemplazando algunos de los
procesos químicos tradicionales, por cuestiones económicas, ecológicas o por
especificidad. Sin embargo, muchas de las enzimas disponibles no soportan las
condiciones de reacción industriales. Como resultado de esto, los
microorganismos extremófilos son una valiosa fuente de nuevas enzimas.
4. 2. Objetivos
• Determinar la estructura molecular de encimas extremófilas
• Aplicación de encimas extremófilas en la ingeniería ambiental
3. Fundamentos teóricos
Transferasa- Glutathione s- transferase - Halomonas sp. ANT108
Los uronatos son azúcares cargados que forman la base de dos abundantes
fuentes de biomasa -pectina y alginato- que se encuentran en las paredes
celulares de plantas terrestres y algas marinas, respectivamente. Estos
polisacáridos representan una fuente importante de carbono para aquellos
organismos con la maquinaria para degradarlos. Las vías microbianas del
metabolismo de la pectina y el alginato están bien estudiadas y son
esencialmente paralelas; en ambos casos, los monouronatos insaturados se
producen y procesan en el metabolito clave 2-ceto-3-desoxigluconato
(KDG). Las enzimas necesarias para catalizar cada paso se han identificado
dentro de los microbios pectinolíticos y alginolíticos; sin embargo, se desconoce
la función de un ORF pequeño, kdgF, que coexiste con los genes de estas
enzimas. Aquí mostramos que KdgF cataliza la conversión de 4, derivados de
pectina y alginato.
Hydrolases- α-galactosidase -Geobacillus stearothermophilus
Geobacillus stearothermophilus T6 es una bacteria del suelo Gram-positiva
termófila que posee un sistema hemicelulolítico extenso y altamente regulado, lo
que permite que la bacteria degrade eficientemente polisacáridos de alto peso
molecular como xilano, arabinano y galactano. Como parte del sistema de
degradación de xilano, la bacteria utiliza una serie de enzimas que escinden la
cadena lateral, una de las cuales es Axe2, una serina acetilxilano esterasa
intracelular de 219 aminoácidos que elimina los grupos laterales acetilo de los
xilooligosacáridos. Los análisis bioinformáticos sugieren que Axe2 pertenece a
la familia de lipasas GDSL y representa una nueva familia de carbohidrato
5. esterasas. En el estudio actual, se informa la estructura tridimensional detallada
de Axe2, determinada por cristalografía de rayos X. La estructura del derivado
de selenometionina Axe2-Se se determinó inicialmente mediante técnicas de
difracción anómala de longitud de onda única a una resolución de 1,70 Å y se
utilizó para la determinación de la estructura de Axe2 de tipo salvaje (Axe2-WT)
y el mutante catalítico Axe2-S15A a 1,85 y Resolución de 1,90 Å,
respectivamente. Estas estructuras demuestran que la estructura tridimensional
del monómero Axe2 generalmente corresponde al pliegue de hidrolasa SGNH,
que consta de cinco láminas β paralelas centrales flanqueadas por dos capas de
hélices (ocho hélices α y cinco hélices 310).
Hidrolasas- Rahnella sp.R3
Se aisló por primera vez un nuevo gen de una bacteria gramnegativa psicrófila
Rahnella sp. R3. El gen codificaba una β-galactosidasa adaptada al frío (R-β-
Gal). La R-β-Gal recombinante se expresó en Escherichia coli BL21 (DE3), se
purificó y caracterizó. R-β-gal pertenece a la familia de glicosil hidrolasas 42. La
espectrometría de dicroísmo circular de la estabilidad estructural de R-β-Gal con
respecto a la temperatura indicó que las estructuras secundarias de la enzima
eran estables a 45°C. En solución, la enzima era un homotrímero y era activa a
temperaturas tan bajas como 4°C. La enzima no requería la presencia de iones
metálicos para estar activa, pero Mg(2+), Mn(2+) y Ca(2+) aumentaron
ligeramente su actividad, mientras que Fe(3+), Zn(2+) y Al(3+) pareció
inactivarlo. La enzima purificada mostró valores de K(m) de 6,5 mM para ONPG
y 2,2 mM para lactosa a 4°C.
Pseudoalteromonas haloplanktis TAC125
Las hidrolasas de S-formilglutatión (FGH) constituyen una familia de enzimas
ubicuas que juegan un papel clave en la desintoxicación de formaldehído tanto
en procariotas como en eucariotas, catalizando la hidrólisis de S-formilglutatión
a ácido fórmico y glutatión. En este artículo informamos sobre la caracterización
funcional y estructural de PhEst, una FGH aislada de la bacteria psicrófila
Pseudoalteromonas haloplanktis. De acuerdo con nuestros estudios funcionales,
esta enzima es capaz de hidrolizar eficientemente varios sustratos de tioéster
6. con restos acilo muy pequeños. Por el contrario, la enzima no muestra actividad
hacia sustratos con grupos acilo voluminosos. Estos datos están en línea con los
estudios estructurales que destacan para esta enzima un bolsillo de unión acilo
muy estrecho en un pliegue típico de alfa/beta-hidrolasa. PhEst representa el
primer FGH adaptado al frío caracterizado estructuralmente hasta la fecha; la
comparación con sus contrapartes mesófilas de estructura tridimensional
conocida permitió obtener información útil sobre los determinantes moleculares
responsables de la capacidad de esta enzima psicrófila para trabajar a baja
temperatura.
4. Metodología
• Nombre de la encima
• Descripción del proceso paso a paso para el reconocimiento de
encimas.
Paso 1.- Después apretamos al nombre rojo del mircoorganimos extremofilos
obtenidos de ahí nos manda al programa NIH entonces le pones al fasta, se
muestra la secuencia de enzimas.
Nombre de la encima Adaptación Organismo anfitrión
Transferasa- Aspartato
aminotransferasa
Frio Pseudoalteromonas haloplanktis TAC125
Transferasa- Transferasa-
Glutathione
Frio Halomonas sp. ANT108
Hidrolasas- α-galactosidasa Caliente Geobacillus stearothermophilus
Hidrolasas- β-galactosidasa Frio Rahnella sp.R3
7. FASTA DE LA LINEA NARANJA
SECUENCIA DE LA BACTERIA EXTEMOFILOS
Paso2.- La secuencia lo copiamos al programa EMBOSS Backtranseq.
9. paso 4.- la secuencia del programa EMBOSS Backtranseq lo copiamos al BLAST
pues asi repetimos con las demás bacterias
5. Resultados
Transferasa- Glutathione s- transferase - Halomonas sp. ANT108
13. - Muestra de Halomonas sp. ANT108 ( error)
- Muestra de Geobacillus stearothermophilus
Rahnella sp.R3
Fuente: ELABORACION PROPIA
FUENTE: ELABORACION PROPIA
14. 6. Conclusiones
El desarrollo de procesos biotecnológicos empleando microorganismos
extremófilos y las biomoléculas provenientes de ellos, ofrece una alternativa
viable para el desarrollo sustentable. Es necesario entonces, encaminar
esfuerzos por parte de la comunidad científica para apoyar la búsqueda de
nuevas fuentes de extremófilos, así como el desarrollo de técnicas que impliquen
la modificación genética, estructural y funcional, de las biomoléculas
provenientes de estos microorganismos para su aplicación a gran escala, lo que
finalmente redundará en el beneficio de las generaciones presentes y futuras.
7. Bibliografía
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FUENTE: ELABORACION PROPIA
15. Sánchez-Otero, M. G., Ruiz-López, I. I., Avila-Nieto, D. E., and Oliart-Ros, R. M.
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8. Cuestionario
• ¿Qué es una proteína?
Las proteínas son moléculas grandes y complejas que desempeñan
muchas funciones críticas en el cuerpo. Realizan la mayor parte del
trabajo en las células y son necesarias para la estructura, función y
regulación de los tejidos y órganos del cuerpo.
16. • ¿Qué son las proteínas (enzimas) extremófilas y que aplicaciones tiene
en biotecnología?
Las enzimas termófilas e hipertermófilas activas a altas temperaturas no
tienen actividad a temperaturas menores a 40 grados centígrados. Los
microorganismos hipertermófilos se hallan exclusivamen- te en medios
con temperaturas relativamente altas, entre 80 y 115 grados centígrados.
• ¿Historia de las enzimas extremófilas?
Aplicaciones biotecnológicas de los extremófilos Debido a que muchos
procesos industriales requieren altas o bajas temperaturas o pH ácidos o
alcalinos, los extremófilos se han convertido para las industrias en
atractivas fuentes de biocatalizadores (enzimas) estables a condiciones
extremas.
