hgfh

2. BIOQUÍMICA
2022-II

3. Prof. Joel de León Delgado
Lic. y Mg. Bioquímica
PhD Ciencias Biológicas
(Univ. de La Habana; UNMSM)
Investigador RENACYT
jdeleon@científica.edu.pe

4. Niveles de organización
estructural de las proteínas
Generalidades de las enzimas
Ciencias Básicas
Prof. Joel de León Delgado
jdeleon@científica.edu.pe

5. SECCIÓN DE REFERENCIA
SECCIÓN DE REFERENCIA
REFLEXIÓN DESDE LA EXPERIENCIA
KAHOOT.IT

6. REFLEXIÓN DESDE LA EXPERIENCIA
LOGROS DE LA SESIÓN DE APRENDIZAJE
1. Identifica los niveles de organización estructural de las proteínas
2. Conoce los proceso involucrados en el plegamiento de las proteínas
3. Valora la importancia de las chaperonas en el plegamiento de las proteínas
4. Describe la influencia de diversos agentes químicos y físicos sobre la
desnaturalización de las proteínas
5. Conoce qué una enzima, cuáles son sus propiedades y el mecanismo
general de su actividad
6. Define conceptos como: Cofactor, Coenzima, Grupo prostético, Apoenzima,
Holoenzima
Al concluir esta sesión de aprendizaje, el alumno:
A través del análisis de casos

7. AGENDA A DESARROLLAR
PROTEÍNAS
Niveles de
organización
estructural
Plegamiento
Desnaturalización
ENZIMAS
Propiedades
generales
Actividad
enzimática

8. 8
AMINOÁCIDOS: POLIMERIZACIÓN POR ENLACE PEPTÍDICO

9. Van der Waals: 0.4 - 4 kJ/mol
Puentes de hidrógeno: 12-30 kJ/mol
Puentes iónicos: 20 kJ/mol
Coordinación con Metales: < 20 kJ/mol
Interacciones hidrofóbicas: < 40 kJ/mol
Puentes disulfuro (covalente)
Fuerzas que determinan la estructura de las proteínas

10. 10

11. 11
ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS: PRIMARIA
 La estructura primaria de las proteínas esta determinada por su secuencia de
aminoácidos…este nivel más elemental de estructura que se codifica genéticamente
determina el resto de los niveles estructurales de la proteína
 Alteraciones en la secuencia de aminoácidos (estructura primaria) puede conducir a
cambios conformacionales y funcionales en la proteína

12. 12
Corresponde al ordenamiento espacial de residuos de aminoácidos adyacentes en
un segmento polipeptídico
ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS: SECUNDARIA

13. 13
• La difracción de rayos X ha evidenciado que es la
estructura secundaria más frecuente.
• De forma cilíndrica; tamaño de ~45A; con ~3.6 amino
ácidos en cada vuelta de la hélice.
• Común en proteínas que atraviesan las membranas
biológicas
• Los enlaces peptídicos se disponen hélice dextrógiro
(sentido de agujas del reloj)
• Las cadena laterales se proyectan hacia fuera y los
grupo C-O y N-H quedan arriba o abajo paralelo al
eje de la hélice. Esta disposición permite formar
puentes de hidrógeno cada 4 aminoácidos
• Se favorece por alanina, glutamina, metionina y
leucina
ALFA HÉLICE:
ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS: SECUNDARIA

14. 14
FERRITINA
• 75% de los aa se involucran en estructura de
alfa hélice.
• Fija y almacena hierro de una forma
biológicamente disponible para procesos
celulares vitales
• Protege a las proteínas, lípidos y al ADN de la
toxicidad de este elemento metálico
• Papel importante en procesos inflamatorios,
neurodegenerativos y en cáncer
ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS: SECUNDARIA

15. 15
• Las cadenas laterales R se localizan
alternadamente por encima y por debajo del
plano de la hoja beta
• La distancia entre aminoácidos adyacente es
~3,5A; cada cadena incluye 6 aminoácidos como
mínimo
• De 2 a 15 cadenas en hoja beta plegada
• La estructura se estabiliza por enlaces hidrógenos
• Pueden ser paralelas o antiparalelas
ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS: SECUNDARIA
BETA U HOJA BETA PLEGADA:

16. 16
ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS: SECUNDARIA
QUERATINA

17. 17
• Usualmente contienen residuos hidrofílicos.
• Se encuentran en la superficie de las proteínas.
• Conectan alfa hélices con hojas beta
• Vueltas con menos de 5 aa son llamados giros (cambios bruscos
de dirección)
VUELTAS Y GIROS VUELTAS
Organización proteica que permite el cambio de dirección de la cadena peptídica, necesario para
que la proteína adopte una estructura más compacta.
ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS: SECUNDARIA

18. 18
ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS: SECUNDARIA

19. • Es la disposición tridimensional global de todos los átomos de
una proteína; se revela por cristalografía de rayos X y resonancia
magnética nuclear
• Es la responsable directa de las propiedades biológicas de las
proteínas
• En aquellas proteínas monoméricas la estructura terciaria es la
máxima organización espacial !!
• Las cadenas laterales R con carácter apolar se orientan hacia
el interior de la molécula y las cadenas laterales R de los
aminoácidos polares se localizan en la superficie de la molécula.
ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS: TERCIARIA
Dominio: es una sección de la estructura proteínica suficiente para
llevar a cabo una tarea química o física particular como la de enlazar
un sustrato u otro ligando.

20. 20
ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS: TERCIARIA
 Proteína monomérica (153 aminoácidos) que
contiene un grupo prostético hemo que contiene
un átomo de hierro.
 Almacena de oxígeno en el músculo esquelético y
cardiaco, donde se requieren grandes cantidades
de O2 para satisfacer la demanda energética de las
contracciones.
 Alrededor del 78% de la estructura secundaria
tiene una conformación de hélice alfa.
 La mayoría de los aminoácidos hidrófobos se
encuentran en el interior y muchos de los residuos
polares están expuestos en la superficie.
Primera proteína cuya estructura fue
determinada experimentalmente por
difracción de rayos X (1958)
John Cowdery Max Ferdinand
1962
MIOGLOBINA

21. 21
Fuerzas que estabilizan la estructura terciaria:
COVALENTE:
• Puente disulfuro (entre dos cadenas laterales de Cisteína)
• Enlace amida (entre la cadena lateral de la Lisina con Glutamina o Asparagina).
NO COVALENTE:
• Fuerzas electrostáticas, entre cadenas laterales ionizadas, con cargas de signo opuesto
• Puentes de hidrógeno, entre las cadenas laterales de AA polares
• Interacciones hidrofóbicas, entre cadenas laterales apolares
• Fuerzas de polaridad, debidas a interacciones dipolo-dipolo.
ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS: TERCIARIA

22. 22
ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS: CUATERNARIA
La ESTRUCTURA CUATERNARIA solo existe en
proteínas multiméricas o sea formada por varias
cadenas peptídicas.
Se forma mediante la unión no covalente de
VARIAS CADENAS con estructura terciaria para
formar un complejo proteico.

23. 23
Según su
Nivel
Estructural
Según su
Conformación
Según su
Composición
Química
-Primario
-Secundario
-Terciaria
-Cuaternaria
-Globulares
-Fibrosas
-Simples
-Conjugadas
CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS
Según sus
Cadenas
Peptídicas
-Monoméricas
-Oligoméricas
insulina hemoglobina albúmina inmunoglobulina
mioglobina colágeno

24. 24

25. 25

26. Plegamiento de la cadena peptídica
• Es un proceso complejo, organizado y regulado
• Determinado por la secuencia de aminoácidos
• Permite conformar la estructura tridimensional de las proteínas (configuración nativa)
• Permite obtener una proteína biológicamente activa

27. El plegamiento de las proteínas es un proceso termodinámicamente favorable
27
• Entropía conformacional alta al principio, disminuye
con el plegamiento
• La energía libre (ΔG) disminuye con el plegamiento
Plegamiento de la cadena peptídica

28. Plegamiento de la cadena peptídica: modelo jerarquizado
28
El plegamiento ocurre en etapas sucesivas:
• Formación de estructuras secundarias locales.
• Formación de estructuras super-secundarias por
interacción entre dos estructuras secundarias.
• Formación de los dominios.
• Plegamiento del péptido completo
• Ajuste de la conformación de los dominios.
• Proteína plegada final.
Un MODELO ALTERNATIVO puede llevar a la formación
espontanea de un estado compacto (glóbulo fundido) por
interacciones hidrofóbicas de ciertos aminoácidos no
polares. Esto se conoce como colapso de la cadena
peptídica.

29. Plegamiento de la cadena peptídica: plegamiento asistido
29
Algunas proteínas no se pliegan espontáneamente, sino requieren de CHAPERONAS

30. 30
Plegamiento de la cadena peptídica: desnaturalización
La desnaturalización no afecta la estructura primaria de las
proteínas

31. 31
INTEGREMOS LO APRENDIDO
 Dónde se codifica la información de
la estructura primaria de una
proteína?
 Qué interacciones son
fundamentales para estabilizar la
estructura secundaria de una
proteína?
 Qué aminoácidos abundarán en la
superficie externa de una proteína
globular que se encuentre en el
plasma sanguíneo, como la
albúmina?
 Todas las proteínas tienen
estructura cuaternaria?

32. 32
CONCLUSIONES
1. Las proteínas tienen hasta cuatro niveles de organización: primario, secundario, terciario y
cuaternario
2. El plegamiento de las proteínas determina su estructura tridimensional, que es importante
para su actividad biológica.
3. El modelo jerárquico sostiene que el plegamiento de las proteínas se da de manera gradual y
el modelo alternativo sostiene que el plegamiento comienza con el colapso de la cadena
peptídica.
4. Las chaperonas son enzimas que ayudan al correcto plegamiento de las proteínas y evitan su
desnaturalización.
5. El plegamiento correcto de las proteínas depende de la secuencia de aminoácidos,
temperatura, pH, entorno hidrofóbico/hidrofílico
6. El plegamiento incorrecto de las proteínas conlleva a enfermedades.

33. 33
CUESTIONARIO 3
ACTIVIDADES DE TRABAJO AUTÓNOMO COMPLEMENTARIA
Revisión de Lecturas:
• Perspectivas actuales del uso de las proteínas y su
importancia en la investigación científica e
industrial.
https://www.researchgate.net/publication/28982421
4_PERSPECTIVAS_ACTUALES_DEL_USO_DE_P
ROTEINAS_RECOMBINANTES_Y_SU_IMPORTA
NCIA_EN_LA_INVESTIGACION_CIENTIFICA_E_I
NDUSTRIAL

34. 34
Ferrier, D., Jameson, B. y León Jiménez, R. (Trad.) (2015). Memorama: Bioquímica. Wolters Kluwer Health.
Disponible en Biblioteca virtual: https://elibro.net/es/ereader/ucsur/125904
Murray, R, y Bender, D. (2013). Harper, Bioquimica ilustrada. 2.ª ed. México, D.F:McGrawHill. Disponible en
Biblioteca: F / 612.015 / M975 / 2013
Riveros Rosas, H. Riveros Rosas, H. y Martínez Montes, F. (2018). Bioquímica de Laguna y Piña. 8.ª ed.
México: El Manual Moderno. Disponible en Biblioteca virtual:https://elibro.net/es/ereader/ucsur
Stryer, L., Berg, JM, Tymoczko, JL. (2003). Bioquímica. 5.ª ed. Barcelona: Reverté. Disponible en Biblioteca:
612.015 / S83
Villavicencio, M., y Ayala, G. (2010). Texto de bioquímica: bioquímica básica; bioquímica metabólica. 2.ª ed.
Lima: CONCYTEC. Disponible en Biblioteca:612.015 / V66 / 2010
REFERENCIAS
Berg, J. M. Tymoczko, J. L. y Stryer, L. (2007). Bioquímica. Editorial Reverté. Disponible en Biblioteca
virtual: https://elibro.net/es/lc/ucsur/titulos/105687

35. Generalidades de las enzimas
Ciencias Básicas
Prof. Joel de León Delgado
jdeleon@científica.edu.pe

36. 36
Reacciones químicas EXTREMADAMENTE
LENTAS Y DESFAVORECIDAS
ENERGÉTICAMENTE (endergónicas), no
ocurren en una escala de tiempo útil
para la vida
Solo es posible su ¨utilidad¨ para la
función celular si hay actividad de
CATALIZADORES de las reacciones
biológicas…o sea ENZIMAS
GENERALIDADES DE LAS ENZIMAS
 Participan en la mayoría de las reacciones
bioquímicas
 Son generalmente de naturaleza proteica

37. 37
Al igual que para el resto de las proteínas, la
función de las ENZIMAS depende de la
CONSERVACIÓN DE SU ESTRUCTURA a todos los
niveles de organización…o sea la
DESNATURALIZACIÓN de una enzima modifica
su actividad
Una ENZIMA puede ser DESNATURALIZADA con
el uso de agentes reductores, temperatura, pH,
solventes orgánicos, detergentes
GENERALIDADES DE LAS ENZIMAS

38. Las enzimas son determinantes en el balance salud - enfermedad.
La determinación de la actividad y/o concentración de la
enzima es una herramienta útil para el diagnóstico, pronóstico
y seguimiento del curso de una enfermedad y su tratamiento
2. En procesos inflamatorios, necrosis de tejidos, afecciones por
suministro sanguíneo, neoplasias y otras patologías, ciertas enzimas
aumentan su concentración plasmática.
1. Errores congénitos del metabolismo se deben generalmente a
alteraciones en la expresión y/o función de enzimas.
GENERALIDADES DE LAS ENZIMAS
BIOMARCADOR
pronóstico vs predictivo

39. Son catalizadores biológicos eficaces (se requieren en pequeñas cantidades) y muy
específicos, que aumentan la velocidad de las reacciones bioquímicas de 106 a 1012 veces
GENERALIDADES DE LAS ENZIMAS
COMPLEJO ENZIMA-
SUSTRATO
 El SITIO (CENTRO) ACTIVO de una ENZIMA es la zona donde
se une el SUSTRATO que será modificado…es un bolsillo
molecular
 Los aminoácidos que componen el SITIO ACTIVO interactúan
con el SUSTRATO y contribuyen a su modificación
 Las ENZIMAS no se consumen durante la reacción
 Aceleran la velocidad a la cual la reacción química alcanza el
equilibrio, pero no alteran la constante de equilibrio (la
cantidad de producto que se forma a partir del substrato)

40. CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS
Vitaminas ?

41. INTEGREMOS LO APRENDIDO
Zimógenos ?
Son ENZIMAS cuyo SITIO ACTIVO no está conformado y
requiere alteraciones estructurales irreversibles para su
formación (es parte de los mecanismos de regulación de la
actividad enzimática)

42. 42
 En las reacciones químicas se produce la ruptura o formación de enlaces entre átomos, con una
determinada cinética (velocidad)
 Las enzimas proporcionan el ambiente óptimo para que se den las reacciones química, de
manera energéticamente favorable.
ACTIVIDAD DE LAS ENZIMAS

43. 43
ACTIVIDAD DE LAS ENZIMAS

44. 44
https://www.google.com.pe/imgres?imgurl=http%3A%2F%2F3.bp.blogspot.com%2F-
AEMbc2azKus%2FU__NzeCu2HI%2FAAAAAAAAEpI%2FLA6Ai5I38L8%2Fs1600%2FLinus_Pauli
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pauling-senor-de-los-
extremos.html&docid=0fTPXILqkrIP8M&tbnid=PJbslH2h3Z1xPM%3A&vet=10ahUKEwj-
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s%20pauling&ved=0ahUKEwj-
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LLAVE-CERRADURA vs ENCAJE INDUCIDO
Emil Fischer
(1894)
Daniel
Koshland, 1958
Total complementariedad enzima-sustrato; el
sitio catalítico se ajusta perfectamente al
sustrato (explicaba la especificidad pero no la
capacidad catalítica)
Complementariedad enzima-sustrato en el
ESTADO DE TRANSICIÓN; el sitio catalítico
se modifica al unirse al sustrato y se ajusta
al estado de transición de este
ACTIVIDAD DE LAS ENZIMAS: MODELOS DE FORMACIÓN
DEL COMPLEJO ENZIMA-SUSTRATO

45. 45
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UKEwj-
ob_rjJraAhUM71MKHYBTBeUQMwgxKAEwAQ&iact=mrc&
uact=8
ACTIVIDAD DE LAS ENZIMAS: MODELOS DE FORMACIÓN
DEL COMPLEJO ENZIMA-SUSTRATO
LLAVE-CERRADURA
vs
ENCAJE INDUCIDO
La forma en que la enzima
distorsiona el sustrato reduce la
energía de activación necesaria
para acelerar la transformación
del sustrato en producto.

46. GRACIAS
….seguimos con más de
ENZIMAS