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DE DNA A PROTEINA
ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
PROFUNDIZACIÓN: QUÍMICA CLÍNICA
UNIVERSIDAD COLEGIO MAYOR DE CUNDINAMARCA
FACULTAD DE BACTERIOLOGÍA
ROSALBA ALFONSO SIERRA
Bacterióloga (UCMC) – Magister en Bioquímica (UN)
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CUÁL HA SIDO EL
DESARROLLO HISTÓRICO DE LA BIOLOGÍA
MOLECULAR ?
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BIOQUÍMICA. MATHEWS
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EL DNA ES LA INFORMACIÓN GENÉTICA
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CUAL ES EL FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENETICA ?
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El DNA es un polímero de los deoxinucleótidos: adenosina, timidina, citosina y guanosina
CUÁL ES LA COMPOSICIÓN GENÉTICA DEL DNA?
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COMO SE DEFINE UN GEN ?
SECUENCIA DE DNA REQUERIDA PARA TTRANSCRIBIR UN GEN, TAMBIÉN UNIDAD TRANSCRIPCIONAL
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REGIÓN REGULADORA: SECUENCIA DE DEOXINUCLEÓTIDOS QUE DETERMINA CUANDO, DÓNDE Y EN QUÉ CANTIDAD SE TRANSCRIBE UN GEN
SE IDENTIFICA COMO -1, -2, ETC
POSEE: PROMOTOR BASAL, SITIOS DE UNIÓN DE PROTEÍNAS REGULADORAS, ENHANCERS Y SILENCIADORES
REGIÓN CODIFICANTE: REGIÓN DE DNA QUE ES TRASCRITA O COPIADA A RNA. COMIENZA EN EL SITIO INICIAL DE LA TRANSCRIPCIÓN Y SE IDENTIFICA COMO +1, +2, ETC.
EN EUCARIOTAS POSEEN EXONES E INTRONES
EL INICIO DE TRANSCRIPCIÓN ES EL SITIO DONDE SE COLOCA LA PRIMERA BASE COMPLEMENTARIA DEL RNA.
REGIÓN CODIFICANTE: CONTIENE LOS DEOXINUCLEÓTIDOS QUE UNA VEZ TRANSCRITOS, CAUSAN LA TERMINACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN.
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CUALES SON LAS MODIFICACIONES DEL TRANSCRITO ?
LOS EXONES SON SECUENCIAS QUE SON MANTENIDAS DESPUÉS DE LA TRANSCRIPCIÓN. LOS INTRONES SON ELIMINADOS DESPUÉS DE LA TRANSCRIPCIÓN.
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Todos los pre-RNAm eucariotas son modificados en ambos extremos
Al extremo 5` se le adiciona la cap: es un 7-metilguanilato que se une por un enlace éster. El cap protege al RNAm de ser degradado por enzimas, ayuda a que sea exportado al citoplasma y en la traducción un factor de traducción se une a ella para permitir el inicio de la traducción.
Al extremo 3` del pre-RNAm se agrega una cola de residuos de ácido adenílico: cola de poli A (100 a 250 bases).
Último paso del procesamiento del RNAm es el splicing: la excisión de los intrones seguida de la ligación de los exones.
Los RNAm ya procesados retienen regiones no codificantes en los extremos denominadas 5` UTR y 3`UTR.
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2) EL tRNA (DE TRANSFERENCIA) DECIFRA EL CÓDIGO DE CODONES DEL mRNA.
CADA AMINOÁCIDO TIENE UN GRUPO ESPECÍFICO DE tRNAs A LOS QUE SE UNE COVALENTEMENTE POR EL EXTREMO 3’.
ESTOS tRNA CONDUCEN EL AMINOÁCIDO HASTA EL RIBOSOMA, EN DONDE SON POLIMERIZADOS SIGUIENDO EL ORDEN DE LOS CODONES ESPECIFICADOS POR EL mRNA.
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QUÉ ES EL CODIGO GENETICO DEGENERADO ?
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CUALES SON LAS ESTRUCTURAS DE LAS PROTEÍNAS ?
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BIOSINTESIS Y ENSAMBLE DEL COLAGENO
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1. Modificaciones post-traslacionales de las proteínas que alteran la actividad
2. Motivos funcionales de las proteínas.
3. Discusión de un artículo relacionado.
4. Enzimas y substratos.
ENZIMAS
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1. Modificaciones post-traslacionales de las proteínas que alteran la actividad
Las proteínas esconden los grupos hidrofóbicos y exponen los hidrofílicos
Urea rompe puentes H
B-mercapto reduce S-S a –SH
Recuperación de la estructura nativa
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Plegamiento no asistido de una proteína
Plegamiento – estructura
tridimensional. HSP70
HSP60HSP70 + ATP conformación abierta
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Unión reversible o irreversible de grupos químicos en el C o N terminal
Acetilación: adición de un grupo acetil (CH3CO) al residuo N-terminal involucra el 80% de las proteínas. Unión a la capa lipídica. Estabilidad
Fosforilación: Modificación interna, serina treonina y tirosina
Glicosilación: Serina treonina asparagina
MODIFICACIONES PROTEÍNAS
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Modificaciones de las proteínas
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Glicosilación
Glicoproteinas
O-linked oligosacaridos se
unen al grupo hydroxyl de la
serine y treonina por N-
acetylgalactosamine.
Collagens posee glucosa –
galactosa unidos a
hidroxilisina.
N-linked oligosaccharides
glicoproteínas mamarias,
contienen 5 azúcares
(purpura), ramificados a la
amide nitrogen de asparagina
(Asn).
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Degradación de proteínas por el proteasoma: ubicuitinación
Enzima cataliza formación de una unión
peptidica entre Ubicuitina y la cadena
lateral –NH2 de una lisina de la proteína
blanco. Direcciona a proteasoma
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Une residuos de tirosina fosforilados: tirosin kinasa, fosfatasas. Presente en procariotas metazoos, esponjas = evolutivamente conservados
Dominios SH2
2. Motivos funcionales de las proteínas
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Familia de Rho GTPasas
68 miembros. Traducen señales de respuesta de receptores de señales unidas a membrana
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4. Enzimas y substratos
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•Catalizan sistemas biológicos.
•Transformaciones químicas de una forma de energía a otra.
•Poder catalítico y especificidad.
•Repertorio de fuerzas moleculares.
•Orientan sustratos.
•Rompen uniones químicas.
•Naturaleza proteica.
•Catalizan estados de transición y definen cual reacción toma lugar
Transferencia de CO2 tejidos – sangre – alveólos
Anhidrasa carbónica: hidrata 106 moléculas de CO2 / seg, 107 más rápido que no catalizado.
Características de las enzimas
Enzimas y substratos
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Enzimas proteolíticas
tripsina
trombina
Enzimas y substratos
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Muchas enzimas requieren cofactores para su actividad
Cofactores son metales o pequeñas moléculas orgánicas (coenzimas)
Anhidrasa carbónica: Zn+2 Glicógeno fosforilasa: piridoxal fosfato
Cofactor Enzyme
Coenzyme
Thiamine pyrophosphate Pyruvate dehydrogenase
Flavin adenine nucleotide Monoamine oxidase
Nicotinamide adenine dinucleotide Lactate dehydrogenase
Pyridoxal phosphate Glycogen phosphorylase
Coenzyme A (CoA) Acetyl CoA carboxylase
Biotin Pyruvate carboxylase
5′-Deoxyadenosyl cobalamin Methylmalonyl mutase
Tetrahydrofolate Thymidylate synthase
Metal
Zn2+ Carbonic anhydrase
Zn2+ Carboxypeptidase
Mg2+ EcoRV
Mg2+ Hexokinase
Ni2+ Urease
Mo Nitrate reductase
Se Glutathione peroxidase
Mn2+ Superoxide dismutase
K+ Propionyl CoA carboxylase Enzimas y
substratos
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Enzimas y substratos
Las enzimas transforman energía de una forma a otra
Fotosíntesis: E luz se convierte en uniones químicas
Mitocondria: E alimentos en E libre y luego adenosina trifosfato
Enzimas: E de la uniones químicas del ATP en muchas vías: Miosina E ATP en contracción muscular
Enzima transformante de energía:
Ca2+ ATPase usa la E de la hidrólisis de ATP para transportar Ca2+ a través de la membrana, generando un gradiente de Ca2+
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TERMODINÁMICA
Enzimas y substratos
Enzimas y substratos
Enzimas y substratos
E radiante (sol), Fotosíntesis
E química (carbohidratos)
E biológicamente útil ATP (mitocondria)
Trabajo celular (Enlaces fosfato)
E medio ambiente – calor
Transformación de la energía
Leyes
1. La ley de la conservación de la energía: caloría (Cantidad calor elevar T° 1 ° C).
2. Entropía: Estado aleatorio de la E en que no puede disponerse para hacer trabajo. Desorden. Rx químicas= perdida calor (movimiento moléculas al azar), que incrementa la entropía circundante.
3. Energía libre: procesos alcanzar máximo entropía. Calor absorbido o cedido al medio – entropía máxima del sistema. Cambios de calor y entropia se relacionan por E libre = Total E del sistema que puede usarse para hacer un trabajo en condiciones isotérmicas.
La entropia (S) y la E libre (G) son inversas
▲G = ▲ H – T ▲S
H: entalpia o contenido de calor del sistema
T : temperatura absoluta
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Class Type of reaction Example
1. Oxidoreductases
Oxidation-reduction Lactate dehydrogenase
2. Transferases Group transfer Nucleoside monophosphate kinase (NMP kinase)
3. Hydrolases Hydrolysis reactions (transfer of functional groups to water)
Chymotrypsin
4. Lyases Addition or removal of groups to form double bonds
Fumarase
5. Isomerases Isomerization (intramolecular group transfer)
Triose phosphate isomerase
6. Ligases Ligation of two substrates at the expense of ATP hydrolysis
Aminoacyl-tRNA synthetase
Cómo se clasifican las enzimas?
De acuerdo a la reacción que catalizan
Clasificación numérica: nucleoside monophosphate (NMP) kinase: NMP kinase transfiere un grupo fosforil del ATP a NMP y forma nucleoside diphosphate (NDP) y ADP = transferase, grupo 2.
Muchos grupos en adición al grupo fosforil pueden ser transferidos : azúcares, unidades de carbono. Transferases que cambian un grupo fosforil se designan como 2.7.
Varios grupos funcionales aceptan un grupo fosforil: Si el grupo fosfato es el aceptor, la transferasa es designada como 2.7.4. El últimi número designa el grupo aceptor preciso.
En la NMP kinase, un nucleósido monofosfato es el grupo aceptor y la enzima es designada EC 2.7.4.4.
Enzimas y substratos
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Cuál es la evidencia de un complejo ES?
E constante - S incrementa:
V de reacción incrementa hasta alcanzar un máximo
Rayos X y cristalografía
Sitio activo: Secuencia de AA que interactúa con sustrato, incluye la secuencia implicada en formar estructuras, bolsillos. También une los cofactores
El agua está excluida del sitio a no ser que reaccione
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Interacciones electrostáticas,
Puentes de hidrógeno
Fuerzas de van der Waals,
Interacciones hidrofóbicas.
Modelos propuestos en la interacción ES
ES se unen por interacciones débiles:
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Modelo de Michaelis-Menten para la cinética enzimática
La rata de catálisis V0: N° de moles de producto formado / seg varia con las concentraciones de [S]
La constante de Michaelis (KM) es la concentración de sustrato que produce una velocidad de Vmax/2.
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Las enzimas pueden ser inhibidas por moléculas específicas
Moléculas o iones
Control biológico
Mapeo del sitio activo
Irreeversible: Penicilina covalentemente modifica una peptidasa, similar aspirina –ciclooxigenasa
Reversible: activa el sitio de unión de la enzima
Methotrexate análogo tetrahydrofolate,
coenzima de dihydrofolate reductase: Sintesis purinas y pirimidinas.
Se une 1000 veces más fuerte = Tratamiento Cancer.