02 Semana 2 Proteínas y Enzimas

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CLASE TEÓRICA N° 2
PROTEÍNAS Y ENZIMAS
Cátedra de Biología Celular
RESULTADO DE APRENDIZAJE Y CONTENIDOS
• PROTEÍNAS.
• Estructura
• Clasificación
• Funciones
RESULTADO DE APRENDIZAJE
Explica la estructura y funciones de las proteínas, de manera particular el rol de las enzimas
para la homeostasis celular y aplicaciones en el campo médico, a través de prácticas de
laboratorio y organizadores gráficos .
• ENZIMAS.
• Cinética enzimática
• Regulación
• Importancia biomédica
AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS
AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS
Ig G
Hay más de 300 aminoácidos en la naturaleza. En las 
proteínas del ser humano sólo se encuentran 20.
Cada aminoácido tiene propiedades químicas 
distintivas.
La sustitución de un solo aminoácido en la cadena 
polipeptídica puede alterar las propiedades de la 
proteína.
Ejemplo: Anemia falciforme (sustitución de glutamato 
por valina).
Aminoácidos alifáticos apolares Aminoácidos polares no cargados Aminoácidos cargados positivamente
Aminoácidos aromáticos Aminoácidos cargados negativamente
Las 
propiedades 
químicas de 
un aa
definen su 
ubicación y 
función.
AMINOÁCIDOS
Alanina
Asparragina
Aspartato
Cisteína
Glicina
Glutamato
Glutamina
Prolina
Serina
Tirosina
No esenciales
Todos Niños Fenilce-
en crecimiento prematuros tonúricos
Valina Arginina Cisteína Tirosina
Leucina Histidina Tirosina
Treonina
Triptófano
Metionina
Isoleucina
Fenilalanina
Lisina
Esenciales
ESTRUCTURAS PROTEICAS
Primaria
Secundaria
Terciaria
Cuaternaria
Agente 
desnaturalizante Regiones afectadas
Calor Enlaces de hidrógeno
Detergentes Regiones hidrofóbicas
Ácidos
Bases
Enlaces de hidrógeno, 
Puentes salinos
Sales Puentes salinos
Agentes reductores Puentes disulfuro
Metales pesados Puentes disulfuro
Urea 6 M Enlaces de hidrógeno
https://livingwellinthe21stcentury.wordpress.com/2018/04/25/protein-cooking-and-eggs/
DESNATURALIZACIÓN
PROTEÍNA
Fosforilación
Agrega un fosfato a serina,
treonina o tirosina
Puente disulfuro
Une covalentemente átomos de
azufre de dos diferentes residuos de
cisteína
Ubiquitinación
Agrega ubiquitina a residuo
de lisina de una proteína
para su degradación
Glucosilación
Agrega azúcar, usualmente
a un N u O en una cadena
lateral de aminoácido
Hidroxilación
Se une un grupo hidroxilo (-OH) a
una cadena lateral de una proteína
Metilación
Agrega un grupo metilo, usualmente
a residuos de lisina o arginina
Lipidación
Se une un lípido, tal como un ácido
graso, a una cadena peptídica
Acetilación
Agrega un grupo acetilo a un
extremo N de una proteína o a
residuos de lisina
MODIFICACIONES
POSTRADUCCIONALES
Proteólisis
P
G
Ub
https://brilliant.org/practice/protein-origami/
PROTEÍNAS
Número de
Cadenas
Forma o 
Conformación
ComposiciónSolubilidad
Mioglobina
Monoméricas
Oligoméricas o 
Multiméricas
Fibrosas
Globulares
Solubles
Insolubles
Simples u 
Holoproteínas
Conjugadas o 
Heteroproteinas
Hemoglobina
Ej.
Ej.
Queratina
Ej.
Catalasa
Ej.
Colágeno
Ej.
Albúmina
Ej.
Albúminas
Globulinas
Histonas
Escleroproteínas
Ej.
Fosfoproteínas
Glucoproteínas
Metaloproteínas
Nucleoproteínas
Lipoproteínas
Ej.Intermedias
Fibrinógeno
Ej.
Según contenido 
de aminoácidos
Incompletas
Completas
• Proteínas Enzimas metabólicas
• Proteínas Estructurales
- Proteínas del citoesqueleto
- Colágeno
• Proteínas de Transporte
- Proteínas de transporte pasivo: porinas,
canales iónicos
- Proteínas de transporte activo: bombas
• Proteínas de Señalización Celular
- Prot. receptoras de membrana: proteínas G,
proteínas receptoras tirosina kinasa
- Proteínas receptores nucleares
- Prot. de señalización intracelular: proteína
kinasa activada por mitógenos (MAP kinasa,
proteína kinasa A (PKA)
• Proteínas Cuidadoras del Genoma
• Proteínas Hormonas: Insulina
PRINCIPALES FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS
http://ecoursesonline.iasri.res.in/pluginfile.php/41043/mod_res
ource/content/1/13.12-Functions_of_proteins-Jul-01-2011.jpg
ENZIMAS
ENZIMAS Y TIPOS ESPECIALES
Ribozimas
Estructura
básica
RNA
- Nucleotidos
- Comp. Vit. B
Apoenzima
Apoproteína
Grupo Prostético
Holoenzima
CofactorProteína
Coenzima
Anticuerpos
Abzimas
Actividad citotóxica
(apoptosis)
Granzimas
Enzimas de 
restricción
Tipos especiales
Enzimas y reacción enzimática básica
Reacción
Energia de activación con
enzima
Energia de activación sin enzima
S
P
Formular ahora un concepto de enzima 
basado en la figura
Estado de transición
E + S [ES] [EP] P + E 
Las enzimas 
disminuyen la energía 
de activación para 
superar el estado de 
transiciónY si no hubiera alguna enzima, la reacción continuaría?. Justifique
• Definición
• Catalizadores 
biológicos
• Función
• Viabilizar la
actividad celular por 
su participación en
todas las reacciones
biológicas
• Naturaleza química
• Proteinas globulares
• RNA con propiedades
catalíticas: Ribozimas
G + ATP G, 6P + ADPHexocinasa/Glucocinasa
Modelo llave - cerradura
1. Oxidorreductasas transfieren electrones (e-, H+)
2. Transferasas transfieren grupos funcionales, tal como glicosilo,
metilo, fosforilo (no agua)
3. Hidrolasas catalizan reacciones hidrolíticas (con adición de agua),
separa C-O, C-S, C-N, y otros
4. Liasas al lisar sustratos generan dobles enlaces, o catalizan la
adición de un sustrato a un doble enlace de un segundo sustrato.
5. Isomerasas transfieren grupos dentro de las moléculas para
generar diversos isómeros.
6. Ligasas catalizan formación de enlaces C-C, C-S, C-O y C-N
acopladas a hidrólisis de energía, por ejemplo ATP
CLASIFICACIÓN DE ENZIMAS (IUB)
REVISIÓN
Enzima
(sacarasa)
Sitio
catalítico
1
2
3
Sustrato
(sacarosa)
Enzima disponible
con sitio catalítico
libre
[ES]
Sustrato se une a 
la enzima
[EP}
Sustrato es
convertido a 
productos
4
Productos son 
liberados
Glucosa Fructosa
E+S [ES] [EP] P+E
Además de incrementar la velocidad de las 
reacciones, las enzimas proveen un medio 
para regular las velocidades de las vías 
metabólicas en el cuerpo. 
1. Temperatura
2. pH
3. Concentraciones de:
• Enzima
• Sustrato
• Producto 
(retroalimentación 
negativa)
4. Localización
5. Moduladores
• Positivos
• Activadores
• Inductores
• Negativos
• Inhibidores
• Represores
• Especiales
• Alostérica
• Covalente
• Zimógenos
Regulación 
de 
actividades
FACTORES QUE MODIFICAN LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
FACTORES BÁSICOS
SUSTRATO
ENZIMA
TEMPERATURA
pH
RESUMEN DE FACTORES
Concentración 
de S
• Su aumento, también incrementa la actividad enzimática, alcanzan su 
velocidad máxima cuando la enzima se satura, luego disminuye por 
sobresaturación
Concentración 
de E
• Al aumentar, inicialmente incrementa la reacción, se estabiliza y luego 
disminuye por agotamiento de sustrato e inhibición por producto
Temperatura
• Su aumento, incrementa la reacción mientras no supera la temperatura 
fisiológica, que ocasiona desnaturalización
pH
• Al salir de sus rangos óptimos, disminuyen la reacción, debido a la 
desnaturalización que ocasionan 
INHIBICIÓN ENZIMÁTICA
Ecuación de Michaelis-Menten
[S]
v
Vmax
2
v = Vmax
v = Vmax [S]
Km
Km
¿Cuando se alcanza la velocidad máxima?
Constante de Michaelis y Menten
Transformación de Lineweaver - Burk
TIPOS DE INHIBICIÓN
CINÉTICA DE INHIBICIÓN ENZIMÁTICA
Km
I II Competitiva No-competitiva Acompetitiva
P
lo
te
o
 d
ir
ec
to
D
ob
le
 R
ec
ip
ro
co
Vmax Vmax
Km Km’ [S], mM
vo
[S], mM
vo
I I
Km [S], mM
Vmax
I
Km’
Vmax’Vmax’
Vmax no se altera
Km se incrementa
Vmax disminuye
Km no se altera
Vmax & Km disminuye
I
1/[S]1/Km
1/vo
1/Vmax
II
1/vo
1/Vmax
1/[S]1/Km 1/[S]1/Km
1/Vmax
1/vo
= Km’
INHIBIDORES POR SU MECANISMO
Inhibidores son compuestos 
que disminuyen la tasa de 
reacción enzimática
Irreversibles
Forman enlaces covalentes o 
extremadamente fuertes con 
grupos funcionales en el sitio 
catalítico
Ejem. Diisopropilfosfofluoridato
(organofosforado) es el prototipo 
del sarin, forma enlaces con SerinaEjem. El Acido acetilsalicílico 
(aspirina) forma enlaces por 
acetilación de Serina en el sitio 
catalítico de prostagañlndin
endoperoxido sintasa (Ciclo 
oxigenasa, COX)
Inhibidores suicidas
Sufren una reacción parcial y forman 
inhibición irreversible en el sitio 
catalítico
Ejem. Penicilina, forma un compuesto 
que no puede disociarse de 
glucopeptidil transpeptidasa
bacteriana  inhiben síntesis de pared 
bacteriana
Ejem. Alopurinol, inhibe a la xantina 
oxidasa
USOS FUNDAMENTALES
Uso en
diagnóstico
Marcadores enzimáticos
• Enzimopatías Ejm anemia
hemolítica (G, 6PDH, Pyr cinasa)
• Marcadores tumorales Ejm
enolase neuroespecífica
Agentes
terapeúticos
Algunas enzimas se
usan como fármacos
• Factores de la
coagulación, lactasa
Otras enzimas son
blanco de fármacos
• Cox, Xantina oxidasa,
ECA, transcriptasa
inversa
Herramientas
(Reactivos) de 
diagnóstico
Glucosa oxidasa
(glicemia), ELISA, LDH, 
CK 
CARACTERÍSTICAS DE LOS MARCADORES ENZIMÁTICOS
Secretorias
Producido por 
tejidos/órganos, 
actuan en plasma
Ejem. Hígado 
Lipoprotein lipasa 
(LPL) 
Intracelulares
Actúan 
intracelularmente y 
carecen de acción en 
plasma
Se localizan en: membrana 
(ALP, γGT), citosol (ALT, 
AST, LDH, MDH), 
Mitocondrias (AST), 
lisosomas (ACP)
Otros son producidos por 
tejidos/organos específicos 
Hígado (G, 6Pasa), 
Pancreas (amilasa), 
Corazón (LDH1)
ISOENZIMAS: LACTATO DESHIDROGENASA (LDH)
HHHH
MMMM
HMMM
HHMM
HHHM
Piruvato Lactato
NADH+ NAD+
LDH
Estudiar más 
ejemplos de 
interés médico
ISOENZIMAS: CREATIN KINASA (CK)
MM
MB
BB
INFARTO AL MIOCARDIO
LDH
AST(GOT)
CK
HEPATITIS
ALT(GPT)
AST (GOT)
γ GT
Adaptado de:
https://www.clinicalkey.es/#!/content/book/3-s2.0-B9780702072987000259
• Alanina aminotransferasa 
(ALT), o Glutamato piruvato 
transaminasa (GPT).
• Amilasa y lipasa.
• Aspartato aminotransferasa 
(AST), o Glutamato 
oxalacetato transaminasa 
(GOT)
• Creatina kinasa (CK).
• Fosfatasa alcalina (ALK).
• Gamma-glutamil
transpeptidasa (GGT)
• Lactato deshidrogenasa 
(LDH)
MARCADORES ENZIMATICOS DE DAÑO O DISFUNCIÓN DE TEJIDO 
ESPECÍFICOS U ÓRGANOS
ENZIMAS Y TEJIDOS
Las enzimas intracelulares 
aparecen en el plasma 
como consecuencia de un 
intercambio normal
Las enzimas intracelulares 
se incrementan a nivel 
plasmático debido a daño 
o proliferación celular
COMPETITIVA NO COMPETITIVA
FÁRMACOS
• AINEs Ejem: Aspirina
• Inhiben a la ciclooxigenasa
• Β lactámicos Ejem. Penicilina
• Inhiben síntesis de pared bacteriana uniéndose a 
la PBP 
• Revisar su mecanismo
• Sulfas (~PABA)
• IECAs (Captopril, enalapril)
• Alopurinol
• Fluorouracilo
• Estatinas
FÁRMACOS
• Tipranavir
• inhibidor de la
proteasa del VIH)
• Nevirapina
• inhibidor de 
transcriptasa inversa 
 VIH
BUSCAR OTROS EJEMPLOS USANDO LA LITERATURA ADECUADABUSCAR OTROS EJEMPLOS USANDO LA LITERATURA ADECUADA
ENZIMAS-FÁRMACOS CON APLICACIÓN MÉDICA
Preguntas Deben revisar los materiales, realizar
las tareas y subirlas en la plataforma.
Gracias por su atención………..