Bioquimica

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Bioquímica es la ciencia que trata reacciones que involucran átomos y moléculas. Estudia todo lo que abarca el mundo orgánico e inorgánico de la vida. Etimológicamente “Bioquímica” viene de las palabras “bio”, que significa vida, y “química”, que significa química. Es decir, Bioquímica es la Química de la vida.
La bioquímica atiende los mecanismos y reacciones químicas que se llevan a cavo en la unidad básica de la vida: la célula.
Los virus, por su parte, no son células. Todavía no se ha determinado fijamente que los virus son seres vivos. Algunas corrientes afirman que son agentes biológicos, pues presentan características que hacen que se tenga esta noción, entre éstas la capacidad de mutar.
La bioquímica encuentra su ámbito de estudio a nivel molecular, es decir, se interesa por saber qué moléculas están presentes en la célula y, a partir de esta información, conocer las reacciones químicas que se darán en estas moléculas.
Las moléculas que forman parte de la célula, conocidas como biomoléculas, son:
· Carbohidratos
· Proteínas
· Lípidos
· Ácidos Nucleicos
Estas biomoléculas son polímeros, llamados biopolímeros, formados por unidades estructurales conocidas como monómeros.
	Biomolécula
	Monómeros
	Carbohidrato
	Azúcares Simples
	Proteína
	Aminoácidos
	Lípido
	Son es extremo polimórficos y difíciles de definir estructuralmente.
	Ácido Nucleico
(ADN, ARN)
	Nucleótidos
La bioquímica estudia, a nivel molecular, el comportamiento, cómo están estructuradas y cómo funcionan las biomoléculas. Este comportamiento se conoce como metabolismo, o conjunto de reacciones químicas que se realizan en el organismo para adquirir energía y funcionar como funciona. Estas reacciones permiten sintetizar y romper biomoléculas.
En todos los organismos bióticos, y por tanto en el cuerpo humano, existe un sinnúmero de células que se dividen en dos tipos totalmente diferenciados:
· Procariotas
· Eucariotas
Las células eucariotas fueros las primeras en ser identificadas, en lo que a historia de la biología se refiere. La primero que se pudo ver en el primer microscopio, muy primitivo comparado con los que se dispone actualmente, son tejidos o conjunto de algo que en aquel momento no se podía identificar, pero que debido a la forma de celda que presentaba, se le asignó el nombre de “célula”. Una vez que la tecnología mejoró, se logró ver que estas células, eucariotas aunque para entonces no se sabía, contenían algo que posteriormente recibió el nombre de organelo.
 (
Membrana Citoplasmática o Membrana Celular
Núcleo
Citoplasma
)
En el citoplasma se encuentran los organelos, entre éstos las vacuolas, el aparato de Golgi, el retículo endoplasmático, las mitocondrias, los ribosomas (presentan en absolutamente todas las células) y los cloroplastos (presentes únicamente en las células vegetales). La parte líquida del citoplasma se conoce como citosol.
En avance de la tecnología aumentó, y con él se advirtió la existencia de otro tipo de célula que, aunque tenía una membrana celular o membrana citoplasmática y un citoplasma (espacio interior de la célula, exceptuando el núcleo) con un único tipo de organelo: ribosoma, era diferente porque en lugar del núcleo se divisó una masa central en la que se hallaba la información genética. Esta masa se conoce actualmente como nucleoide.
	CÉLULA EUCARIOTA
	CÉLULA PROCARIOTA
	 (
Membrana Celular
Núcleo
Citoplasma
Citosol (parte líquida)
Ribosomas
Otros organelos
)
	 (
Membrana Celular
Nucleoide
Ribosomas
Citoplasma
ADN
)
De ahí que la diferencia sustancial entre una célula eucariota y una procariota es que en la segunda el ADN no está protegido por una membrana, está disperso.
La célula vegetal normalmente es más grande que la célula animal. Dependiendo de la especie animal o vegetal se verán distintos tipos de organelos. De cualquier forma, siempre sucederá que la estructura de la célula procariota es más sencilla que la de la célula eucariota.
Continuando con la historia de la bioquímica, por aquellos momentos en los que se divisó por primera vez una célula procariota, estaba en boga el tema de la evolución. Entonces se consideró a la célula procariota como el origen de la vida, es decir, como predecesora de la célula eucariota.
Los términos “procariota” y “eucariota” están formados por las siguientes raíces:
Mientras se aceptaba esta idea, surgieron preguntas como: ¿por qué, si la célula procariota era la predecesora de la eucariota, existía hasta la actualidad? El postulado de la “supervivencia del más fuerte” dentro de la evolución permitió responder esta pregunta. Entonces todo iba bien, hasta que cierta día un arqueólogo encontró un fósil formado por células eucariotas, con la particularidad de que dicho fósil era más antiguo que los procariontes encontrados hasta el momento.
A partir de ese momento surgieron varias teorías que pretendían explicar el origen de la vida. Una se éstas afirma que hubo una sola sustancia (a la que todavía no se ha bautizado) a partir de la cual se originaron las células eucariotas y procariotas. Otra dice que en el pasado debió haber existido un sinnúmero de células, de las cuales sólo sobrevivieron las que existen en la actualidad. Una idea diferente insinúa que nuestro origen pudo ser extraterrestre, pues se cree que la explosión de un cuerpo celeste en cierta parte de la galaxia provocó la formación de una masa que viajó, en un meteorito, hasta nuestro planeta donde encontró las condiciones adecuadas para desarrollarse. Esta misma teoría surge debido a que en meteoritos se han encontrado todos los elementos vitales (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre: CHONPS), de hecho se cree que en los meteoritos se ha encapsulado la vida.
Ninguna de estas teorías ha sido demostrada completamente. Lo único que se ha logrado determinar son las condiciones de presión y temperatura que debió tener la tierra para que los elementos vitales formaran biomoléculas: carbohidratos, proteínas y lípidos; aunque aún no se ha logrado es que dichas biomoléculas presenten actividad biológica.
Revisando el genoma, se hace la clasificación taxonómica en función de semejanzas genéticas encontradas en los organismos.
Los que pertenecen al REINO DE LOS PROCARIONTES son organismos unicelulares, NO hay ningún organismo pluricelular formado por células procariotas. Estos organismos unicelulares se dividen en dos: microplasmas y bacterias (con b minúscula), ambos formando un grupo grande conocido como Bacterias (con B mayúscula). Tanto los microplasmas como las bacterias tienen membrana celular, citoplasma, nucleoide y ribosomas, con la única diferencia de que los microplasmas no tienen pared celular (envoltura o cobertura exterior sobre la membrana celular) mientras que las bacterias sí. Algunos microplasmas tienen, además, elementos de locomoción, ya sea pelitos o flagelos.
 (
ADN
)
El hecho de tener o no pared celular confiere a la célula características completamente diferentes. Elementos de locomoción aparecen sólo con las presencia de una pared celular, pues éstos están pegados a la mismo y no a la membrana citoplasmática.
Con las células EUCARIOTAS, en cambio, se tienen VARIOS REINOS: Reino Animal, Reino Vegetal, Reino Fungi o Reino de los Hongos y Reino de las Algas. En Reino Animal presenta una organización compleja, de hecho, la organización más compleja de todas. En Reino Fungi se divide en tres subgrupos que son: levaduras, mohos y setas. Los hongos no son plantas, pues, aunque son organismos pluricelulares, su organización y complejidad no permite formar tejidos. Si no se puede hablar de tejidos, no se puede hablar de vegetales. Las levaduras son unicelulares, pero por eso no dejan de ser seres eucariontes y tampoco seres con vida. Los mohos son hongos filamentosos, que aparecen muchas veces como pelitos en un pan dañado. Las setas también son organismos pluricelulares.
Las algas son conocidas también como seaweed en el mundo de la ciencia. “Seaweed” en español significa “hierba de mar”, lo que no significa que sean hierbas o plantas pues, comosucede con el caso de los hongos, si bien son organismos pluricelulares formados por células eucariotas, su estructura no alcanza la complejidad de una planta al no formar tejidos. Ciertos microplasmas (organismos unicelulares formados por células procariotas) pertenecen al mundo de las algas. Éstos son las cianobacterias, o algas azul – verdosas, lo que hace que las algas tengas dos tipos de células: procariotas y eucariotas.
Las células eucariotas también pueden presentar pared celular, sobre todo aquellas que pertenecen al Reino Vegetal, y en algunos casos se tiene, incluso, elementos de locomoción.
Existen agentes biológicos que comparten ciertas características de los seres vivos: virus. Un virus no es una célula, sin embargo se reproduce e incluso tiene la capacidad de mutar. Un virus no se reproduce por sí solo, sino que necesita de una célula a la cual introducirse para reproducirse. De hecho, sin la ayuda de una célula, un virus no muta ni se reproduce.
En cuanto a su estructura los virus presentan únicamente dos formas: pueden ser un hexágono tridimensional o una esfera. Además, solamente tienen material genético, ya sea sólo ADN o sólo ARN, fuertemente protegido por proteínas que forman un caparazón conocida como cápside.
Los virus que sólo tienen ADN se conocen como ADNsicos, virus o virus verdaderos; mientras que aquellos que sólo tienen ARN se conocen como ARNsicos o retrovirus. Un virus ARNsico muta con mucha más facilidad que el ADNsico.
Sea cual sea el caso, una vez que el virus ingresa a la célula, participa en el proceso de síntesis de proteínas donde expresa su información y genera una serie de moléculas que parten de su material genético. Por suerte, las células tienen mecanismos que reconocen las secuencias extrañas y “toman cartas en el asunto” mediante anticuerpos que no permiten que dichas secuencias actúen, ya sea neutralizándolas o acabando con ellas por completo. El problema se da cuando un virus muta y el anticuerpo no lo reconoce. Por ejemplo, existen alrededor de 258 virus de gripe identificados, y aún falta muchos por reconocer. Todos estos virus tienen, genéticamente, el mismo origen.
Existen enfermedades consideradas virales, en las que los anticuerpos no logran eliminar al virus sino únicamente lo controlan. Se puede tener al virus permanentemente dentro del organismo sin que se presente enfermedad alguna al ser los anticuerpos los que no permiten que el virus actúe. Si se debe defender al cuerpo de otras anomalías, otros virus o cuestiones de cansancio o estrés por ejemplo, el virus viral encuentra la mínima oportunidad de actuar y ataca.
La hepatitis es la consecuencia de un virus. El problema con el virus de la hepatitis es que tiene fuerte resistencia al ambiente, por lo que dura mucho tiempo, a diferencia del virus del SIDA, que no perdura mucho tiempo.
El agua, conocida por todos como el solvente universal, es en verdad la fuente de la vida. En cuanto a lo de “solvente universal”, eso habría que discutirlo un poco, pues en la naturaleza hay una gran variedad de solventes, polares y no polares, cuyo empleo depende de la aplicación que se desee darles. Es verdad que si se compara la masa terrestre con los mares, la mayor proporción le corresponde al agua; o que en el cuerpo humano, el 70% es agua, pero en realidad cómo saber que hay más agua que petróleo, por ejemplo.
Es “fuente de vida” porque las reacciones que se dan en la célula se llevan a cabo en medio acuoso y por las propiedades especiales que presenta. Entre estas propiedades especiales, está el hecho de que el hielo tenga menor densidad que el agua líquida, contrario a lo que pasa normalmente en la naturaleza en la que la fase sólida tiene mayor densidad que la fase líquida de una sustancia. Esto ha posibilitado que cuando el agua disminuya su temperatura, no se congele en bloque dando lugar a la vida submarina.
Por eso cuando se realizan viajes espaciales en busca de planetas en los que pueda existir vida, lo primero que se verifica es la presencia de agua.
Cuando científicos estudiaban las características de sustancias que forman parte de la naturaleza, tenían modelos que encajaban bastante bien con la mayoría de estas sustancias. Sin embargo, las propiedades físicas y químicas del agua no se podían predecir. Después de muchas investigaciones, se notó que dichas predicciones no se ajustaban al agua debido a los puentes de hidrógeno, interacciones electrostáticas incluidas dentro de las fuerzas intermoleculares.
Todas las fuerzas intermoleculares son de origen electrostático, de ahí que dependen de interacciones. Entre las fuerzas intermoleculares se encuentran las fuerzas de Van der Waals, a las interacciones hidrofóbicas, a las interacciones electrostáticas iónicas (ya sea entre dos iones, o entre un átomo neutro y un ión) y a los ya mencionados puentes de hidrógeno.
La interacción no covalente más sencilla es la interacción electrostática entre un par de partículas cargadas Muchas de las moléculas que se encuentran en las células, entre ellas macromoléculas como el ADN y las proteínas, tienen una carga eléctrica neta. Además de estas moléculas, las células contienen abundantes iones pequeños, tanto cationes como Na+, K+ y Mg+2, como aniones Cl- y HPO4-2 (MATHEWS C., VAR HOLE K., “Bioquímica”, p. 32)
La fuerza de un par de cargas separadas una distancia r en el vacío, vienen dada por la muy conocida Ley de Coulomb.
Sin embargo, ¿cómo encontrar electrones o protones solos en la naturaleza? Generalmente electrones y protones está formando los elementos químicos, formados por un núcleo, en el que se hallan los protones, rodeado de una nube electrónica.
 (
Atracción
)
La posición del núcleo cambia con el giro del electrón, es decir, cambia en función de la posición del electrón. Este se debe a la interacción entre el electrón y el protón.
 (
Atracción
Atracción
)
El movimiento del núcleo, debido al giro del electrón, genera campos electrostáticos.
Las fuerzas electrostáticas aparecen cuando se tiene dos iones como tal, originándose la interacción carga – carga, o una molécula neutra y un ión, originándose la interacción carga – dipolo.
 (
+
 
Atracción
Atracción
)
Pero también es posible hablar de interacciones electrostáticas al considerar moléculas neutras. Entre dos moléculas neutras, en las que hay una atracción, aparecen las fuerzas de Van der Waals.
 (
Atracción
)
Sin embargo, puede suceder que las fuerzas de Van der Waals den lugar a una repulsión cuando se encuentran dos cargas iguales, negativas en este caso. Si las nubes electrónicas son muy grandes, las fuerzas de repulsión se presentan en mayor medida.
 (
Repulsión
)
Si se representa la energía de la interacción (E) versus la distancia entre las especies que interactúan (r), se tiene una gráfica como la siguiente para las Fuerzas de Van der Waals.
 (
E
r
Atracción Máxima
Energía de Repulsión
Energía de Atracción
)
Las fuerzas de Van der Waals son máximas cuando aparece una fuerza electrostática entre el núcleo de una molécula y el electrón de otra, separados una distancia suficiente de acuerdo al radio atómico de la molécula.
Se recordará que el enlace covalente es la superposición de nubes electrónicas, en la que los electrones se comparten. Pero no es correcto confundir a un interacción covalente con una fuerza de Van der Waals, pues mientras en el primero los electrones se comparten, en el segundo se produce una lucha en las que intervienen atracciones y repulsiones.
Los puentes de hidrógeno, que aparecen cuando las moléculas pueden actuar como ácidos o bases de Lewis, son interacciones electrostáticas entre un átomo de hidrógeno unido covalentemente a un grupo donador (como o ) y un par de electrones libres pertenecientes a un grupo receptor (como o ). El átomo al que el hidrógeno está unido covalentemente se conoce como donador de enlace de hidrógeno, u el átomo con el par de electrones libres es el receptor de enlace de hidrógeno.
 (
¿
Cómo se suicida un átomo de oxígeno
?
R: 
Tirándose de un pue
n
te de hidrógeno
)La capacidadde un átomo para actuar como donador de enlace de hidrógeno depende en gran medida de su electronegatividad. Cuanto más electronegativo es el átomo donador, más carga negativa extrae del hidrógeno al cual está enlazado. De este modo, el hidrógeno se vuelve más positivo y es atraído con más fuerza hacia el par de electrones del receptor. Entre los átomos que se encuentran en los compuestos biológicos, sólo el oxígeno y el nitrógeno tienen las electronegatividades adecuadas para comportarse como donadores fuertes. (MATHEWS C., VAR HOLE K., “Bioquímica”, p. 37)
El agua es donante y receptor a la vez, cosa que no sucede con otras moléculas donantes o receptoras. Esto no significa que los puentes de hidrógeno sólo se formen entre moléculas de agua, sino también entre moléculas que, como se dijo, tienen la capacidad de ser o donantes o receptores.
Es importante tener claro que en el agua la interacción que une al átomo de hidrógeno con los dos átomos de oxígeno son enlaces covalentes. Sin embargo, la diferencia de electronegatividades hace que se formen fuerzas electrostáticas entre moléculas y molécula. Es decir, con los puentes de hidrógeno ya no se habla de de iones sino de moléculas neutras que tienen una distribución de carga inequitativa.
 (
Grupo Donante
Grupos Receptores
Capaces de aceptar electrones
Moléculas unidas covalentemente
)
 (
Puentes de hidrógeno
)
 (
Todas las moléculas del mundo prese
n
tan dipolos.
)El agua tiene grupos donantes y receptores. Sin embargo, los dipolos no sólo se presentan en el agua, sino también en cualquier molécula que presente cargas inequitativas. De ahí que TODAS las moléculas tendrán algún tipo de dipolo, pues TODAS las moléculas forman enlaces covalentes entre átomos de diferente electronegatividad.
 (
¿Qué le dice un dipolo a otro dipolo?
R: ¿Tienes un momento?
)Con la formación de dipolos aparece el concepto de momento dipolar, que se calcula a partir de la suma vectorial de los dipolos atómicos y los dipolos de enlace y que determina la polaridad de la molécula. El momento dipolar puede ser nulo o no nulo, dependiendo de la distribución espacial de la molécula.
Debido a su estructura tridimensional, el agua presenta un momento dipolar diferente de cero, razón por la cual presenta la capacidad de formar varios puentes de hidrógeno.
El agua tienen un momento dipolar de 1.38 debye, menor al del orto – diclorobenceno que es 2.59 debye. Esto significa que el orto – dicloro es también una molécula polar, y sin embargo éste no se disuelve en agua. ¡Qué extraño!, ¿no?
Por otro lado, el para – diclorobenceno tiene un momento dipolar de 0, y como es de esperarse no se disuelve en agua. No obstante el dióxido de carbono se disuelve en agua, de ahí que se puede disfrutar de una gaseosa, a pesar de que su momento dipolar también es 0.
Por eso es importante entender que el momento dipolar NO da NECESARIAMENTE la solubilidad y polaridad de una molécula.
Cuando se pone a una sustancia que normalmente llamamos polar con una no polar, o a una sustancia no polar en contacto con una polar, aparecen interacciones entre ellas conocidas como interacciones hidrofóbicas.
Las interacciones hidrofóbicas, que también son de origen electrostático, resultan de la presencia de momentos dipolares y se presentan por el hecho de que las moléculas tienen características diferentes. Lo que sucede es que las moléculas polares tratan de aglutinarse y alejarse del agua.
Entonces, por lo visto hasta el momento, todas las fuerzas intermoleculares son de origen electrostático.
A pesar de que las fuerzas intermoleculares son mucho menores en intensidad a los enlaces covalentes, son éstas las que permiten que las biomoléculas adquieran la estructura tridimensional y forma que tienen. Por eso cualquier cambio en el agua alterará las fuerzas intermoleculares en ésta, y por tanto, a las biomoléculas.
Por ejemplo, se tiene una proteína en agua. Si a esta agua se le añade sal, se altera la estructura tridimensional de la proteína debido al hecho de que los iones que se forman interaccionan con el agua.
Por ende cualquier cambio en el pH del agua, que ocurre cuando la concentración de iones hidronio () se altera, ya sea por la adición de sales o de sustancias que puedan alterar las fuerzas intermoleculares, los puentes de hidrógeno serán interrumpidos.
Las fuerzas intermoleculares son las interacciones que permiten mantener la estructura de las macromoléculas, pero son fácilmente rompibles o distorsionables, por lo que cualquier adición o cambio del agua alterará al puente de hidrógeno.
 (
¿Por qué un oso p
o
lar no puede entrar en el agua?
R: 
Porque se disuelve
)Si una sustancia es polar o no polar, depende mucho de cuán bien se lleve con el agua:
· POLARES: Sustancias hidrofílicas.
Moléculas que se disuelven en agua. Entre éstas están la mayoría de alcoholes.
· NO POLARES: Sustancias hidrofóbicas.
Moléculas que no se disuelven en aire.
Ahora se tomará el caso del isobutanol. Este alcohol, que por cierto es muy viscoso, se disuelve PARCIALMENTE en agua. Entonces cabe la pregunta: ¿es polar o no polar?
Lo mismo sucede con algunos ácidos carboxílicos. Un ácido carboxílico comúnmente se disuelve en agua; sin embargo, aquellos que presentan una cadena más larga que el ácido valérico, y el ácido valérico incluso, son poco solubles en agua.
Por tanto, existen sustancias que comparten características polares y no polares. Estas sustancias, que se conocen como anfipáticas, presentan una parte polar y no polar.
En el caso de los ácidos carboxílicos, por ejemplo, se distingue una parte hidrofóbica y otra hidrofílica.
Cuando se introduce ácido valérico en agua, éste tiene la posibilidad de formar puentes de hidrógeno. Además, por el simple hecho de ser “ácido”, se disocia formando iones.
La molécula de agua, a pesar de ser neutra, tiene una distribución de carga diferente que hace que exista una interacción con los iones disueltos en ella. Así, aparecen fuerzas de atracción y repulsión que hace que se hable de sustancias anfipáticas.
Un aldehído va a ser menos soluble en agua que un ácido, pues aunque no se formen los iones que resultan de la disociación como en el caso del ácido carboxílico, sí se generan puentes de hidrógeno.
Cuando se introducen sustancias anfipáticas en agua, se pueden formar varias estructuras:
· Monocapas
· Micelas
· Vesículas o bicapas
 (
Parte Hidrofóbica
Parte Hidrof
ílica
Vesícula o Bicapa
Micela
Monocapa
)
Las membranas de las células están formadas por bicapas.
Emulsiones, como la mayonesa, contienen emulsificantes, que son sustancias anfipáticas que permiten la unión entre la parte polar y la no polar de las moléculas.
Desde el punto de vista de las moléculas anfipáticas, lo que ellas prefieren formar son las monocapas. Esta situación es muy aprovechada por los jabones y detergentes. Un detergente es una sustancia química anfipática. Un jabón es una sal sódica o potásica.
Todos los detergentes, ya sean aniónicos o catiónicos, tienen la misma estructura en cuanto a que están formados por una parte polar y una no polar. Entonces, al fregar la ropa, las moléculas no del detergente no tienen posibilidad de formar la monocapa. Pero, una vez que se ha terminado con esta acción mecánica, las sustancias anfipáticas corren hacia la superficie del líquido, llevándose consigo la suciedad.
 (
L
as sustancias en el agua pueden ser hidrofóbicas, hidrofílicas y anfipáticas.
)
Así, la efectividad de un detergente depende de la estructura de la sustancia anfipática.
Ahora, si en lugar de tener agua se tiene un solvente no polar, benceno por ejemplo, las estructuras formadas por las moléculas anfipáticas son las mismas, es decir, monocapas, micelas y vesículas o bicapas, sólo que al revés:
 (
Parte Hidrofílica
Parte Hidrofóbica
Vesícula o Bicapa
Micela
Monocapa
)
Varias emulsiones utilizan este principio, en el que se utiliza una sustancia no polar como disolvente. A cada una de las emulsiones se les ha designado como aceite – agua o agua – aceite, lo que NO significa que aceite y agua formen partede dicha emulsión, sino que el solvente es una sustancia no polar, en el caso de la emulsión aceite – agua, o una sustancia polar, en el caso de la emulsión agua – aceite.
Con las sales, por otro lado, se habla de hidratación y solvatación.
Cuando se introduce una sal, cloruro de sodio () por ejemplo, ésta se disocia.
Se sabe que cuando un ión se introduce en agua ambas sustancias se alteran, sobretodo el agua que ya no puede formar tranquilamente sus puentes de hidrógeno.
Las fuerzas intermoleculares hacen que la carga negativa del oxígeno del agua se sienta atraída por la carga positiva del ión (). Así, algunas moléculas de agua se aglutinan alrededor del catión, de modo que éste no puede salir.
Lo mismo sucede con el anión, pues la carga negativa atrae a la carga positiva de los hidrógenos del agua, de modo que algunas de las moléculas de agua rodean al ión negativo, sin dejarlo salir.
Este fenómeno se conoce como hidratación.
HIDRATACIÓN: Fenómeno en el que algunas de las moléculas de agua rodean a los iones presentes en ella.
El mismo fenómeno se observa en otros solventes diferentes al agua. Con éstos, el fenómeno recibe el nombre de solvatación.
SOLVATACIÓN: Fenómeno en el que algunas de las moléculas de solvente, que no es agua, rodean a los iones presentes en ella.
Algunas de las propiedades más importantes del agua son sus propiedades de ionización.
El ión hidronio nunca va a permanecer como tal en agua, generalmente se lo encontrará hidratado. Sin embargo, por cuestiones que facilitan la comprensión de la ionización del agua, se emplea como representación de este proceso la ecuación química:
 (
Las concentraciones DEBEN ser molares.
)
A partir de la medición de las propiedades dieléctricas del agua, se llegó al valor de :
Si se varía la concentración de iones hidronio () o de iones oxidrilo (), se tendrá mayor o menor concentración de iones, de modo que el producto iónico a partir del cual se obtiene sea siempre .
Sin embargo, trabajar con valores del orden de es un tanto complicado, mucho más para aquellos científicos que no disponían de los avances tecnológicos de los que hoy se goza. Entonces, por aquellos tiempos en los que no existía calculadora, se convino manejar una escala más fácil, en cierto modo, conocida como escala de pH.
Esta escala, cuyos límites inferior y superior son 0 y 14, y que permite conocer la concentración de iones hidronio () en el medio. Mientras más bajo es el valor del pH, más ácida es la sustancia que se está analizando y se comporta mejor como un ácido de Lewis, mientras que mayor es el valor del pH, la sustancia es menos ácida, es decir más básica, y se comporta mejor como una base de Lewis.
 (
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Muy básico
Muy ácido
0
HCl 1M
Jugo Gástrico
Vinagre
Zumo de tomate
NaOH 
1 M
Amoníaco Doméstico
Clara de huevo
Agua de mar
Sangre, sudor, lágrimas
Leche
Saliva
Neutro
Intervalo de pH f
i
siológico 
No hay sustancias de origen biológico que tengan pH mayor a 8
)
 (
pH
 fisiológico es un rango de pH que va entre 6.5 y 7.8
)Se trata con pH fisiológico al referirnos a células. En el citosol por supuesto se habla de pH fisiológico, cuyo valor va de 6.5 a 7.8, por lo que normalmente se dice que el pH fisiológico es neutro, alrededor de 7.
El jugo gástrico es una sustancia bastante ácida. Por eso, cuando no se come a las horas adecuadas, se deteriora el tejido intestinal del estómago produciendo gastritis o úlceras.
En la figura que se muestra a continuación, que es una escala de pH y en la que se puede distinguir al pH fisiológico, se observa que no hay ninguna sustancia de origen biológico que presente un pH mayor a 8. Por eso, si se consumen sustancias que presenten un pH mayor a 8, se causan en nuestro organismo daños mayores a los que se causarían si se consumen sustancias ácidas.
Todos los organismos y microorganismos prefieren medios cuyo pH sea cercano al neutro, aunque claro que existen especies que pueden sobrevivir en medios ácidos o básicos.
En bioquímica es importante saber cómo se encuentran las especies en el pH fisiológico. Para en análisis de las fuerzas intermoleculares, producidas por cargas electrostáticas, es primordial saber cómo se encuentran las cargas en el pH fisiológico. Todo esto se debe a que de cómo están las moléculas depende la estructura tridimensional de las mismas.
Todas las técnicas cromatográficas se basan en propiedades físicas y químicas de las moléculas, fundamentadas en las cargas que presentan dichas moléculas en el pH fisiológico.
Un ácido débil se disocia. Esta disociación se representa con la ecuación química:
Los valores de , que llegan al orden de , también son datos muy complicados con los que trabajar. Por eso, se aplica el mismo criterio que se aplicó al producto iónico del agua, teniéndose ahora :
 (
Disociado / “Deprotonado”
)El pH de una solución de un ácido débil cambia cuando cambia la proporción ácido / base en la misma. Este cambio viene dado por la ecuación de Henderson – Hasselbalch:
 (
No d
isociado / “
P
rotonado”
)
 representa a la fuerza del ácido. Mientras más alto es el valor de , menos fuerte es el ácido, y viceversa. La fuerza de un ácido normalmente se compara con su capacidad para disociarse en agua neutra.
 es igual al pH cuando la concentración de la especie disociada , ionizada o “deprotonada” (que perdió un átomo de hidrógeno, le falta un protón), es igual a la concentración de la especie no disociada, no ionizada o “protonada”, que conserva su protón. Es decir, cuando la concentración de la base conjugada es igual a la concentración del ácido.
 (
Es
pecie 
disociada
) (
Especie no disociada
)
 (
No se disoció, no perdió el átomo de hidrógeno
) (
Se disoció, perdió el átomo de hidrógeno
)
El ejemplo anterior ayuda a entender que la relación que permite calcular el pH a partir de no es de ión () para átomo neutro (), sino de especie “deprotonada” () para especie “protonada” ().
 (
En bioquímica 
siempre se habla de 
)En bioquímica se analizan a todos los compuestos, sean ácidos o bases, en función de , mas no de . Entonces: SIEMPRE SE HABLA DE , independientemente de si la solución actúa como ácido o como base.
Así, es el pH de un sistema cuyos elementos se encuentran: la mitad disociados y la otra mitad no disociados.
Cuando se lee un , se entiende que . De ahí que si el pH del medio es menor que el valor de de la sustancia disociada, se sabe que la especie que predomina es . Por otro lado, si tengo un pH fisiológico esperaría que el ácido que se trata esté muy disociado, de modo que .
Con el valor de es posible predecir cuál es la molécula predominante en el pH con el que se está trabajando. Con esta información, se pueden establecer métodos y procedimientos con los cuales analizar a la solución.
Una característica importante de los ácidos débiles es que presentan un rango de pH en el que no hay una diferencia sustancial entre el valor de del ácido débil y el valor de pH que se está calculando.
Ahora, si a una solución que presenta carácter ácido se le añade una base ¿qué sucede? Cuando se añade una base ésta se disocia formando iones oxhidrilo (). Sin embargo, los iones oxhidrilo se encuentran en equilibrio con los protones, de acuerdo con la relación , de modo que cuando aumenta la concentración de iones oxhidrilo () se separan protones de la disolución. Al separarse estos protones de la disolución, es ácido debe disociarse en mayor medida, para satisfacer la relación a partir de la cual se calcula la constante , de modo que aumenta mientras disminuye. Esto resulta en un aumento del pH de la solución a medida que se lleva a cabo la adición de base o titulación.
Si se representa el pH de la solución frente a las moles de base añadidas por mol de ácido inicial presente, se tiene las curvas de titulación.
 (
pH
Curva de Titulación
Intervalo en el que 
pH
 en el que 
Conforme se aumenta el pH, la reacción se desplaza hacia la formación de productos.
0,5
)
Así, las curvas de titulación del ión amonio y del ácido fórmico serán:
 (
pH
0
,5
)
Enesta gráfica se divisa que si se tiene una solución de amonio cuyo pH es menor al del de dicho compuesto, la especie predominante es el ión (especie protonada). Cuando el pH de la solución es igual al del amonio, ninguna especie predomina, es decir, la concentración del ión es igual a la concentración de la molécula neutra. Para pHs mayores al prepondera la especie neutra (deprotonada) en la solución.
En el caso del ácido acético, cuando una solución de este compuesto presenta valores de pH menores al de dicho ácido, es correcto suponer que la especie que predomina es la molécula neutra (especie protonada). Si el pH de solución es igual al del ácido, ninguna de las especie prepondera, pues la concentración de éstas es la misma. Finalmente, en el caso de que el pH de la solución sea mayor al del soluto, la especie predominante es la ionizada o deprotonada.
En el caso de bioquímica, un grupo biológico tiene más de un hidrógeno ionizable. Para entender lo que sucede en este caso, se analizará al ácido fosfórico ().
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Cuando un ácido tiene más de un hidrógeno ionizable, se lo conoce como ácido poliprótico, ácido que presenta diferentes valores de para cada disociación.
La curva de titulación que se obtiene para una sustancia con más de un hidrógeno ionizable, un ácido poliprótico por ejemplo, es la siguiente:
 (
pH
)
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Pues la fuerza de un ácido se mide de acuerdo a su capacidad para disociarse, y mientras menos hidrógenos ionizables se tenga, menor será dicha capacidad
Lo que señala en la curva de titulación es la especie predominante en la mezcla para ese pH, lo que no significa que sea la única sustancia que forma la solución.
En algún rango se esperaría tener, en la solución, a todas y cada una de las especies, y ya sea que estén en concentraciones altas o pequeñas, al menos están. Obviamente, en cada una de las soluciones habrá una especie predominante dependiendo de su pH.
Se puede encontrar la concentración de cada una de las especies que forman parte de la solución a un determinado pH mediante la aplicación de la ecuación de Henderson – Hasselbalch, a cada disociación.
↓
Ecuación de Henderson - Hasselbalch
En este caso, la ecuación debe ser aplicada disociación por disociación, obteniéndose un sistema de ecuaciones. El pH se va a mantener constante, y de hecho ese es el dato.
De acuerdo al pH de la solución, se puede predecir cuál es la especie que predominará, es decir, qué sustancia presentará la mayor concentración dentro de la solución. Así se puede comprobar si el sistema de ecuaciones obtenido está bien resuelto. Dicha predicción se facilita enormemente con una curva de solubilidad.
 (
pH
Solución Buffer / Tampón / Amo
r
tiguadora
Solución con pH muy cercano al 
)
Toda solución correspondiente a un ácido débil presenta un rango de pHs, muy cercano al del ácido, en el que es muy difícil cambiar su pH. Es decir, mientras se titula a la solución se observa que el pH no ha cambiado demasiado respecto al inicial.
A toda solución que presenta un pH que cae dentro del rango anteriormente explicado se la conoce como solución amortiguador, buffer o tampón. Aparece por el hecho de que durante el proceso de disociación del ácido se incluye también la disociación del agua. Por lo tanto, mientras más débil es el ácido, más capacidad buffer tiene la solución.
Este hecho es muy importante pues en la célula el medio en el que se llevan a cabo las reacciones biológicas tiene capacidad buffer dentro de la solución. Esta característica de las soluciones que se encuentran en las células permite la vida, pues cualquier intento de cambiar el pH de las mismas va a ser impedido debido a la capacidad buffer.
A una solución buffer se la debe preparar a partir de una sustancia cuyo sea muy cercano al pH de la solución que se desea. Muchas veces, la solución buffer se obtiene con un ácido débil y su sal, de modo que cuando la sal se disocia tengo mayor concentración de los iones que me interesan (los del ácido).
En una molécula con más de un hidrógeno ionizable, como los ácidos polipróticos entre los que se encuentra el ácido fosfórico, se va a tener más de un punto de capacidad buffer. De hecho, en el caso del ácido fosfórico se tiene tres puntos de capacidad buffer.
Otro tipo de información que se obtiene a partir del es la carga neta de las especies. Por fines prácticos, vistos desde el punto de vista de la ingeniería, cualquiera que sea la concentración de las especies, la carga neta de la solución vendrá dada por la carga de la especie predominante, que depende del pH. Por ejemplo, para el ácido fosfórico:
 (
pH
)
	pH de la solución
	
	Especie/es Predominante
	Carga Neta
	1
	
	
	
	2,14
	
	 / 
	
	5
	
	
	
	6,86
	
	 / 
	
Cuando el pH de la solución iguala al de la sustancia que se ioniza, se sabe que en la solución no predomina ni la especie protonada ni la especie deprotonada, sino que ambas a la vez, por lo que se considera que su concentración es 50/50 (50% de la una y 50% de la otra). Entonces, la carga de la solución vendrá dada por el aporte de estas dos especies.
Entonces, se entiende por qué el proporciona información acerca de la carga neta.
Sin embargo, si lo que se desea obtener es la carga neta de una solución con un pH muy cercano al de la sustancia que se ioniza, pero no igual, la situación se complica un poco. Con la ecuación de Henderson – Hasselbalch se puede calcular exactamente la concentración de cada una de las especies que predominan, y, mediante la sumatoria del porcentaje multiplicado por la carga de cada especie, se puede llegar a la carga neta de la solución.
Sin embargo, las macromoléculas tienen más de un grupo ionizable, con muy parecidos, por lo que se llega a formar sistemas de ecuaciones muy complejos si se aplica la ecuación de Henderson - Hasselbalch. Por eso, para soluciones con pHs muy cercanos al del ácido, en un rango de , se va a asumir que la concentración es 50/50. Esta suposición se conoce como la “Regla del ”. Para las soluciones cuyo pH se halle fuera de este rango, se asume que todavía no se ha disociado nada y que, por tanto, la especie que predomina es la que se señala en la gráfica. Aunque es importante tener en claro que esto no sucede en la realidad.
Un aminoácido en estado sólido puede ser menos o tan complejo como el ácido fosfórico en lo que a ionización se refiere. La ecuación genérica de un aminoácido es:
	
	
Especie dibujada a pH fisiológico (≈7)
	
Especie dibujada a pH muy cecano a 0
El nombre del amicoácido depende del grupo R, o cadena lateral.
En bioquímica siempre se habla de pH fisiológico. De hecho, todas y cada una de las estructuras de las biomolécula que se observan en libros y folletos están dibujadas a pH fisiológico. Con un cambio de pH, la figura se altera, pues la forma en la que la molécula se presenta (ionizada o no ionizada) se altera. Por ejemplo, se sabe que el del grupo carboxílico es menor a 7 (pH fisiológico), por lo que para ese pH de 7 la especie ya perdió su protón y por tanto en el dibujo la estructura del aminoácido está ionizada.
El aminoácido más simple es la glicina, pues el grupo R no es más que un átomo de hidrógeno.
Por lo tanto, la glicina tiene dos hidrógenos ionizables: el correspondiente al grupo carboxílico y el correspondiente al grupo amino.
	
	
Especie dibujada a pH fisiológico (≈7)
La especie que primero se disocia, de acuerdo a la escala que se presentó, es el grupo carboxílico pues el valor de su es el menor.
	
	
	
	
Una vez determinado cada tipo de disociación que se da, y el pH para el que se da, se puede calcular la carga neta de la solución a un pH determinado.
	pH de la solución
	
	Especie/es Predominante
	Carga Neta
	1
	
	
	
	2
	
	
 
	
	7
	
	
	
	9
	
	
 
	
	12
	
	
	
Lo importante aquí es entender que la especie se comienza a disociar cuando el pH de la solución alcanza su .
Otro aminoácido importante es el Ácido Aspártico (Asp o D), cuya representación molecular a pH fisiológicoes:
El Ácido Aspártico tiene tres hidrógenos ionizables: dos correspondiente a los grupos carboxílicos y uno correspondiente al grupo amino.
	
	
Especie dibujada a pH fisiológico (≈7)
La especie se disocia primero es el grupo carboxílico unido al carbono α, seguido del carboxilo correspondiente al grupo R, y finalmente se disocia el grupo amino.
	
	
	
	
	
	
Una vez determinado cada tipo de disociación que se da, y el pH para el que se da, se puede calcular la carga neta de la solución a un pH determinado.
	pH de la solución
	
	Especie/es Predominante
	Carga Neta
	1
	
	
	
	2
	
	
 
	
	7
	
	
	
	10
	
	
	
	12
	
	
	
Otro aminoácido importante es la Histidina (His o H), cuya estructura molecular a pH fisiológico es la siguiente:
Donde es el grupo Imidazol.
El pH del grupo Imidazol es 6, menor al pH fisiológico (7) al que está dibujaba la estructura. Por lo tanto, en la figura el grupo Imidazol, así como el grupo carboxílico, ya perdió el protón.
	
	
	
	
	
	
Una vez determinado cada tipo de disociación que se da, y el pH para el que se da, se puede calcular la carga neta de la solución a un pH determinado.
	pH de la solución
	
	Especie/es Predominante
	Carga Neta
	1
	
	
	
	2
	
	
 
	
	7
	
	
	
	10
	
	
	
	12
	
	
	
Así, se observa que mientras más básica es una solución, la carga que presenta es mayor; y viceversa, es decir, que mientras menor es la carga de la solución, ésta es más ácida.
La carga de la solución va de un valor mayor a uno menor, pasando por cero, conforme aumenta el pH. Es decir, en algún momento la solución va a presentar una carga neta de 0 a un pH determinado. A este pH se lo conoce como Punto Isoeléctrico (PI).
Punto Isoeléctrico
Punto Isoeléctrico (pI) es el pH en el cual la carga neta de la especie es cero, lo que no significa que el compuesto no esté ionizado.
En el caso de una aminoácido con cadena lateral no ionizable, el punto isoeléctrico se halla mediante del promedio de los pkas de los grupos α – amino y α – carboxílico.
Por otro lado, para calcular el punto isoeléctrico de un aminoácido con cadena lateral ionizable, se identifica el intervalo de pkas en el que la carga neta de la solución podría ser cero. Entonces se halla el promedio de dichos pkas encontrándose así el punto isoeléctrico.
Fueron descubiertas hace mucho tiempo, por el investigador holandés G. J. Mulder, mientras estudiaba la albúmina de los huevos. Además de su descubrimiento, Mulder determinó la proporción de los principales elementos químicos (CHONPS) en este tipo de compuestos.
Posteriormente el científico Berzelius decidió nombrarlas, y ya que formaban parte de los seres vivos, supuso que debían ser algo “importante”. Fue mediante este razonamiento que sugirió el nombre de “proteínas”, obtenida a partir de la raíz griega proteios que significa importante. Este nombre fue profético, pues en aquellas épocas no se sabía que, efectivamente, las proteínas son una de las sustancias más importantes de la vida.
Las proteínas tienen diferentes funciones. Algunas proteínas, conocidas como proteínas contráctiles, se encargan del movimiento. Otras se ocupan del transporte, y entre éstas se encuentra la hemoglobina, que se encarga de transportar el oxígeno con el que se llevan a cabo las reacciones biológicas, y regresa el dióxido de carbono que resulta de dichas reacciones a los pulmones para que sea eliminado a través de la respiración.
También son proteínas las enzimas, que son sustancias catalíticas, no las únicas, que catalizan todas las reacciones que ocurren en los seres vivos. Además, existen proteínas protectoras, que defienden al organismo de sustancias extrañas y se encuentran en el sistema inmunológico, y hormonas, cuya importancia radica en el hecho de que se encargan de informarle al organismo cuándo y cómo debe actuar.
Asimismo, hay proteínas estructurales, gracias a las cuales los tejidos adquieren la forma y estructura apropiadas, forman parte del pelo, las uñas y el colágeno.
Las proteínas son polipétidos, cadenas de aminoácidos o macromoléculas de polímeros lineales. Específicamente son heteropolímeros, lo que se traduce en que su unidad estructural no es la misma. La unidad monomérica de las proteínas es el aminoácido, y aunque se diga que están formadas por una única unidad monomérica, existen 20 diferentes aminoácidos, de ahí que se diga que son “heteropolímeros”.
Un aminoácido presenta la siguiente estructura general:
Aunque en la naturaleza se pueden encontrar tanto α – aminoácidos como β – aminoácidos, son los α – aminoácidos los que forman a las proteínas.
Los aminoácidos reciben su nombre a partir del sustituyente R.
El carbono 2 tiene una característica muy especial: si el grupo sustituyente R no es un átomo de hidrógeno, entonces el carbono 2 es un carbono quiral. Un carbono quiral permite formar estereoisómeros.
De los 20 aminoácidos que existen, 20 tienen su respectivo estereoisómero, siendo la glicina la que no tiene la posibilidad de formar isómeros. La isomería, en el caso de los aminoácidos, está asociada a la posición del grupo amino.
Las aminoácidos que forman parte de la proteína son de la familia L, lo que no significa que no puedan existir D – aminoácidos.
Por convención se ha decido que cuando loa aminoácidos forman parte de las proteínas, se los dibuja así:
Por el hecho de ser isómeros, tienen las propiedades químicas y físicas propias de los isómeros, entre éstas la actividad óptica. Loa aminoácidos son sustancias ópticamente activas, aunque no es una característica propia de éstos ya que todos los grupos con carbonos quiral son ópticamente activos.
Los aminoácidos tienen, al menos, dos grupos ionizables. Éstos pueden ser polares o no polares. Los polares se dividen a su vez en neutros, ácidos o básicos.
Los aminoácidos no polares se caracterizan porque la cadena lateral no tiene capacidad de ionizarse. Por lo tanto, únicamente tienen dos grupos de ionización, y 2 (uno correspondiente al grupo α – amino, y otro perteneciente al grupo α – carboxi). Son:
	
	
	
	
	Alanina (A)
Ala
	Valina (V)
Val
	Leucina (L)
Leu
	Prolina (P)
Pro
	
	
	
	
	Isoleucina (I)
Ile
	Fenilalanina (F)
Phe
	Triptofan (W)
Trp
	Metionina (M)
Met
Las proteínas polares neutras tienen una gran capacidad de formar puentes de hidrógeno. Además, la cadena lateral de éstas no puede ionizarse, a excepción de la cisteína, la tirosina y la serina.
	
	
	
	
	Glicina (G)
Gly
	Serina (S)
Ser
	Treonina (T)
Thr
	Cisteína (C)
Cys
	
	
	
	G: Glicina, Gly
S: Serina, Ser
T: Treonina, Thr
C: Cisteína, Cys
A: Asparagina, Asn
Q: Glutamina, Gln
T: Turosina, Tyr
	Asparagina (N)
Asn
	Glutamina (Q)
Gln
	Tirosina (Y)
Tyr
	
La cadena lateral de la cisteína (Cys, C) se disocia únicamente cuando se encuentra con otra molécula de cisteína.
Esto sucede porque el momento en el que la cisteína (Cys, C) se disocia, queda cargada negativamente, por lo que necesita pegarse a otra molécula de cisteína (Cys, C) para formar el enlace covalente disulfuro.
La tisorina (Tyr, Y), por su parte, es un fenol, y como alcohol tiene facilidad de formar puentes de hidrógeno además de que su cadena lateral tiene una hidrógeno ionizable. Sin embargo, es un ácido sumamente débil y para disociarse requiere de pHs mayores a 10.
Como se ha visto, la cisteína (Cys, C) y la tirosina (Tyr, Y) requieren de condiciones especiales para disociarse.
La serina (Ser, S) por su parte, por el hecho de ser un alcohol, posee en su cadena lateral un átomo de hidrógeno ionizable.
Loa aminoácidos ácidos tienen ácidos carboxílicos en su cadena lateral, de hecho, este es el motivo por el que se los llama “´ácidos”.
	
	
	Ácido Aspártico
Aspartato (D)
Asp
	Ácido Glutámico
Glutamato(E)
Glu
Los aminoácidos básicos, en cambio, tienen una cadena lateral R parecida al grupo amino.
	
	
	
	Histidina (H)
His
	Lisina (K)
Lys
	Arginina (R)
Arg
La lisina (Lys, K) dona protones a pHs altísimos. El estado de ionización de los aminoácidos depende del pH en el que se encuentren. Las figuras que seencuentran en libros y textos normalmente están hechas a pH fisiológico.
A continuación se presenta un ejemplo en el que se debe determinar la carga neta y las especies predominantes en la solución de tirosina (Tyr, Y), a diferentes pHs.
Tirosina:
	
	
	
	
	
	
Una vez establecida la disociación que presenta este aminoácido en los diferentes pHs, se determina la carga neta.
	pH de la solución
	
	Especie/es Predominante
	Carga Neta
	2
	
	
	
	5
	
	
	
	9
	
	
 
	
	10,5
	
	
 
	
	13
	
	
	
Es el enlace covalente que se forma entre el grupo α – amino de un aminoácido y el grupo α –carboxílico de otro aminoácido.
En ejemplo, se obtuvo una cadena peptídica denominada dipéptido, ya que está formada por dos aminoácidos. Si el péptido se forma a partir de la unión de tres aminoácidos se obtiene un tripéptido, una cadena peptídica con cuatro aminoácidos es conocida como tetrapéptido, y así sucesivamente. Se llama oligopéptido a la cadena peptídica obtenida a partir de la unión de más de 20 y menos de 50 aminoácidos, mientras que polipéptido es el péptido formado por más de 100 aminoácidos.
También es común utilizar la palabra “residuo” para referirse al aminoácido obtenido después de la hidrólisis del mismo, es decir, a cada uno de los aminoácidos unidos en una cadena peptídica.
Nomenclatura: Para nombrar a una cadena peptídica, se señala a todos y cada uno de los residuos, reemplazando las terminaciones ina, ano o ato por il, y se termina con la para péptido.
Esta nomenclatura es muy utilizada cuando el numero de residuos es menos a cinco. Sin embargo, son más comunes los péptidos formados a partir de más de cinco aminoácidos, y para éstos se utiliza la nomenclatura de tres o de una letra, nombrando a cada uno de los aminoácidos que forman parte del péptido, separados por un guión de manera que se pueda identificarlos:
 (
Por más obvio que sea, anotar a los grupos amino y carboxílico dentro del nombre de la cadena.
)Por convención, se comienza a nombrar a los aminoácidos desde el grupo amino al grupo carboxi. A pesar de que se sobreentiende que el primer residuo de la cadena tienen su grupo α – amino, y que el último aminoácido de la cadena conserva su grupo α – carboxi, se acostumbra a señalarlos dentro de la nomenclatura para saber por dónde se comienza a nombrarlos.
Como existen polipéptidos con más de cien aminoácidos, se acostumbra a numerar a los residuos. Dicha numeración comienza por el residuo unido al grupo amino, y termina con el residuo correspondiente al grupo carboxílico.
Como se vio anteriormente, la carga neta es una definición muy importante. En un péptido, la carga neta viene dada por el aporte de cada uno de los residuos, recordando que ahora ya no se tienen grupos α – amino y grupos α - carboxílicos en cada uno de los residuos, sino únicamente en los residuos inicial y final. Por tanto, la carga de los residuos intermedios se verá influida únicamente por la carga del grupo R, si éste se puede disociar.
· Sea el aminoácido: , calcular la carga neta de la solución a un pH de 2, 5, 7, 10 y 12.
Los pkas del grupo α – amino de la valina, del grupo α – carboxílico de la lisina y de los grupos laterales de cada aminoácido son:
	Aminoácido
	Grupo
	pka
	Cisteína
	α - amino
	10,7
	
	Lateral
	8,4
	Valina
	Lateral
	–
	Arginina
	Lateral
	12,5
	Lisina
	Lateral
	10,5
	
	α - carboxílico
	2,2
Entonces, la carga neta de loa solución de este péptido a los diferentes pHs será:
	pH
	10,7
	8,4
	–
	12,5
	10,5
	2,2
	Carga Neta
	
	
	
	
	
	
	
	
	2
	+1
	0
	0
	+1
	+1
	0,5( –1) + 0,5(0)
–0,5
	2,5
	5
	+1
	0
	0
	+1
	+1
	–1
	2
	7
	+1
	0
	0
	+1
	+1
	–1
	2
	10
	+1
	–1
	0
	+1
	0,5(+1) + 0,5(0)
+0,5
	–1
	+0,5
	12
	0
	–1
	0
	0,5(+1) + 0,5(0)
+0,5
	0
	–1
	–1,5
	 ↓
La valina no se disocia. Por tanto, la carga de la cadena lateral será la misma a cualquier pH
Se observa que en este péptido predominan las cargas negativas.
Se recordará que el punto isoeléctrico es el pH en el que la solución presenta una carga neta igual a cero. En el caso de un aminoácido libre era fácil calcular el punto isoeléctrico, solo bastaba ver en intervalo en el que la carga neta es cero.
En el caso de un péptido, el punto isoeléctrico también se calcula mediante el promedio de dos pkas, sólo que se debe buscar los pkas que permitirán que la carga neta sea cero.
Estos pkas se obtienen a partir del análisis de la carga neta de la solución a diferentes pH. Una vez que se ha hecho dicho análisis, se busca el intervalo de pH en el que la carga neta pasa de positiva a negativa. Entonces se busca los dos pkas más cercanos a dicho intervalo de phs, y se los promedia obteniendo así el punto Isoeléctrico.
En ejemplo se observa que la carga neta cambia de a en un rango de pHs de 10 a 12. Los pkas más cercanos a este intervalo son el pka de la cadena lateral de la lisina (10,5) y el pka de la cadena lateral de la arginina (12,5), considerando que con “cercano” se piensa en . Por lo tanto, el punto isoeléctrico de una solución de ese péptido será:
Si dentro del intervalo de pHs en el que la carga neta de la solución pasa de positiva a negativa está el valor de más de dos pka, entonces es necesario analizar la carga neta de dicha solución en pH intermedios, hasta que en el rango entren únicamente dos valores de pka.
	pH
	10,7
	8,4
	–
	12,5
	10,5
	2,2
	Carga Neta
	
	
	
	
	
	
	
	
	11,3
	0
	1
	0
	+1
	+1
	1
	0
Se procederá con otro ejemplo para entender completamente la determinación de la carga neta de una solución de un polipéptido:
 (
Recordar que los dibujos están hechos a pH fisiológ
i
co, así que 
para pkas
 
men
o
res a 7, tener cuidado
)
	Aminoácido
	Grupo
	pka
	Arginina (Arg, R)
	α - amino
	9,0
	
	Lateral
	12,5
	Triptofan (Trp, W)
	Lateral
	-
	Histidina (His, H)
	Lateral
	6,0
	Histidina (His, H)
	Lateral
	6,0
	Cisteína (Cys, C)
	Lateral
	8,4
	Glicina (Gly, G)
	Lateral
	-
	Cisteína (Cys, C)
	Lateral
	8,4
	Glutamato (Glu, E)
	Lateral
	4,1
	
	α - carboxílico
	2,1
	pH
	9,0
	12,5
	-
	6,0
	6,0
	8,4
	-
	8,4
	4,1
	2,1
	Carga Neta
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	2
	+1
	+1
	0
	+1
	+1
	0
	0
	0
	0
	- 0,5
	+3,5
	5
	+1
	+1
	0
	+1
	+1
	0
	0
	0
	- 1
	- 1
	+2
	7
	+1
	+1
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	- 1
	- 1
	0
	10
	0
	+1
	0
	0
	0
	- 1
	0
	- 1
	- 1
	- 1
	- 3
	12
	0
	+0,5
	0
	0
	0
	- 1
	0
	- 1
	- 1
	- 1
	- 3,5
Aunque de la tabla se obtuvo que a un pH de 7 la carga neta de la solución es 0, no es posible decir que es éste el punto isoeléctrico pues se están haciendo muchas aproximaciones. El punto isoeléctrico necesariamente se debe calcular con el promedio de los pkas más cercanos al intervalo en el que la carga neta de la solución cambia de positiva a negativa o, en este caso, los dos pkas más cercanos al pH de la solución que corresponde a una carga neta de aproximadamente 0.
Las proteínas son polipéptidos que cumplen las siguientes condiciones:
· (
Las proteínas son p
o
lipéptidos que tienen estructura tridimensi
o
nal definida y actividad biológica.
)Tienen una estructura tridimensional definida
· Tienen actividad biológica, es decir, funciones definidas
Estas funciones definen la estructura tridimensional de la proteína, que a su vez determina la función del polipéptido. Es como un círculo vicioso.
Las proteínas presentan dos tipos de estructura: fibrilar y globular.
La función de las proteínas de estructura fibrilar es dar soporte a los tejidos. Dichas estructuras pueden estar formadas por dos o más hebras, que tiene la posibilidad de estar paralelas, enrolladas o no enrolladas, dispuestas una frente a la otra o de muchas maneras más.
Ejemplo de una estructura fibrilar es el colágeno, proteína que conforma la mayor parte de los tendones, la piel, los huesos y los dientes, y que está formada por tres hebras. En general, las proteínas contráctiles son proteínas fibrilares.
Son el resultado de la acción de fuerzas intermoleculares. En este punto, es importante entender que los ENLACES COVALENTES no participan en la estructura fibrilar de una proteína. Las fuerzas que aparecen (interacciones:carga – carga, carga – dipolo, dipolo – dipolo, carga – dipolo inducido, dipolo – dipolo inducido, dispersión, van der Waals o puente de hidrógeno) dependen de los aminoácidos presentes.
Por ejemplo, cuando un enlace peptídico se pone frente a otro enlace peptídico, se forma un puente de hidrógeno:
En las estructuras fibrilares, el aporte de los puentes de hidrógeno es muy importante. Sin embargo, no se puede decir que son las únicas interacciones no covalentes presentes ya que todo depende de los aminoácidos presentes.
La magnitud del aporte de cada una de las fuerzas intermoleculares determina la estabilidad de las proteínas.
En una proteína globular las hebras se enrollan de tal forma que constituyen un ovillo, alcanzando una estructura parecida a una esfera, como resultado de la acción de las fuerzas intermoleculares.
Las proteínas globulares tienen más funciones. Dentro de este grupo están las enzimas. Además, las proteínas de transporte y de almacenamiento son proteínas globulares.
 (
Un grupo peptídico va de ca
r
bono α a carbono α, englobando al enlace peptídico. Tridime
n
sionalmente 
es plano, y c
ada carbono α es un eje de rotación del grupo peptídico.
)El grupo peptídico están conformado por todas las unidades que van de una carbono α a otro carbono α, pasando por el oxígeno y el nitrógeno.
Tridimensionalmente, un grupo peptídico es plano, pero puede moverse como un sistema en el que el carbono α es el eje de rotación. Dicho movimiento es el resultado de las interacciones electrostáticas presentes.
Cada carbono α es un eje de rotación, permitiendo que le grupo peptídico se mueva. La capacidad de movimiento del grupo peptídico dependerá de las fuerzas intermoleculares, tanto cuánto se mueve como cuánto no se mueve.
El radical R es grande, se disminuye la capacidad de movimiento dado que mientras más se aumenta el radio de van der Waals, aumentan el valor de las fuerzas de repulsión. Así, la capacidad de movimiento estbá directamente asociada con las fuerzas intermoleculares.
Se puede determinar el aporte de cada una de las fuerzas intermoleculares en la proteína en función de la estructura de los radicales R y el pH en el que se encuentre la solución. 
La glicina es el aminoácido que más fácilmente se ubica en cualquier tipo de estructura.
 (
Interacción
)
Si una de las cadenas laterales de la proteína es ácida mientras que otra es básica, éstas estarán fuertemente unidas. Por el contrario, si uno de las cadenas laterales R es básica mientras que la otra es ácida, éstas tenderán a repelarse y, por tanto, estarán alejadas.
La estructura de una proteína está definida por cuatro niveles:
· Estructura Primaria
· Estructura Secundaria
· Estructura Terciaria
· Estructura Cuaternaria
La estructura primeria no tiene configuración espacial, pues únicamente es una secuencia de aminoácidos. Sin embargo, dentro de esta secuencia se indica además la formación de enlaces disulfuro.
La mayoría de aminoácidos tienen preferencia a la formación de enlaces disulfuro o puentes disulfuro cuando una cisteína se encuentra con otra cisteína. En la estructura primaria se incluye la interferencia de enlaces disulfuro, que por ser enlaces covalentes son muy estables.
La estructura secundaria es la representación espacial de la estructura primaria; mientras que la estructura terciaria es la configuración espacial de la estructura secundaria, por lo cual es la configuración última de las proteínas que tienen una sola subunidad. La estructura cuaternaria, que es la configuración última de toda proteína en la que AL MENOS hay dos subunidades, es la representación espacial de la estructura terciaria.
Así, la estructura terciaria va a estar formada por varias estructuras secundarias. La estructura secundaria es la configuración de las partes constitutivas de la proteína, es decir, “de ciertos trozos de hebra”.
Hay varios tipos de estructura secundaria:
· Random coil o Hebra randómica
Presenta la forma de una hebra cualquiera.
La estructura primaria adquiere una estructura no definida y randímica. Generalmente se presenta cuando los residuos de aminoácidos son muy grandes, de tal forma que no pueden formarse puentes de hidrógeno ni tampoco la cadena puede doblarse de una forma definida.
· Alfa (α) – hélice
Estructura bastante similar a un resorte o al cordon del teléfono.
La estructura primaria se enrolla formando una espiral y siguiendo la dirección de las manecillas del reloj. Esta hélice es estabilizada por puentes de hidrógeno formados entre el grupo amídico (–NH) con el cuarto subsiguiente grupo carboxílico (–C=O) de la cadena peptídica.
· Hoja plegada Beta (β)
Es formada por dos estructuras que se han dispuesto paralelamente. Normalmente se representa con:
 	 (
Hoja Pl
e
gada β
)
Es una cadena polipeptídica extendida estabilizada por puentes de hidrógeno entre el grupo amídico (–NH) con el grupo carboxílico (–C=O) se segmentos diferentes de la misma cadena. Estos puentes de hidrógeno también pueden darse entre cadenas adyacentes.
Hay dos tipos de hoja plegada β, dependiendo de la dirección en la que va la cadena respecto al amino terminal:
· Las cadenas van en la misma dirección: Paralelos
· Las cadenas van en direcciones opuestas, es decir, una sube mientras la otra baja: Antiparalelas 
Con el pH de la solución se puede predecir la estructura con la que se presentan las hebras en la proteína, además del aporte de cada fuerza intermolecular en la formación de estas estructuras.
En una proteína también pueden aparecer superestructuras secundarias, que son agrupaciones de estructuras secundarias. Las superestructuras secundarias más comunes son: hélice – codo – hélice, unidad βαβ (dos hebras β paralelas unidas a una α – hélice intermedia concretadas por dos codos), hairpin (dos hebras β antiparalelas unidas por un codo), llave griega (une cuatro o más hebras β, formando una estructura parecida a los grabados griegos).
	 (
Llave Griega
)
	 (
Hairpin
)
	 (
Hélice – codo - hélice
)
	 (
βαβ
)
 (
Lóbulo
 2
)La estructura terciaria es la configuración espacial de la estructura secundaria. En ésta se pueden definir zonas que se conocen como lóbulos o dominios.
 (
1 sólo lóbulo
) (
Lóbulo
 1
)
La estructura cuaternaria se forma cuando se tiene 2 polipéptidos separados que se pegaron, NO COVALENTEMENTE, por fuerzas intermoleculares. Cada una de las partes de una estructura cuaternaria, unidas covalentemente, se conocen como subunidades.
La hemoglobina en una proteína, globular y de transporte, de estructura cuaternaria. Su función es llevar el oxígeno que llega a los pulmones, para que lleven a cabo las reacciones biológicas, y el dióxido de carbono, resultado de dichas reacciones, a los pulmones para que sea expulsado mediante la respiración.
Alteración o cambio de la estructura de las proteínas por la acción de un agente denatural: acción mecánica, temperatura, pH o adición de sustancias químicas.
· ACCIÓN MECÁNICA
Está asociada directamente con el rozamiento. Hay una ruptura de las fuerzas intermoleculares, alterándose la estructura tridimensional de la proteína.
Dependiendo de la fuerza del agente denatural, la proteína presenta diferentes grados de denaturalización.
Así, cuando se bate la clara de un huevo, la estructura tridimensional de la proteína se dispone de tal manera que permite que la sustancia se hinche pues aire queda atrapado en espacios vacíos.
· TEMPERATURA
Un cambio de temperatura afecta a la intensidad de las fuerzas intermoleculares que, por ser de origen electrostático, están asociadas al movimiento de los electrones, movimiento muy dependiente de la temperatura.
Además, un cambio de temperatura hace que los puentes de hidrógeno se rompan con más o menos facilidad.
Además, en el caso de sustancias como el agua, un cambio de temperatura llega a involucran un cambio de estado de agregación.
· pH
Altera el estado iónico de la proteína, lo que implica un cambio en las fuerzas intermoleculares.
· ADICIÓN DE SUSTANCIAS QUÍMICAS
Sin modificar el pH se puede altera la fuerza iónica del mediomediante el cambio de las fuerzas electrostáticas. La adición de sustancias químicas altera a las fuerzas electrostáticas.
Las proteínas son sustancias anfipáticas. Un detergente, que también es una sustancia anfipática, cambia la solubilidad.
Dependiendo de la acción del agente denaturante, hay dos tipos de denaturación:
· Reversible
La proteína recupera su estructura tridimensional cuando deja de actuar el agente denaturante.
· Irreversible
La proteína no recupera su estructura tridimensional inicial cuando cesa el agente denaturante. Y aún si la secuencia, una vez que el agente denaturante ha dejado de actuar, es la misma, otra estructura tridimensional hace que la proteína pierda se función o actividad.
No hay que confundir denaturalización con hidrólisis. La hidrólisis implica una ruptura de los enlaces peptídicos, lo que conlleva a un cambio de la estructura tridimensional. Denaturalización, si bien es un cambio de la estructura tridimensional de la proteína, no implica una ruptura del enlace peptídico sino más bien es debida a la alteración de las fuerzas intermoleculares.
Las proteínas normalmente están en el interior de la célula, y, en el caso de los tejidos, en el exterior de ella.
Normalmente la cantidad de proteína de interés presente en un ser vivo es menor al 1% de éste, 2% en el mejor de los casos. Este hecho pone a la técnica es un problema complejo, mucho más si lo que quiere extraer está dentro de la célula.
Además, luego de una extracción generalmente llega, conjuntamente con lo que interesa, una gran cantidad de otras sustancias que además de no ser de atractivo para el caso, ocupan mayor volumen.
El proceso comienza con la extracción mecánica de la proteína. Sin embargo, cuando ésta está dentro de la célula, esta acción mecánica se acompaña de la acción de productos químicos de los que se espera que lleguen a romper la membrana que protege a la proteína.
Generalmente la acción mecánica en sí disminuye el rendimiento del proceso, cuando daña a la proteína de interés.
Por todo lo dicho anteriormente, un proceso de extracción de proteína es sumamente caro y con rendimientos bajísimos.
Un avance importante en la ciencia ha sido obtener estas sustancias a partir de reactores en los que se hallan microorganismos. Mediante este mecanismo, se han logrado rendimientos de 20% o 30% de la masa total en el mejor de los casos.
Las proteínas pueden ser obtenidas a partir de animales, vegetales o de origen microbiológico.
Después de la extracción, la proteína de interés normalmente se encuentra acompañada de otras sustancias que deben ser removidas. Para esto, se utilizan algunos métodos de caracterización y purificación, cuya aplicación depende de la naturaleza de la proteína de interés.
SOLUBILIDAD
La concentración de una proteína se hace a través de precipitaciones sucesivas que resultan de la diferente solubilidad de de las proteínas en diferentes medios salinos.
Luego de la extracción se introduce la mezcla obtenida en un líquido que normalmente es sulfato de amonio[footnoteRef:1] () y que va actuar como medio. La cantidad de sulfato de amonio debe ser la adecuada para que se logre en el medio una concentración de sal tal que precipiten las impurezas mientras que las proteínas se solubilizan en el medio. Para la mioglobina, por ejemplo, dicha concentración debería ser menor a 3N, pues para concentraciones de sulfato de amonio mayores a este valor la proteína se hace insoluble y precipita junto con las impurezas. [1: Para las precipitaciones selectivas se utiliza normalmente sulfato de amonio, ya que con él es posible lograr fuerzas iónicas altas sin afectar a la proteína. Se sabe que muchas proteínas se vuelven insolubles en presencia de concentraciones elevadas de sales que contribuyen fuertemente a la fuerza iónica.] 
 (
3N
)
Posteriormente la mezcla se centrifuga, recuperándose la parte líquida que es una mezcla más concentrada de la proteína de interés y con gran parte de las impurezas eliminadas.
Posteriormente se añade sulfato de amonio al medio de modo que precipiten la proteína de interés. En el caso de la mioglobina, la cantidad de sulfato de amonio debe proporcionar una concentración mayor a 3N en el medio. Se centrifuga nuevamente el sistema, y se recoge la parte sólida que es la correspondiente a la proteína.
 (
3N
>
3N
)
Así se obtiene una mezcla de la proteína de interés con sulfato de amonio, del que debo librarme. Para esto, ser acude al proceso de diálisis. Para esto, se diluye la parte sólida obtenida, y a la disolución se la coloca en una funda de diálisis, que consiste en una membrana semiimpermeable.
Dentro de la membrana semiimpermeable se coloca agua continuamente, de manera que ésta esté “corriendo”, creándose así un gradiente de concentraciones mediante el cual se logra que el sulfato de amonio salga de la disolución
	
	 (
Agua
)
Así, ser logra una extracción casi completa del sulfato de amonio.
Como resultado de este proceso se obtiene el extracto crudo, “crudo” porque la proteína de interés está acompañada de otras proteínas que no son importantes para el caso. Es decir, si bien se ha logrado concentrar a la proteína, no se obtuvo una fracción pura.
Entonces se utilizan procesos de separación, como cromatografía líquida o cromatografía de alta presión, para purificar al extracto crudo. También existen las técnicas de electroforesis, ultracentrifugración, electroforesis y enfoque isoeléctrico. Algunas técnicas, como la cromatografía, son a su vez métodos de caracterización de las proteínas.
CROMATOGRAFÍA DE COLUMNA
 Consiste en una columna en la que el tipo de relleno, que consiste en la fase fija o fase sólida, determina el tipo de proceso cromatográfico que se está llevando a cabo. De aquí que de acuerdo al relleno se tiene el tipo de separación.
El extracto líquido que contiene a la proteína de interés constituye a la fase móvil.
 (
Cuando el relleno de la columna cromatográfica es un gel poroso, la separación se da de acuerdo al tamaño molecular.
)Un tipo de cromatografía utiliza un gel poroso como relleno. Es este tipo de cromatografía la extracción se realiza de acuerdo al tamaño molecular de las sustancias, de modo que las moléculas (proteínas) pequeñas quedan retenidas en los poros del gel, mientras que las grandes pasan a través de la fase fija.
Entonces las moléculas comienzan a fluir a través de la fase fija, a mayor velocidad unas y a menor velocidad otras de acuerdo a su tamaño. Las moléculas más grandes son las primeras en salir.
El extracto se recoge en recipientes. Al inicio se va a tener sólo líquido, pero a medida que el proceso avanza el líquido que se recoge va a ser cada vez más rico en la proteína de interés. Normalmente los extractos obtenidos se analizan espectrofotométricamente para determinar si determinada solución es pura en cuanto a la proteína de interés, o, por el contrario, la concentración de la misma.
Además, pueden existir rellenos que presenten cargas y, por tanto, la separación se va a llevar a cabo de acuerdo a la carga de las sustancias que se van a separar. Estos rellenos se conocen como resinas de intercambio iónico, y pueden ser aniónicas o catiónicas dependiendo de la carga que presenten. Así, la técnica recibe el nombre de cromatografía de intercambio iónico, y pues ser aniónica o catiónica de acuerdo a la naturaleza de la resina que actúa como fase fija.
Existe otro tipo de cromatografía, conocida como cromatografía de afinidad, en la que la fase móvil interactúa químicamente con el relleno, de modo que las sustancias que se tratan de separar (proteínas) reaccionan con la fase sólida. Las sustancias que conforman a la fase sólida, que son una molécula, un átomo, un ión o un grupo, se unen no covalentemente a otra molécula o átomo, formando parte de la matriz, y deben reaccionar únicamente con la proteína de interés.
Una vez que se ha concluido el proceso de extracción por afinidad, la fase sólida es llevada a un solvente que separe la proteína de la matriz.
También existe la cromatografía de alta presión,que utiliza una columna delgada, por lo que es necesario emplear alta presión para lograr el pase de la fase móvil a través del relleno.
ELECTROFORESIS
Es un sistema de caracterización basada en la separación de las proteínas DE ACUERDO AL TAMAÑO MOLECULAR mediante la aplicación de un campo eléctrico al sistema.
Consiste en una lámina de gel poroso muy delgada, a la que se aplica un campo eléctrico. Entonces las moléculas empiezan a migrar 
En las esquinas de la lámina es usual poner un colorante que viaje más rápido que cualquier de las sustancias a separar, para que cuando la proteína de interés llegue el final del gel, no se caiga y, por tanto, se pierda. Entonces, cuando se observa que el colorante ha llegado a la base inferior de la lámina, se para el equipo.
En este caso, no me interesa que la proteína de interés caiga, pues se pierde, a diferencia de las técnicas cromatográficas en las que me interesa recogen a la sustancia en una recipiente que posteriormente será sometido a una espectrofotometría.
También se incluye dentro del sistema proteínas estándar, de las cuales se conoces todos los datos, entre éstos el peso y tamaño molecular.
Una vez que el equipo se ha pagado, se hace un revelado con colorantes, para que se puedan observar lo sitios específicos que las proteínas, que inicialmente no son visibles, dejan en la placa. Entonces se miden los recorridos de cada sustancia separada, y se los relaciona con el recorrido de la proteína estándar.
Con el recorrido de las sustancias separadas y el recorrido de la proteína estándar, se puede determinar el tamaño y peso molecular de todas y cada una de las proteínas que forman parte de la mezcla.
Así, la separación molecular se basa tanto en la filtración en el gel como en la movilidad electroforética de las moléculas a ser separada. Es decir, la separación se da por tamaño molecular y por carga.
 (
El colorante pr
e
senta un recorrido completo
 y cont
i
nuo
V
–
+
Proteínas separadas, vis
i
bles gracias al revelado
)
En función de un análisis de tamaño y peso molecular de las proteínas presentes en la muestra, se determinará el tipo de proceso de extracción o purificación que se empleará. Por ejemplo, cuando los tamaños moleculares son muy cercanos, no es conveniente emplear la cromatografía de gel; caso contrario, es decir cuando la proteína de interés presenta un tamaño molecular diferente al de las proteínas que la acompañan, entonces se debe aplicar la cromatografía en la cual el relleno es el gel poroso.
Existe una variación de este proceso de electroforesis, en el que el sistema se dispone de tal manera que en lugar de aplicar un campo eléctrico se tiene un gradiente de pH, incrementado desde el ánodo hacia el cátodo. Así, las proteínas, que recorren el gel, se van quedando en distintos puntos de acuerdo a su punto isoeléctrico. Por lo tanto, ya no es necesario un colorante que nos indique cuando se debe parar el equipo, pues una vez que cada proteína ha llegado al pH correspondiente a su punto isoeléctrico, ésta se queda ahí.
CENTRIFUGACIÓN
En esta técnica, las moléculas son separadas de acuerdo a sus distintas densidades utilizando los efectos de una fuerza centrífuga (fuerza dirigida hacia el centro de un cilindro rotatorio) y de la gravedad sobre la muestra.
Cuando el cilindro rotatorio deja de girar, vuelve a actuar la fuerza de gravedad y los componentes de la solución comienzan a caer por su peso. Así, en el recipiente se tendrán diferentes sustancias que caen con diferente rapidez. En función de la velocidad de caída, se puede determinar el peso molecular de los componentes de la muestra aplicando los conceptos básicos de caída libre.
ULTRACENTRIFUGACIÓN
Técnica que permite diferenciar a las proteínas de acuerdo a su peso molecular, aprovechando los efectos de la gravedad. Utiliza en mismo equipo empleado por la centrifugación, pues la ultracentrifugación no es más que una de sus variedades.
La diferencia es que en la ultracentrifugación las moléculas son separadas gracias a fuerzas gravitacionales lo suficientemente fuertes como para contrarrestar las fuerzas de difusión.
CENTRIFUGACIÓN TANGENCIAL / FILTRACIÓN
Utiliza los efectos de la gravedad para tratar de romper efectos de los fluidos. El sistema que se utiliza es el mismo que corresponde a la centrifugación acoplado a un doble tubo lleno de un filtro poroso (o membranas, si el experimento es llevado a cabo en un laboratorio) por el cual viaja la muestra. Así, son retenidas las partículas más pequeñitas.
De esta forma, en el fluido queda retenido el producto líquido, conocido como clarificado, que no contiene la proteína de interés pero sí las sustancias que tiene igual tamaño molecular que los poros. Por el otro lado sale, en cambio, la solución que contiene a la proteína de interés, ahora más concentrada.
 (
Solución que co
n
tiene a la proteína de interés
Tubos Porosos
)
Edman desarrolló una técnica que permite determinar la secuencia de los aminoácidos dentro de una cadena polipeptídica. Sin embargo, este método es sumamente drástico.
El reactivo de Edman (fenilisocianato) reacciona con el grupo amino de la cadena polipeptídica y luego, con hidrólisis controlada, se rompe el enlace polipeptídico.
Una vez separado el primer aminoácido, se lo lleva a cromatografía y se lo identifica. Luego se continúa aplicando el reactivo de Edman, contando así cada uno de los aminoácidos que siguen.
Sin embargo el procedimiento propuesto por Edman sólo funciona con nueve aminoácidos pues los reactivos que utiliza son sumamente degradativos y para cuando se ha cortado el noveno aminoácido, el resto de la molécula está totalmente dañada. Así, para tener mejores rendimiento será necesaria una solución muy concentrada de la proteína que se va a analizar.
El problema es que normalmente las proteínas están formadas por más de cien residuos de aminoácidos en su cadena polipeptídica. Y para éstos es casi imposible emplear este procedimiento propuesto por Edman.
Por suerte científicos dedicados a este tema encontraron una solución a esta problemática. Esta solución consiste en aplicar la proteína a una hidrólisis que rompe a los enlaces polipeptídicos en sitios específicos, obteniéndose fragmentos pequeños que pueden se analizados por Edman tranquilamente.
Para romper cadenas peptídicas en péptidos más pequeñas se emplean compuestos que atacan en enlaces específicos. Por ejemplo, el ciandobromuro (BrCN) ataca al aminoácido metionina, produciendo residuos con un carbono terminal de homoserina lactano y un nuevo amino terminal.
 (
Es decir, cada compuesto utilizado rompe la cadena cuando encuentra un residuo específico y por UN LADO ESPECÍFICO.
)Los compuestos más comunes utilizados en la ruptura de péptidos son las enzimas proteolíticas por su especifidad y condiciones medidas de tratamiento. Por ejemplo, la tripsina rompe los enlaces peptídicos en el lado alfa carboxi de los residuos de arginina y lisina, mientras que la quimotripsina cataliza la ruptura de los enlaces peptídicos en el lado del alfa carboxi de residuos aromáticos como la fenilalanina, la tirosina y el triptófano.
El análisis de todas las secuencias de proteínas y polímeros, como el ADN, sigue la misma metodología. Se emplean reactivos especiales que atacan a residuos específicos rompiendo enlaces polipeptídicos en sitios específicos.
Así, en pruebas con diferentes sustancias se obtienen diferentes trocitos de proteína, con los que se logra armar la cadena. Se forma un tipo de rompecabezas que debe ser armado para determinar la secuencia de los aminoácidos en la proteína.
Fueron descubiertas por un científico que se dedicó específicamente al estudio de las levaduras, sobre todo a las causas por las cuales las sustancias azucaradas eran fermentadas por levaduras hasta obtenerse alcohol. Todo inició cuando el científico se planteó la pregunta de si para la fermentación de azúcares era necesaria la intervención de los microorganismos (levaduras) o si era suficiente la presencia de unas sustancias que extrajo de las