1 Temas I y II Guia 1 Estructura y propiedades fisicoquimicas de las proteinas, Hemoglobina y proteinas alostericas 2024

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CARRERA: MEDICINA CÁTEDRA: BIOQUÍMICA 
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TEMA I: ORGANIZACIÓN MOLECULAR DE LA CÉLULA 
 
TEMA II: PROTEÍNAS CON ACTIVIDAD BIOLÓGICA 
 
TEMA III: TRANSPORTE A TRAVES DE LAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS 
 
 
Módulo teórico práctico: 
Estructura, propiedades y función proteica. 
Proteínas transportadoras de oxígeno. 
 
Objetivos: 
 
• Relacionar estructura proteica y función. 
• Describir la estructura y las propiedades generales de hemoglobina (Hb). 
• Diferenciar estructuralmente distintos tipos de Hb y sus propiedades. 
• Describir las bases moleculares que justifican la curva de saturación de la Hb. 
• Explicar la función de la Hb como buffer y como transportadora de CO2. 
• Interpretar las curvas de saturación de la Hb en presencia y ausencia de moduladores. 
• Reconocer las diferencias entre curvas de saturación de la Hemoglobina y de la 
Mioglobina (Mb) y relacionarlas con la estructura proteica. 
• Relacionar curvas de saturación de la Hb y de la Mb con la de enzimas micaelianas y 
alostéricas. 
• Describir el efecto Bohr. 
• Explicar la interacción del monóxido de carbono (CO) con la Hb. 
• Describir el origen y función de algunas de las proteínas del plasma. 
• Describir el fundamento de técnicas aplicadas a la separación e identificación de 
proteínas: electroforesis. 
• Explicar las bases moleculares de la anemia falciforme. 
 
 
Módulo teórico práctico: 
Transporte a través de la membrana biológica. 
Objetivos 
• Relacionar las propiedades de sustancias que atraviesan las membranas con los 
distintos tipos de transporte. 
• Caracterizar mecanismos de transporte: difusión pasiva, facilitada, transporte activo. 
• Diferenciar la cinética de transporte de la difusión simple, mediante canales y 
transportadores. 
 
 
BIBLIOGRAFÍA 
• Blanco A. Química Biológica. Editorial El Ateneo. Ediciones: 8ª, 9ª, 10ª. 
• Devlin T. Bioquímica con correlaciones clínicas. Cuarta edición. Wiley-Liss. N. 
• Murray, Robert et al., Bioquímica de Harper, 29ª edición. Editorial El manual moderno S.A. Bogotá. 
• Stryer, Lubert; Berg, Jeremy M.; Tymoczko, John L. Bioquímica. Editorial Reverté S.A. 2003. 
• Stryer, L. Bioquímica. 7a edición. Editorial Reverté, 2016. 
• Voet D. & Voet J. Bioquímica. Ediciones Omega. Barcelona. 
• Voet D., Voet G.; Pratt J, Charlotte W. Fundamentos de Bioquímica. La vida a nivel molecular. 
Editorial Médica Panamericana. 2a edición (2011) y 4a edición (2016). 
 
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Cuestionario Guía 1. Temas I, II y III 
 
ESTRUCTURA, PROPIEDADES Y FUNCIÓN PROTEICA 
PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DE OXÍGENO. TRANSPORTE 
 
1) Las hemoglobinas son proteínas globulares presentes en altas concentraciones en los 
eritrocitos: 
a. Describa su estructura y mencione su función principal. 
b. Mencione qué tipos de cadenas proteicas componen los diferentes tipos de hemoglobina 
humana. 
 
2) Tanto la Hb (hemoglobina) como la Mb (mioglobina) presentan las siguientes características 
estructurales, excepto (marcar el ítem): 
a. predominio de α hélice en su estructura secundaria. 
b. un grupo hemo por cadena de globina. 
c. el hemo está en un bolsillo hidrofóbico. 
d. sólo une una molécula de O2 por grupo hemo. 
e. idéntico nivel de organización estructural. 
 
3) Proteínas transportadoras de O2 y comparación con Enzimas. 
La Hemoglobina y la Mioglobina son proteínas conjugadas que se unen reversiblemente al 
oxígeno (son proteínas transportadoras de O2, no son enzimas): 
a. Indique la localización tisular de cada una. 
b. Observe el gráfico de la izquierda (curvas de saturación por ligando, O2). Complete el 
gráfico colocando el nombre de la variable correspondiente a cada eje. 
c. Defina que es la p50, indique cual es el valor de este parámetro para ambas proteínas y 
señale los mismos en el gráfico. Relacione la curva y la p50 de cada una con su función. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
d. Observe el gráfico de la derecha (Enzimas) y considere las formas de las curvas de 
actividad enzimática A (enzima micaeliana) y B (enzima alostérica). Compare la forma con las 
curvas de saturación de las Proteínas transportadoras de O2 Hb y Mb. 
e. Compare en un cuadro las características de las enzimas micaelianas y alostéricas 
considerando: cinética (tipo de curvas y parámetros cinéticos), cantidad de subunidades, tipo 
de regulación que pueden presentar). 
 
4) 4.1. Indique V (verdadero) o F (falso) al lado de cada ítem: 
 
a. La Hb es una proteína oligomérica transportadora de O2 (no enzimática). 
b. La unión de una molécula de ligando a un protómero de la Hb afecta la unión de las 
siguientes (efecto homotrópico positivo). 
c. La curva de saturación de la Hb muestra la existencia de cooperativismo positivo a 
diferencia de la curva (B) de una enzima alostérica. 
d. La Mb tiene una menor afinidad por el oxígeno que la hemoglobina. 
Proteínas transportadoras de O2 Enzimas 
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e. A 10 Torrs más del 85% de la Mb se ha oxigenado, mientras que se ha formado menos del 
5% de oxi Hb. 
f. La Mb no sería útil como transportador de oxígeno en la sangre. 
g. El oxígeno ejerce un efecto homotrópico positivo en el caso de Mioglobina. 
 
4.2. La Hb puede estar en dos conformaciones estables denominadas relajada R y tensa T. 
Coloque cuáles de los siguientes ítems corresponde a cada conformación de la Hb. 
a- Estabilizada por puentes salinos (=uniones iónicas) 
b- Estabilizada por unión al ligando 
c- Mayor cavidad central 
d- Predomina como desoxi-hemoglobina 
e- Predomina como oxi-hemoglobina 
f- Gran afinidad por el O2 
 
4.3. Explique sintéticamente las bases del efecto cooperativo positivo del oxígeno (efecto 
homotrópico). 
 
4.4 Observe el siguiente gráfico y responda: 
a. ¿Qué pasaría si la Hb estuviera siempre en la forma R? 
b. ¿Qué ocurriría si la Hb sólo tuviera la conformación T? 
c. ¿En qué rango de presión parcial de O2 (ppO2) es más similar la curva de Hb normal a la 
curva T y en qué rango a la curva R? 
d. ¿A qué se debe la forma de la curva de saturación de la Hb con O2 de acuerdo con el 
gráfico? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5) El monóxido de carbono (CO) es un gas tóxico producido por la combustión 
incompleta de hidrocarburos, capaz de unirse al hierro del grupo hemo de la Hb, como 
ligando no fisiológico. La afinidad de la Hb por el CO es 200 veces mayor que por el O2 
(ligando fisiológico). 
Una persona que se expone durante 1 hora al CO a una [0.1%] en el aire inspirado tiene la 
mitad de los centros del Hemo de la Hb ocupados por el CO y muere. Sin embargo, otra 
persona (no expuesta al CO en el aire inspirado) cuyo porcentaje de Hb queda disminuida a la 
mitad por anemia, puede ir a su trabajo sin mayores problemas. 
¿Cuál es la razón de esta aparente paradoja? (Note que la cantidad de sitios posibles de unión 
del O2 a la Hb son iguales para el O2 y el CO). 
 
Forma R 
 
------------ 
Forma T 
 
----------- 
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Efecto del BPG (2,3 bifosfoglicerato) (modulador heterotrópico negativo) 
 
 
6) Ya en 1921, se conocía el hecho de que la Hb de los eritrocitos no tiene la misma afinidad 
por el O2 que la Hb en solución, por lo que se sospechaba de la presencia de una sustancia 
intracelular que la afectaría. En 1967, se demostró que se trataba del BPG (2,3-
bifosfoglicerato), molécula que es sintetizada dentro del eritrocito. 
a. Sobre la base de los datos de la siguiente tabla explique la acción de este compuesto. 
b. Grafique la curva de disociación de la Hb con O2 con y sin presencia de BPG 
 
BPG p50 de la Hb (torr) 
Ausencia 6 
Presencia 26 
 
7) Existen consecuencias de interés clínico relacionadas con la función del BPG. Complete las 
aseveraciones siguientes que se relacionancon dichas consecuencias: 
 
a. Si ….……… la concentración de BPG en el eritrocito, disminuye la afinidad de la Hb por el 
O2 por lo que se favorece la liberación de O2 en los tejidos, mecanismo de adaptación que 
se establece en condiciones de hipoxia. 
b. A medida que transcurre el tiempo de almacenamiento de la sangre para transfusiones, 
disminuye la concentración de BPG por lo que la Hb de los hematíes transfundidos …. 
…………………. O2 con la eficiencia necesaria y el paciente puede padecer hipoxia. 
c. La Hb F (fetal) se une con menor fuerza al BPG que la Hb A, por lo que presenta una 
……………. afinidad por el O2, favoreciéndose así la transferencia de oxígeno de la placenta 
al feto. 
d. Una molécula de BPG se une a la ….…………… ………………. de una molécula de Hb en 
su forma ….. . Las cargas …………………. del BPG interactúan con los grupos cargados 
………………….. que miran hacia la ……….…….. ……………. de la Hb. 
 
8) Los estudios sobre transporte de oxígeno en mamíferos en estado de gestación han 
demostrado que las curvas de saturación por O2 de las sangres materna y fetal son claramente 
diferentes cuando se miden en las mismas condiciones. 
a. ¿Cuál es la diferencia estructural entre ambas? 
b. ¿Cuál es el significado fisiológico de la diferente afinidad por el oxígeno? 
 
9) Cuando una persona viaja desde una ciudad a nivel del mar a una ciudad que se encuentra 
a 4500 metros sobre el nivel del mar: ¿Qué cambios a corto plazo (24 horas) y a largo plazo 
(días) deben ocurrir para adaptarse a esta nueva situación? Describa y justifique su respuesta. 
Interprete el siguiente gráfico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Transporte a través de las membranas biológicas 
 
10) Mencione por qué tipo de transporte atraviesan las membranas biológicas las siguientes 
moléculas. Justifique sobre la base de la polaridad y peso molecular de las sustancias: gases 
(CO2, O2), hormona esteroidea, H2O, iones (Na+, K+, H+). 
 
11) El análisis cinético de los procesos de transporte permite caracterizarlos. Por ejemplo, 
se ha aislado una nueva cepa bacteriana y se quiere saber si la leucina y el etilenglicol entran 
en esas bacterias por difusión mediada por proteínas o sólo por una ruta no mediada. Para ello 
se miden velocidades iniciales de incorporación de estas moléculas en función de la 
concentración externa y se grafican: 
 V de transporte Etilenglicol 
 
 
 
 
 
 Concentración externa inicial 
 
Observe el gráfico y responda: a) ¿Por qué tipo de transporte atraviesa la membrana cada 
sustancia? Justifique su respuesta. 
b) ¿Qué parámetros cinéticos de transporte pueden obtenerse de la curva correspondiente 
al transporte de leucina? Defina cada uno y márquelos en la curva. 
 
12) Describa y esquematice el transporte del HCO3- (ión bicarbonato = carbonato ácido) en el 
eritrocito. Responda: ¿Cómo se consigue la electroneutralidad? 
 
Efecto Bohr (efecto heterotrópico negativo) 
 
13) Efecto de los protones y la Hb como sistema buffer. La Hb, además de transportar O2 y 
un porcentaje del CO2 como carbamino-Hb, tiene un rol fundamental en regular la [H+] 
producidos por el transporte de CO2 que se muestra en la figura del ejercicio 14. 
a. De los compuestos mencionados en el párrafo anterior, identifique cuál/es es/son ligando/s 
y cuál/es son moduladores heterotrópicos negativos de la Hemoglobina. 
b. En qué grupos ionizables reside el poder buffer o tamponante de la Hb? 
c. ¿Cómo se explica este poder, si se sabe que una proteína no puede ser tan buen 
amortiguador como sus aminoácidos libres a concentraciones molares equivalentes? 
Justifique. 
d. ¿De qué reacción provienen los protones que capta la Hb en los capilares de los tejidos? 
Escríbala. ¿Qué efecto tiene la unión de esos protones a los grupos ionizables de la Hb sobre 
la afinidad de la Hb por el O2? 
 
14) Analice la figura y complete el siguiente párrafo: 
 
a. La presión parcial del CO2 es .................... en los tejidos metabolizantes que en el plasma, 
por lo que difunde ................ los capilares sanguíneos y de allí a los eritrocitos. 
b. La anhidrasa carbónica contenida en los eritrocitos cataliza la conversión de 
……………………………...................................................................... 
c. Los H+ generados en la reacción anterior se combinan con ciertos grupos ionizables de la 
hemoglobina oxigenada (Hb-O2) que libera el ....................... y queda como ........................ . 
d. La presión parcial de O2 es ...................... en eritrocitos que en los tejidos, por lo que el O2 
difunde desde ...................................... a ......................................................... 
e. La posición de equilibrio de la Hb-oxígeno se afecta por ........................................... 
f. En los pulmones los procesos son .......................... respecto a los tejidos. 
Leucina 
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g. El CO2 total contenido en la sangre es la suma el transportado como carbamino-Hb (….%), 
el CO2 disuelto en …………….. (…… %) y el …................ que circula en ………………… 
(….%). 
 
 
15) a. Complete la tabla indicando las probables variaciones (aumento o disminución) de los 
parámetros pH y CO2 en relación con el metabolismo normal y relacione con el efecto Bohr. 
 
Parámetros 
Tejido con metabolismo 
normal 
Tejido con metabolismo 
rápido 
pH 7,6 
[CO2] 40 Torr = 5.33 kPa 
p50 de la Hb 26 torr = 3.47 kPa 
 
b. Grafique en el mismo gráfico la curva de saturación de la Hemoglobina con O2 en tejido 
con metabolismo basal y en tejido con metabolismo rápido. Marque la p50 en ambas curvas. 
 
Proteínas séricas/plasmáticas. Electroforesis. 
 
16) En la siguiente Tabla se indican algunas de las 200 proteínas que contiene el plasma 
humano. 
a. Complete la información faltante. 
 
Proteína Origen tisular 
Ubicación de las 
bandas obtenidas por 
fraccionamiento 
electroforético 
(acetato de celulosa, 
pH 8.6) 
 
Función 
Albúmina 
Transporte de ácidos grasos 
Otra: 
 
Transferrina o 
siderofilina 
 
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Protrombina 
Fibrinógeno 
Inmunoglobulina G 
 
b. Explique el fundamento de la separación de proteínas por electroforesis. 
c. En relación con la composición proteica: ¿Cuál es la diferencia entre suero y plasma? 
¿Cómo se observa en el proteinograma electroforético? 
d. ¿Puede presentar actividad enzimática alguna de las proteínas de la tabla anterior? ¿Qué 
se requiere previamente? 
 
Anemia Falciforme y otras patologías asociadas a alteraciones de la estructura proteica 
17) La anemia falciforme es una hemoglobinopatía hereditaria que es frecuente en las 
poblaciones del entorno del mar Mediterráneo y en áreas de Asia en las que prevalece la 
malaria. 
Con el objeto de estudiar si existe una relación entre las dos enfermedades, se investigó en 
principio, la diferencia entre las hemoglobinas presentes en los eritrocitos; ya que en los 
individuos que padecen de anemia falciforme, los eritrocitos adoptan una forma de hoz y se 
caracterizan por ser rígidos, lo que obstaculiza su circulación por los capilares y los hace más 
frágiles. 
 
a. ¿Qué relación existe entre la forma de los eritrocitos falciformes y la estructura 
tridimensional de la Hb (hemoglobina) presente en estas células? 
 
b. Se corrió un gel nativo de la hemoglobina de tres individuos diferentes fenotípicamente, 
obteniéndose el siguiente perfil electroforético: 
 
 
Anemia falciforme calle 1 
 
Rasgo falciforme calle 2 (-) (+) 
 
 Normal calle 3 
 
¿Cómo ajustan estosdatos con el hallazgo de los estudios de secuenciación que revelaron 
que la diferencia entre las dos Hb procede de la sustitución del aminoácido Glu por Val? 
 
c. Sabiendo que existe una diferente incidencia de la anemia falciforme en distintos 
continentes, se realizó un estudio poblacional, cuyos resultados se observan en la Tabla: 
 
Continente 
Porcentaje 
de 
individuos 
en la 
población 
Porcentaje de eritrocitos 
normales y falciformes 
en cada individuo 
Perfil 
electroforético 
correspondiente al 
gel del ítem 17.b 
Concentración de 
iones en cada 
eritrocito 
 
Eritrocitos 
normales 
Eritrocitos 
falciformes 
 [[[[ K+ ]]]] 
mM 
[[[[ Na+ ]]]] 
mM 
América 
99,5 100 ------------ calle 3 140 15 
0,5 98,5 1,5 calle 2 100 14,99 
Norte de 
África 
90 98 2 calle 2 99 15 
10 100 ----------- calle 3 139 15,01 
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¿Qué conclusiones puede sacar de los resultados? ¿Existe correlación entre la estructura 
primaria y la forma de los eritrocitos? ¿Existe una correlación entre la composición química del 
eritrocito y la enfermedad? 
 
d. Para encontrar que característica relaciona la malaria con la anemia falciforme, los 
investigadores realizaron cultivos “in vitro” del parásito causante de la enfermedad (plasmodio) 
para conocer sus requerimientos para desarrollarse y se hallaron los siguientes resultados: 
 
Medio de cultivo (comp. mM) 
Glucosa [[[[K+]]]] [[[[Na+]]]] 
Cantidad de individuos 
por mL de cultivo 
 
20 
 
95 
 
15 
 
2 
 
20 
 
145 
 
15 
 
80 
 
20 
 
120 
 
15 
 
40 
 
¿Qué conclusiones puede sacar de esta segunda tabla? 
¿Qué conclusiones puede sacar entre esta tabla y la anterior? 
 
e. Responda: ¿Qué propiedades físicas de la hemoglobina se afectan en la anemia falciforme? 
 
18) Observe el siguiente gel de electroforesis de Hemoglobina, en el cual la calle 1 
corresponde a los estándares de hemoglobina; A=HbA, F=Hb fetal, S=Hb S. Coloque a qué 
tipo de individuo según la Hb que presentan corresponde cada una de las calles 2, 3, 4 y 5. 
1 2 3 4 5
 
 
 
19) Existen patologías neurodegenerativas como las encefalopatías espongiformes (ej. Mal de 
la vaca loca) en las cuales se afectan propiedades físicas de las proteínas. Responda: 
a. En esas patologías, ¿qué cambio ocurre en la estructura secundaria de las proteínas? 
b. ¿A qué se denomina proteína priónica o priones?