Bioquimica curso onb 2013

Dr. Gustavo Yañez Ocampo

4º. CURSO DE PREPARACIÓN PARA LA DELEGACIÓN DE CHIA PAS 2013

A PARTICIPAR EN LA XXIII OLIMPIADA NACIONAL DE BIOL OGÍA

TEMA: BIOQUÍMICA

RESPONSABLE: DR. GUSTAVO YAÑEZ OCAMPO

PROGRAMA ACADÉMICO

FECHA: 10 DE AGOSTO DE 2013

HORA TEMAS ACTIVIDAD Material 8:00 a 10:00

Macromoléculas. Panorama general

Revisión de características y propiedades generales de Carbohidratos, Lípidos, Proteínas

Cañón, pizarrón y plumones

10:00 a 12:00

Actividad Enzimática Modelo de Michaelis Menten Modelos de inhibición enzimática


12:00 a 14:00

COMIDA COMIDA COMIDA

14:00 a 16:00

Práctica: Potenciómetro Preparación de soluciones amortiguadoras

Calibrar potenciómetro, medición de pH de muestras de agua Elaborar soluciones amortiguadoras (a diferentes pH)

Potenciómetro, soluciones standard de pH Balanza analítica, Sales de fosfato monobásico y dibásico, matraces aforados, agua destilada, potenciómetro

Practica: Análisis de proteínas

Aplicación del Método de Bradford para cuantificación de proteínas. Elaborar Curva de calibración

Espectrofotómetro, celdas, reactivos

16:00 a 18:00

Metabolismo heterótrofo aerobio

Enzimas clave en los procesos: Ciclo de Krebs, Transporte de electrones y fosforilacion oxidativa


18:00 a 20:00

Metabolismo Fotoautotrofo aerobio

Enzimas clave en los procesos: Fotofosforilacion y Ciclo de Calvin



CARBOHIDRATOS

De las siguientes estructuras químicas de carbohidratos, investiga sus principales funciones biológicas. En tu cuaderno, colecta la información de cada uno de los carbohidratos de la figura inferior .

Durante la sesión del sábado 10 de agosto. Se revisará la información y dudas al respecto.


PROTEÍNAS

Son polímeros de alto peso molecular, constituidos de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. El enlace peptídico se forma por la reacción de condensación entre el grupo amino de un aminoácido y el grupo carboxilo de otro aminoácido. Son el grupo de biomoléculas mas diverso en cuanto a sus funciones (ver tabla 5.1).

Llevar para el día de la sesión la siguiente inform ación:

Ecuación de Henderson-Hasselbach y soluciones amort iguadoras. 2 problemas relacionados con la bioquímica, resueltos .

Estructura general de los aminoácidos, su clasifica ción (de acuerdo a la polaridad de sus grupos R), concepto y valores de p ka y pI.

Sobre el tema de estructura de las proteínas: Conoc er el concepto de estructura primaria, secundaria, terciaria y cuater naria.

Investigar el fundamento del método de Electrofores is para el estudio de las proteínas.


Actividad enzimática

Esta es la función más importante y diversa de las proteínas. Todas las enzimas son proteínas. Las enzimas aceleran reacciones para la célula, también se conocen como catalizadores biológicos. En la figura 1 se muestra un modelo sencillo de llave-cerradura para explicar el modo de trabajo de las enzimas. Recuerda que las moléculas existen bajo un espacio tridimensional. Las enzimas tienen un sitio activo que es donde se lleva a cabo el anclado y reconocimiento de un sustrato específico el cual se acopla y es transformado.

Figura 1 . Modelo de llave-cerradura, para el modo de trabajo de las enzimas.

Cuando las enzimas catalizan (aceleran) una reacción, transforman al sustrato en un producto. Dependiendo del tipo de enzima, características y concentración del sustrato, la reacción estará dada por una velocidad. En la figura 2, se representa la relación entre la velocidad de reacción enzimática y la concentración del sustrato. Existe un límite máximo de velocidad enzimática, es decir, la concentración del sustrato incrementa pero la velocidad enzimática alcanza su límite debido a que los sitios activos de las enzimas han sido ocupados.

Investiga el concepto de kcat o número de recambio para comprender mejor el concepto de actividad enzimática .


Figura 2. Relación entre la velocidad de reacción enzimática y la concentración de sustrato

La velocidad enzimática disminuye en el tiempo debi do a que: • Disminuye la concentración de reactivo (sustrato) • La reacción inversa se hace importante al aumentar la [P] • El producto puede inhibir a la enzima • Cambios de pH o temperatura pueden modificar a la enzima en el curso de

la reacción • Al disminuir la [S] puede disminuir la saturación de la enzima

El comportamiento de la enzima mostrado en las figuras 1 y 2, fue estudiado por Michaelis y Menten, a partir de sus estudios, se propuso el modelo de la figura 3 a y b, el cual lleva su nombre.

Figura 3a . Modelo de Michaelis-Menten


Figura 3b. Modelo de Michaelis –Menten expresado en grafica De la figura 3b. En el modelo de Michaelis-Menten es posible identificar dos valores típicos para poder estudiar y caracterizar la actividad enzimática, estos son Km y Vmax, donde Km se refiere a una constante de afinidad de la enzima hacia un sustrato en específico, por ejemplo, un valor pequeño de Km indica que le enzima es muy afin al sustrato, es decir, el sitio activo de la enzima reconoce el sustrato fácilmente, en cambio un valor alto de Km indica lo contrario, baja afinidad por el sustrato (ver ejemplos Hexokinase y Chymotrpsin de la tabla 8-6).


TAREA Describe (explica) un experimento de laboratorio de cómo podrías obtener un estudio de actividad enzimática que se comporte como el modelo de Michaelis-Menten.

Para calcular los valores cinéticos de actividad enzimática (Km y Vmax) el modelo anterior debe ser ajustado a un modelo lineal, para ello, los valores de concentración de sustrato y velocidad de reacción son divididos como se muestra en la figura 4.

Se usa el modelo de regresión lineal, aplicando la ecuación de la línea recta

Figura 4. Transformación lineal del modelo de Michaelis-Menten

INHIBICIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

MODELO COMPETITIVO

Recuerda que las enzimas para catalizar una reacción, tienen un sitio activo. Cuando otro sustrato es muy similar al sustrato original, ambos compiten por el sitio activo de la enzima, por lo tanto la enzima puede ser inhibida. Este modelo es conocido como inhibición competitiva.

y = mx + b


Figura 5. Modelos de inhibición enzimática (a) competitiva (b) no competitiva

RETO

Investiga y explica en tu cuaderno ambos modelos de inhibición enzimática. Menciona un ejemplo biológico, médico o clínico.


ACTIVIDAD

¿A qué modelo de inhibición enzimática pertenece la grafica de abajo?

JUSTIFICA TU RESPUESTA (en diez líneas):


METABOLISMO HETEROTROFO AEROBIO

CICLO DE KREBS

Las rutas de catálisis (destrucción y/o degradación) de macromoléculas como carbohidratos, lípidos y proteínas convergen en un proceso conocido como ciclo de Krebs o del ácido cítrico o de los ácidos tricarboxilicos. Consta de 8 etapas mediadas por enzimas, para poder entrar al ciclo, las macromoléculas citadas anteriormente deben ser transformadas a acetil coenzimaA. Este proceso es clave pues en él se produce el poder reductor NADH y FADH (estas moléculas son los responsables de llevar los electrones y protones al siguiente proceso que es la fosforilación oxidativa), lo realizan organismos procariotas y eucariotas aerobios. En eucariotas se lleva a cabo en el citoplasma de la mitocondria (matriz mitocondrial) y en procariotas se realiza en el citoplasma.

INVESTIGA

Nombre de las enzimas involucradas y ubícalas en el orden en que deben coordinarse según el esquema de la figura inferior


FOSFORILACION OXIDATIVA

Esta ruta metabólica consiste en el transporte de electrones (los cuales son acarreados por el NADH y el FADH) hasta llegar al aceptor final que es el oxígeno, los protones son conducidos al espacio intermembranal y utilizados por la enzima ATPsintasa cuya función es fabricar el ATP a partir de ADP mas fósforo inorgánico (Pi).

Figura 6. Esquema representativo de la fosforilación oxidativa


METABOLISMO FOTOAUTOTROFO AEROBIO

En las figuras 7, 8 y 9 se representan las etapas en las que consiste el metabolismo fotoautotrofo aerobio, comúnmente conocido como fotosíntesis, proceso que es realizado por organismos eucariotas vegetales y procariotas como las cianobacterias.

INVESTIGA

Explica (en diez líneas) el proceso de la fase lumi nosa y haz un cuadro comparativo con respecto a la fosforilación oxidati va del tema anterior

De la figura 9, explica (en cinco líneas) la funció n e importancia de la enzima conocida como RUBISCO.


Figura 7 . Esquema general de la fotosíntesis.

Figura 8. Fase luminosa de la fotosíntesis en cloroplastos


Figura 9 . Fase oscura de la fotosíntesis, (Ciclo de Calvin).

BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA

LEHNINGER: PRINCIPIOS DE BIOQUIMICA (5ª EDICION). DAVID L. NELSON , OMEGA, 2007

BIOLOGIA (7ª ED). NEIL CAMPBELL; JANE REECE , PANAMERICANA, 2007

BIOLOGIA: LA VIDA EN LA TIERRA (8ª ED.). TERESA AUDESIRK , PRENTICE HALL MEXICO, 2008

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