Los monosacáridos o azúcares simples son los glúcidos más sencillos, no se hidrolizan, es decir, no se
descomponen en otros compuestos más simples. Poseen de tres a siete átomos de carbono y su fórmula
empírica es (CH2O)n, donde n ≥ 3. Se nombran haciendo referencia
al número de carbonos (3-7), y terminan con el sufijo -osa. El principal monosacárido es la glucosa, la principal fuente de energía de las células.
martes, 3 de febrero de 2015
glucidos
Los glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos (del griego σάκχαρ
"azúcar") son biomoléculas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno, cuyas principales funciones en los seres vivos son el
prestar energía inmediata y estructural. La glucosa y el glucógeno son las formas biológicas primarias de almacenamiento y
consumo de energía; la celulosa cumple con una función estructural al formar parte de la pared de las células vegetales, mientras que la quitina es el principal constituyente del exoesqueleto de los artrópodos.
lunes, 2 de febrero de 2015
Ureasa
Introducción
La ureasa, cuyo nombre
sistemático es amidohidrolasa de urea, tiene un peso molecular de 483 000 Dalton.
La ureasa consta de 6 subunidades estructurales iguales. Es una enzima muy específica,
que existe en varios tipos de vegetales, por ejemplo, en el frijol de soya. La
ureasa se utiliza mucho como agente catalítico para la medición cuantitativa de
urea. El hidróxido de amonio que se forma puede titularse y puede relacionarse,
estequiométricamente, con la cantidad de urea presente en una muestra. Aunque
la ureasa no es muy común en la naturaleza, esta enzima ha tenido más
importancia en el desarrollo de la enzimología moderna que ninguna otra. Las
investigaciones sobre la ureasa han permitido deducir el principio importante
en las reacciones enzimáticas: la función de los grupos SH (sulfhídrico) en la catálisis.
La ureasa posee 3 o 4 grupos activos, es una representante de un gran número de
enzimas cuya actividad depende de la existencia de grupos SH, intactos,
procedentes de cisteínas que forman parte de la cadena poli peptídica de la
enzima. (1)
Reacción catalizada por la ureasa:
La ureasa, de acuerdo con la
clasificación internacional de enzimas, pertenece al grupo de las
hidrolasas un ejemplos es el anterior.
Indicador de pH: Rojo fenol, a)
acido: color amarillo, pH 6.8 b) alcalino: color rosado rojo, pH 8.4 El
indicador de iones hidrogeno rojo fenol muestra la producción de ureasa por los
miembros de la subfamilia Proteeae mediante la demostración disminuida de la
concentración de iones hidrogeno a causa de la formación de dos moléculas de
amoniaco. (2)
Para inhibir la acción de la
ureasa, se utiliza el cloruro de mercurio (II). En el sitio catalítico, la
ureasa presente presenta grupos –SH (sulfhídrico), provenientes del aminoácido cisteína
que forma parte de su cadena peptídica. El cloruro de mercurio se une irreversible
a los grupos –SH, los inactiva y así, se detiene la actividad enzimática de la
ureasa.
Fundamentos
Las enzimas son proteínas que
aceleran la velocidad de la reacción química en nuestro organismo, con
excepción de los ribozimas (que son polinucleótidos con actividad catalítica).
La actividad enzimática, definida como cantidad de producto formado o cantidad
de sustrato degradado por unidad de tiempo, es afectada por una serie de
factores tales como:
·
Temperatura
·
La pH
·
La concentración de sustrato
·
La concentración de enzima
A) Efecto
de la temperatura sobre la actividad de la ureasa
Para toda enzima una temperatura
optima de actividad, a la cual la velocidad de reacción es máxima. A
temperaturas debajo de esta temperatura,
la frecuencia de choques entre la enzima y el sustrato es baja y, por tanto, la
velocidad de reacción también lo es. Conforme se incrementa la temperatura, aumenta
la frecuencia de choques y se favorece la velocidad de reacción ( la formación
del producto). Pero si la temperatura es muy elevada, pueden romper la
estructura de Vander Waals y los puentes de hidrogeno que estabilizan la estructura
terciaria y cuaternario de las enzimas, como consecuencia, se produce su
desnaturalización y la perdida de la actividad enzimática.
B) Efecto
de la pH sobre la actividad de la ureasa
La estructura tridimensional de una enzima de origen
proteico determina su sitio catalítico y, por lo tanto, su actividad. Dicha
estructura se encuentra estabilizada por una serie de enlaces no covalentes (hidrofóbicos,
puentes de hidrogeno, atracciones electrostáticas) y covalentes (puentes de
disulfuro) que existen entre los
grupos R de los aminoácidos que no son
neutros ( como el aspartato, la lisina, la arginina y el glutamato), e
interfieren con las atracciones electrostáticas y su estabilidad estructural
tridimensional, lo que provoca una pérdida total o parcial de la actividad
enzimática.
Para cada enzima existe un pH
óptimo en relación con la actividad, el cual varía según la región celular en
que se encuentre dicha enzima: por ejemplo, el pH dentro del lisosoma o en el
estómago es alrededor de 2 (y ese es el pH óptimo de las enzimas allí
localizadas), mientras que las enzimas presentes en el plasma o en el duodeno
tienen un pH óptimo de actividad entre 7.0 y 8.0
La ureasa actúa en los compuestos
a nivel de los puentes C-N excepto en aquellos que contiene puentes peptídicos.
El pH óptimo para la actividad de la ureasa es de 7. (3)
C) Efecto
del tiempo de reacción en la cantidad de urea hidrolizada
En toda reacción enzimática, la
enzima no es consumida ni sufre modificación alguna, de manera que puede continuar
transformando otra molécula de sustrato en producto. Por lo tanto, si se
garantiza que la concentración de sustrato no será un elemento limitante (es
decir, que no se agotará), a mayor tiempo de reacción, mayor será la formación
del producto o de la degradación del sustrato.
D) Efecto
de la concentración de enzima sobre la actividad enzimática
En todas reacciones enzimáticas,
si se incrementa la concentración de enzima, se forma mayor cantidad de
productos por unidad de tiempo. EL incremento en la velocidad de reacción es
directamente proporcional al incremento en la concentración de enzima, siempre
y cuando la cantidad de sustrato no sea limitante, es decir, que el sustrato no
llegue a agotarse.
Metodología
Para el estudio de la ureasa toda la cristalería se empapó
con solución KI al 15% y enjuagó con
agua desionizada.
Se rotulo 4 tubos de ensaye con los números 1 al 4, se
agregó a cada uno las cantidades del siguiente esquema
|
REACTIVO
|
TUBO #1
|
TUBO #2
|
TUBO #3
|
TUBO #4
|
|
UREA al 10%
|
3 ml
|
3 ml
|
3 ml
|
---
|
|
Rojo fenol al 1%
|
3 gotas
|
3 gotas
|
3 gotas
|
3 gotas
|
|
AgN
|
---
|
2 gotas
|
---
|
---
|
|
Pb(N
|
---
|
---
|
2 gotas
|
---
|
|
Agua destilada
|
---
|
---
|
---
|
3 ml
|
|
Ureasa al 1%
|
1 ml
|
1 ml
|
1 ml
|
1 ml
|
Se agito perfectamente, posteriormente se dejó reposar a
temperatura ambiente.
Se observó a los minutos “2,5 y 10” a cada uno de los
tubos. Posteriormente se anotaron los resultados en una tabla describiendo el
color que se obtuvo en cada caso indicando cuando ya no se producía color.
Se agregó 1 ml de
agua saturada de ácido sulfhídrico al tubo #2. Se dejó reposar por 5 minutos y
se anotó lo observado.
Se colocó 1 ml de Hg(NO3)2 al 5% en un tubo de ensañe nuevo y se dejó
pasar 3 minutos. Se desechó y se enjuagó únicamente una vez con agua destilada.
Se agregó a cada uno las cantidades del siguiente esquema
|
REACTIVO
|
Tubo de ensañe nuevo
|
|
UREA al 10%
|
3 ml
|
|
Rojo fenol al 1%
|
3 gotas
|
|
AgN
|
---
|
|
Pb(N
|
---
|
|
Agua destilada
|
---
|
|
Ureasa al 1%
|
1 ml
|
Se dejó reposar 10
minutos y se anotaron los resultados en una tabla describiendo el color
que se obtuvo en cada caso indicando cuando ya no se producía color.
Posterior se efectuó el mismo
procedimiento, lavando con KI al 15% en lugar de agua destilada y se apuntaron
los resultados. (3)
Fuentes bibliográficas
I.
Química de Alimentos: Manual de laboratorio
Nuria
Bolaños V., Giselle
Lutz C., Carlos H.
Herrera R. - 2003 paginas(49-50)
II.
Manual de experimentos de laboratorio para
bioquímica. By
Silvia Quesada Mora paginas 35-37
III.
Pruebas bioquímicas para la identificación de bacterias de
importancia clínica By Jean
F. MacFaddin paginas (398 y 399)
Ejercicios de Bienergetica
Ejercicios de Bienergetica
1.
Elabore 10 ejemplos
de cálculo de energía de Gibbs de reacciones Biológicas acopladas.
2.
Calcule la constante
de equilibro de los ejemplos de reacciones de la siguiente tabla a partir de
sus energías de Gibbs estándar.
3.
Calcule la Energia
de Gibbs de Los anhídridos de ácido de la tabla anterior suponiendo una
temperatura de 40 C.
4.
Si la energía de Gibbs real para los esteres de la tabla de arriba es 25% mayor
y la temperatura se mantiene a 298 K, calcule el consiente de reacción en cada
caso.
Glosario de proteínas
Absorbancia.cantidad de intensidad de
luz que absorbe una muestra. Está definida como:
siendo
la intensidad después de haber habido la absorción e
la intensidad de la luz que se hace incidir en la muestra.
Albumina de suero bovino (BSA). Sustancia purificada ideal para las aplicaciones
industriales y de investigaciones las cuales requieren una proteína de alta
pureza y baja en endotoxinas, libre de acido graso, y de IgG, libre de
proteasas y libre de virus bovino.
Cinética enzimática. Estudia la velocidad de las reacciones
químicas
que son catalizadas por las enzimas. El estudio de la cinética de una enzima permite
explicar los detalles de su mecanismo catalítico, su papel en el metabolismo, cómo es controlada su
actividad en la célula y cómo puede ser
inhibida su actividad por fármacos o venenos o potenciada por otro tipo de moléculas.
Coeficiente de partición. Cociente o razón entre las concentraciones de esa sustancia en las dos fases de la mezcla formada por dos disolventes inmiscibles en equilibrio. Por tanto, ese coeficiente mide la solubilidad diferencial de una sustancia en esos dos disolventes.
Donde: [sustancia]1 es la concentración de la sustancia en el
primer disolvente y, análogamente [sustancia]2
es la concentración de la misma sustancia en el otro disolvente.
Cromatografía. Método físico de separación para la
caracterización de mezclas
complejas. Conjunto de técnicas basadas en el principio de retención selectiva,
cuyo objetivo es separar los distintos componentes de una mezcla, permitiendo identificar
y determinar las cantidades de dichos componentes.
Las técnicas cromatográficas consisten
en la utilización de una fase móvil que consiste en un fluido (gas, líquido o
fluido supercrítico) que arrastra a la muestra a través de una fase
estacionaria que se trata de un sólido o un líquido fijado en un sólido. Los
componentes de la mezcla interaccionan en distinta forma con la fase
estacionaria. De este modo, los componentes atraviesan la fase estacionaria a
distintas velocidades y se van separando. Diferencias sutiles en el coeficiente de partición de los compuestos da como
resultado una retención diferencial sobre la fase estacionaria y por tanto una
separación efectiva.
La cromatografía puede cumplir dos funciones básicas que no se excluyen
mutuamente:
- Separar
los componentes de la mezcla, para obtenerlos más puros y que puedan ser
usados posteriormente (etapa final de muchas síntesis).
- Medir
la proporción de los componentes de la mezcla (finalidad analítica). En
este caso, las cantidades de material empleadas son pequeñas.
Cromatografía de afinidad o
inmunoafinidad. Método que emplea esferas de gel que
conforman el lecho de la columna presentan unido en su superficie un ligando,
una molécula ante la que tiene afinidad una o más de las proteínas presentes en
la mezcla a separar. La naturaleza del ligando
es muy variada, puede ser un receptor (proteína) unido a las bolas, que
seleccionará su/s ligando/s de una mezcla compleja, o el antígeno empleado en una inmunización el que recubre las bolas y
que retendrá del suero del animal aquellos anticuerpos que lo reconocen
(anticuerpos purificados por afinidad), o en el caso concreto de la inmunoafinidad el ligando que recubre
las bolas son anticuerpos que retienen en la columna a aquellas proteínas que
contienen los epítopos que reconocen.
Cromatografía de filtración en gel. Técnica que permite separar moléculas en función de
su tamaño molecular. La capacidad separadora reside fundamentalmente en el gel
cuya matriz consta de un gran número de esferas porosas microscópicas. Cada gel
se caracteriza por un rango de fraccionamiento que depende del tamaño de sus
poros.
Cromatografía
De Intercambio Iónico. Método cromatográfico
predominante utilizado en la producción de macromoléculas biológicas. Está
basada en la atracción entre iones del soluto y puntos cargados que existen en
la fase estacionaria. En el caso de intercambiadores aniónicos, grupos cargados
positivamente en la fase estacionaria atraen aniones del soluto. Los
intercambiadores catiónicos contienen puntos cargados negativamente que atraen
cationes del soluto.
Electroforesis. Método en el que se utiliza una corriente eléctrica controlada con la finalidad de separar biomoleculas según su tamaño y carga eléctrica a través de una matriz gelatinosa. Fundamento. Cuando una mezcla de moléculas ionizadas y con carga neta son colocadas en un campo eléctrico, estas experimentan una fuerza de atracción hacia el polo que posee carga opuesta, dejando transcurrir cierto tiempo las moléculas cargadas positivamente se desplazaran hacia el cátodo (el polo negativo) y aquellas cargadas positivamente se desplazaran hacia el ánodo (el polo positivo).
Electroforesis gel de. Consiste en un polímero soluble de muy alto peso molecular que atrapa moléculas de agua y forma un tamiz que dificulta el movimiento de los solutos, consecuentemente, la migración electroforética de las moléculas será mas lenta, pero el ensanchamiento del frente se vera reducido.
|
En estas reacciones, las enzimas actúan sobre
unas moléculas
denominadas sustratos, las
cuales se convierten en moléculas diferentes denominadas productos. Casi todos
los procesos en las células
necesitan enzimas para que ocurran a unas tasas significativas. A las reacciones
mediadas por enzimas se las denomina reacciones enzimáticas.
|
Debido
a que las enzimas son extremadamente selectivas con sus sustratos y su
velocidad crece sólo con algunas reacciones, el conjunto (set) de
enzimas sintetizadas en una célula determina el tipo de metabolismo que
tendrá cada célula. A su vez, esta síntesis depende de la
Espectrofotometría
método
de análisis óptico que
fundamenta que todas las sustancias pueden absorber energía radiante. La
absorción de las radiaciones ultravioletas,
visibles e infrarrojas depende de la estructura de las moléculas, y es
característica para cada sustancia química.
Cuando la luz atraviesa una
sustancia, parte de la energía es absorbida; la energía radiante no puede
producir ningún efecto sin ser absorbida.
El color de las sustancias se
debe a que éstas absorben ciertas longitudes de onda de la luz blanca que
incide sobre ellas y solo dejan pasar a nuestros ojos aquellas longitudes de
onda no absorbidas.
La espectrofotometría
ultravioleta-visible usa haces de radiación del espectro electromagnético, en
el rango UV de 80 a 400 nm, principalmente de 200 a 400 nm y en el de la luz
visible de 400 a 800 nm , por lo que es de gran utilidad para caracterizar los
materiales en la región ultravioleta y visible del espectro.
Al campo de luz uv de 200 a 400
nm se le conoce también como rango de uv cercano , la espectrofotometría
visible solamente usa el rango del campo electromagnético de la luz visible ,
de 400 a 800 nm.
|
Lactato
deshidrogenasa. Enzima catalizadora que corresponde a la categoría de las oxidorreductasas, en la que el piruvato es reducido a lactato debido a la oxidación de NADH a NAD+. La lactato
deshidrogenasa (140 kDa) está formada por 4 subunidades, cada una de unos 35 kDa. Se
conocen dos tipos de subunidades: H y M, que presentan pequeñas diferencias en
su secuencia de aminoácidos. Ambas pueden asociarse independientemente para
formar tetrámeros, dando lugar a cinco isoenzimas (isoformas de la enzima),
correspondientes a las cinco combinaciones posibles, cada una de las cuales se
encuentra preferentemente en determinados tejidos y puede
identificarse
mediante electroforesis. La lactato deshidrogenada
de músculo
se encuentra formada por 4 subunidades M y es
conocida como la LDH-5 (M4).
Ley de Lambert –Beer. relación empírica que
relaciona la absorción de luz con las propiedades del material atravesado.
Relaciona la intensidad
de luz entrante en un medio con la intensidad saliente después de que en dicho
medio se produzca absorción. La relación entre ambas intensidades puede
expresarse a través la siguiente relación:
En la que:
I1 I0 son las intensidades saliente y
entrante respectivamente; a es el coeficiente de absorción, l
es la longitud atravesada por la radiación, c es la
concentración del medio.
Peso
molecular. Masa
total de los protones y neutrones en un átomo único en estado de reposo.
Precipitación por salado método de separación de
proteínas de su estado natural (actividad biológica).El sulfato de amonio es
una de las sales más utilizadas para la precipitación salina de proteínas. Es muy soluble (760 g de sulfato de
amonio/1000 ml. de agua a una temperatura de 20°C, temperatura promedio del
laboratorio) y el ión sulfato divalente permite
alcanzar altas fuerzas iónicas.
En esta determinación la proteína blanca del huevo (clara) será separada
en fracciones de globulina y albúmina.
Proteína. Molécula orgánica compuesta por una sola cadena polipeptídica; en tal
caso reciben el nombre de manométricas. Cuando la proteína está formada por
varias cadenas polipeptídicas que pueden o no ser idénticas entre sí, reciben
el nombre de oligoméricas. Poseen pesos moleculares elevados. Todas producen
por hidrolisis µ -aminoácidos.
Proteína composición de las. Las
proteínas preincipalmente están compuestas de :
·
Carbono
·
Hidrógeno
·
Nitrógeno
·
Oxígeno
Y otros elementos tales como:
-
Azufre - Hierro
- Fósforo
- Cinc
|
Proteína desnaturalización
de las. Modificaciones en la
estructura de la proteína que traen como resultado una alteración o
desaparición de sus funciones. Puede producirse por una factores físicos cómo :
el calor, las radiaciones ultravioleta, las altas presiones; o químicos cómo :
ácidos, bases, sustancias con actividad detergente.
Este fenómeno genera la ruptura de los enlaces disulfuro y los puentes de hidrógeno, generando la exposición de estos.
Cuando la proteína es desnaturalizada pierde sus funciones cómo: viscosidad, velocidad de difusión y la facilidad con que se cristalizan.
La reversibilidad de la desnaturalización, depende que tan fuertes sean los agentes que desnaturalizaron la proteína.
Este fenómeno genera la ruptura de los enlaces disulfuro y los puentes de hidrógeno, generando la exposición de estos.
Cuando la proteína es desnaturalizada pierde sus funciones cómo: viscosidad, velocidad de difusión y la facilidad con que se cristalizan.
La reversibilidad de la desnaturalización, depende que tan fuertes sean los agentes que desnaturalizaron la proteína.
Proteína Estructura de las. de acuerdo a
la estructura de las proteínas estas pueden clasificarse en :
· Estructura
Primaria : Es el esqueleto covalente de la cadena polipeptídica, y establece la
secuencia de aminoácidos. Rige el orden
de encadenamiento por medio del enlace polipeptídico.
·
Estructura Secundaria : Ordenación regular y periódica
de la cadena polopeptídica en el espacio.Rige el arreglo espacial de la cadena
polipeptídica en el espacio.
Arreglos:
Hélice-a , Hélice-b , Hélice Colágeno.
·
Estructura Terciaria: Forma en la cual
la cadena polipeptídica se curva o se pliega para formar estructuras
estrechamente plegadas y compactas como la de las proteínas globulares.
Rige el arreglo
tridimensional en el cual participan las atracciones intermoleculares. (Fuerzas
de Van der Walls, Puentes de Hidrógeno, Puentes disulfuro, etc)
·
Estructura Cuaternaria : Es el arreglo espacial de las
subunidades de una proteínas, para conformar la estructura global.
Es el acompañamiento paralelo de las cadenas polipeptídicas, responsable de las funciones de las proteínas.
Es el acompañamiento paralelo de las cadenas polipeptídicas, responsable de las funciones de las proteínas.
·
Proteína purificación de. Aislamiento de la molécula que permite estudiar tanto su actividad enzimática
como la función específica que desempeña en la célula o tejido de donde se
aisló.
Punto isoeléctrico. es el pH al que
una sustancia
anfótera tiene carga neta cero. En moléculas complejas, tales como las proteínas, se combinan
con los iones hidrógeno y con otros iones presentes en la disolución, dando
lugar a la carga neta de la molécula. A la concentración de iones hidrógeno, o al pH, para el cual la concentración del ion híbrido de una proteína es
máxima y el movimiento neto de las moléculas de soluto en un campo eléctrico es prácticamente nulo, se le denomina punto isoeléctrico.
salting in. Fenómeno por el cual
la concentración de sal aumenta la solubilidad de la proteína por la concentración
de iones en el medio.
Técnica de Bradfor procedimiento simple para la determinación de
la concentración de la proteína en soluciones Se
basa en la unión de un colorante, Comassie Blue G-250 (también Serva Blue) a
las proteínas. El colorante, en solución ácida, existe en dos formas una azul y
otra naranja. Las proteínas se unen a la
forma azul para formar un complejo proteína-colorante con un coeficiente de
extinción mayor que el colorante libre. Este método es sensible (1-15 μg),
simple, rápido, barato y pocas sustancias interfieren en su determinación.
Entre las sustancias que interfieren están los detergentes y las soluciones
básicas.
Técnica de Lowry: método colorimétrico de
valoración cuantitativa de las proteínas. A la muestra se añade un reactivo que
forma un complejo coloreado con las proteínas, siendo la intensidad de color de
la disolución resultante proporcional a la concentración de proteínas, según la
ley de Lambert‑Beer (ver apartado de fotometría).
Este método consta de
dos etapas:
1)
Los iones Cu2+, en
medio alcalino, se unen a las proteínas formando complejos con los átomos de
nitrógeno de los enlaces peptídicos. Estos complejos Cu2+-
proteína tienen un color azul claro. Además, provocan el
desdoblamiento de la estructura tridimensional de la proteína, exponiéndose los
residuos de tirosina que van a participar en la segunda etapa de la reacción.
El Cu2+ se mantiene en solución alcalina en forma de su complejo con
tartrato.
2)
La reducción, también en medio
básico, del reactivo de Folin-Ciocalteau por los grupos fenólicos de los
residuos de tirosina presentes en la
mayoría de las proteínas, actuando el cobre como catalizador. El principal
constituyente del reactivo de Folin‑Ciocalteau es el ácido
fosfomolibdotúngstico, de color amarillo, que al ser reducido por los grupos
fenólicos da lugar a un complejo de color azul intenso.
Técnica de Biuret:reacción que se basa en la formación de un complejo coloreado entre el Cu2+
y los grupos NH de los enlaces peptídicos en medio básico.
1Cu2+ se acompleja con 4 NH y la
intensidad de coloración es directamente proporcional a la cantidad de
proteínas (enlaces peptídicos) y la reacción es bastante específica, de manera
que pocas sustancias interfieren.
La sensibilidad del método es muy baja y sólo se
recomienda para la cuantificación de proteínas en preparados muy concentrados
(por ejemplo en suero).
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