Biología Molecular: Grupo Hemo y Talasemias

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Questions and Answers

¿Qué parte del grupo prostético tiene una estructura orgánica?

Anillo de protoporfirina IX (correct)

Átomo de Hierro

Cadena lateral de las histidinas

Estructura apolar

¿Cuál es la forma en la que el hierro puede unirse al O2 de forma reversible?

Fe3+

Fe+

Fe2+ (correct)

Fe4+

¿Qué residuo de histidina está asociado con la 5ª valencia de coordinación del hierro?

His D5

His A10

His F8 (correct)

His E7

¿Cuál es la razón por la que el entorno apolar es importante para el hierro en el grupo hemo?

Para mantenerlo como Fe2+ Signup and view all the answers

¿Cómo se llama el compuesto que se forma cuando el hierro se oxida a Fe3+ en presencia de agua?

Methemoglobina Signup and view all the answers

¿Qué efecto tiene La His E7 en la afinidad del hierro por el O2 comparado con CO?

Mejora la afinidad por el O2 Signup and view all the answers

¿Qué característica no poseen los aminoácidos en la región donde se sitúa el grupo hemo?

Son polares Signup and view all the answers

¿Cuántas posiciones de coordinación tiene el átomo de hierro en el grupo hemo?

6 Signup and view all the answers

¿Qué enfermedad se asocia con la malaria y la resistencia por el rasgo falciforme?

Anemia falciforme Signup and view all the answers

¿Cuál es la consecuencia principal de la mutación HbS en homocigosis?

Problemas en el transporte de oxígeno Signup and view all the answers

¿Qué tipo de talasemia se produce por mutación en los genes de la proteína globina β?

Talasemia α Signup and view all the answers

¿Cómo se presenta la talasemia mayor en los individuos afectados?

Los homocigotos presentan síntomas graves Signup and view all the answers

¿Cuál es el tratamiento recomendado para la β-talasemia mayor?

Transfusiones y trasplante de médula ósea Signup and view all the answers

¿Cuáles son los efectos típicos de la α-talasemia menor en los individuos?

Glóbulos rojos pequeños y cansancio ocasional Signup and view all the answers

¿Qué ocurre con los niños nacidos con β-talasemia mayor en su primer año de vida?

Desarrollan anemia grave Signup and view all the answers

¿Qué se forma en la α-talasemia debido a la falta de cadenas alfa?

Tetrámeros de cadenas beta (Hb H) Signup and view all the answers

¿Qué ocurre cuando hay hipoventilación en el cuerpo?

Disminuye la concentración de CO2 y el pH aumenta. Signup and view all the answers

¿Cómo afectan los sistemas tampón al control del pH en el organismo?

Mantienen el pH en condiciones óptimas para los procesos biológicos. Signup and view all the answers

¿Qué sucede al aumentar la tasa metabólica en relación al pH?

El pH disminuye y la hemoglobina libera menos O2. Signup and view all the answers

¿Qué implica un cambio en el ∆G en reacciones metabólicas?

El ∆G negativo indica que la reacción puede proceder en una dirección. Signup and view all the answers

¿Qué efecto tiene el pH sobre la funcionalidad de las enzimas en el organismo?

Determina en qué condiciones un tipo específico de enzima es más activo. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el comportamiento ácido-base de los aminoácidos es correcta?

Su carga depende del pH en el que se encuentren y afecta la estructura de las proteínas. Signup and view all the answers

¿Qué relación existe entre la hemoglobina y el pH en los tejidos?

A menor pH, la hemoglobina libera O2 y capta CO2. Signup and view all the answers

Cuando hay hiperventilación, ¿qué ocurre con el ácido carbónico y el pH?

Disminuye la concentración de CO2 y se forma menos ácido carbónico. Signup and view all the answers

¿Qué indica una alta constante de disociación (KM) en relación con una enzima?

Baja afinidad entre la enzima y el sustrato. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el modelo de Briggs y Haldane es correcta?

No hay una etapa más rápida que otra en la reacción. Signup and view all the answers

¿Qué se entiende por V.MÁX en una reacción enzimática?

La velocidad máxima alcanzada cuando todos los centros activos están ocupados. Signup and view all the answers

¿Cuál es el significado de la constante catalítica (Kcat) en la cinética enzimática?

Indica la cantidad de sustrato que una enzima puede procesar por unidad de tiempo. Signup and view all the answers

¿Qué ocurre con una reacción si la energía libre de Gibbs es muy grande y negativa?

La reacción es irreversible. Signup and view all the answers

En el contexto de la regulación alostérica, ¿qué describe generalmente el estado de las reacciones metabólicas?

A menudo involucran múltiples etapas para el control. Signup and view all the answers

¿Qué papel juega la afinidad en la interpretación de la constante de disociación (KM)?

La KM es igual a la concentración de sustrato necesaria al alcanzar la mitad de la velocidad máxima. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes no es una característica correcta respecto a la enzima en el contexto mencionado?

Las enzimas siempre son totalmente irreversibles. Signup and view all the answers

¿Qué indica el valor máximo de [ES] en una reacción enzimática?

El valor máximo de [Et] alcanzable Signup and view all the answers

¿Cómo se define la actividad específica de una enzima?

μmoles de sustrato transformados por minuto y por mg de enzima Signup and view all the answers

En los modelos secuenciales de reacciones con más de un sustrato, ¿qué ocurre antes de que se formen productos?

Todos los sustratos deben unirse a la enzima Signup and view all the answers

¿Cuál es una característica de los modelos de doble desplazamiento (ping-pong)?

El primer sustrato debe ser liberado antes de que el segundo se una Signup and view all the answers

¿Qué implica que el segundo sustrato en un modelo ping-pong esté modificado?

El primer sustrato deja restos en el centro activo de la enzima Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la concentración de enzima es correcta?

La concentración de enzima puede variar en diferentes reacciones Signup and view all the answers

En un modelo secuencial ordenado, ¿qué caracteriza el proceso de unión de los sustratos?

Los sustratos deben unirse en una secuencia específica Signup and view all the answers

¿Cuál es la relación entre Kcat, Vmax y [Et]?

Vmax = Kcat * [Et] Signup and view all the answers

¿Cuál es el primer producto formado cuando se une el aspartato a la enzima?

Oxalacetato Signup and view all the answers

¿Qué efecto tiene el pH en la actividad de las enzimas?

Puede causar pérdida estructural si se sale del rango óptimo Signup and view all the answers

¿Qué conformación de la enzima se considera activa?

Conformación relajada (R) Signup and view all the answers

¿Qué sucede con la actividad enzimática al aumentar la temperatura?

Aumenta hasta cierto punto, luego hay desnaturalización Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes factores no afecta a la estructura de las enzimas?

Concentración de sustratos Signup and view all the answers

¿Qué tipo de moduladores favorecen la conformación activa de una enzima?

Moduladores alostéricos positivos Signup and view all the answers

¿Cómo influye la concentración de ATP y ADP en la glucólisis?

El ATP elevado requiere menos concentración de glucosa Signup and view all the answers

¿Qué indica un alto nivel de magnesio en relación al ATP?

Menos ATP disponible Signup and view all the answers

Study Notes

Introducción al tema general

El cuerpo está principalmente compuesto por agua, luego las proteínas.
Los elementos primarios en el cuerpo son C, H, O, N.
Los elementos secundarios en el cuerpo son P, S, Cl, Na, Mg, Fe, K.
Hay una serie de oligoelementos que son esenciales en cantidades más pequeñas.

Moléculas biogenéticas

Las moléculas orgánicas en el cuerpo son glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
Las moléculas inorgánicas son agua, gases (oxígeno y dióxido de carbono), aniones y cationes.
Los monómeros se unen para formar polímeros cada vez mayores.
Los lípidos no tienen monómeros sino que son heterogéneos.

Interacciones moleculares

Cuanta más energía tenga el enlace, más fuerte es y estable, y menos energía para romperse
Los enlaces covalentes son estables y los enlaces no covalentes (enlaces de hidrógeno o carga-carga) son menos energéticos pero permiten flexibilidad.
Los enlaces no covalentes permiten el cambio en la conformación de las proteínas para cumplir su función.

Interacciones moleculares no covalentes

Carga-carga
Dipolo-dipolo
Dipolo-dipolo inducido
Van der Waals
Enlaces de hidrógeno

Puentes de hidrógeno

Solo O, N y S, aunque en menor medida, se unen al H en este tipo de enlaces.
Estos elementos actúan como donadores y aceptores de electrones.
Son enlaces muy importantes para estabilizar las proteínas, especialmente la doble hélice del ADN.

Enlaces Van der Waals

Si las moléculas están demasiado juntas se produce repulsión, si están muy separadas no hay interacción.
Solo cuando están a una distancia determinada (radio de Van Der Waals) se produce este enlace.
Estos enlaces son los más débiles y son los más abundantes por su presencia en todas las moléculas.

El agua como molécula fundamental

El agua es muy abundante en los seres vivos, siendo parte fundamental de la estructura de los mismos, por lo que el medio acuoso es fundamental.
Presenta un amplio margen de temperatura en fase líquida y está presente en los tres estados (líquido, sólido y gaseoso) en el planeta.
Tiene alta constante dieléctrica y actúa como disolvente universal, interaccionando con otras moléculas.
El agua es un dipolo, esto se debe a que la molécula presenta una hibridación sp³ que forma un tetraedro.
El agua presenta un ángulo de 104.5º entre los átomos de H unidos al O (entre los dos átomos de H).
Presenta elevadas calores específicos y de evaporación. Esto sirve como buen aislante y un regulador de la temperatura.
Tiene alta tensión superficial. Favorece fenómenos como la capilaridad.
Función reguladora de la temperatura en los seres vivos (sudor).
Actúa como un líquido casi incomprensible debido a los puentes de hidrógeno
El hielo es menos denso que el agua líquida por los enlaces de hidrógeno.

Disoluciones acuosas

Los ácidos/bases fuertes se disocian totalmente en agua, los débiles no.
El agua actúa como ácido o como base.
El producto iónico del agua es muy bajo (1.0 x 10-14).
Las concentraciones de H+ y OH- en el agua pura son iguales (1.0 x 10-7).
El pH se usa para expresar concentraciones pequeñas de H+
Ácidos disminuyen el pH y aumentan la concentración de H+.
Bases aumentan el pH y aumentan la concentración de OH-.

Disociación de ácidos débiles

La constante de disociación (Ka) indica la fuerza de un ácido débil
La formula para encontrar Ka es: Ka=[H+] [A-]/[HA]
El pH de una disolución se mide con la formula: pH = pKa + log [A-]/[HA]
Ácidos polipróticos: se disocian más de una vez (ej. ácido fosfórico).
El pKa determina el punto donde una enzima puede tamponarse.

Aminoácidos: comportamiento ácido-base

Los aminoácidos son ionizables.
Se comportan como anfóteros a pH neutro porque su radical presenta carga positiva y negativa.
El P.I. es el pH al que el aa está eléctricamente neutro y se calcula como la media de los pKa más cercanos al punto neutro.
En situaciones fisiológicas, el punto isoeléctrico es aproximadamente 5,5.

Estructura de los aminoácidos

Son bifuncionales con un grupo amino y un grupo carboxilo.
El grupo común al resto de aminoácidos es alfa.
Su radical o "R" diferencia un aa de otro
Hay 20 aminoácidos proteinogénicos. Y algunos no proteinogénicos (no se convierten en proteínas)

Estructura, función y propiedades de péptidos

Son cadenas de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos.
La estructura primaria determina las propiedades y la conformación de la proteína.
El enlace peptídico tiene carácter parcial de doble enlace.
Imposibilidad de giro en el enlace C-N, generando planos dentro de las cadenas.
Posibilidad de giro solo en enlaces Ca-grupo a, lo que limita la disposición tridimensional.

Configuración del enlace peptídico

Configuraciones cis y trans (trans es más común por minimización en impedimentos estéricos).
Solo la prolina presenta configuración cis ya que su R tiene estructura cíclica.
La variedad de residuos de aminoácidos determina la estabilidad de los péptidos.

Comportamiento acido-base de los péptidos

La carga neta depende del pH.
En pH neutro, la mayoría de los aa están en forma de los iones dipolares, con un grupo amino protonado (-NH3+) y un grupo carboxilo desprotonado (-COO-).
En pH ácidos, hay una mayor cantidad de cargas positivas.
En pH básicos, hay mayor cantidad de cargas negativas.

Estructura de las proteínas: estructura primaria y análisis de la secuencia de aminoácidos

La secuencia de aminoácidos en una proteína se llama estructura primaria.
La estructura primaria determina la estructura tridimensional de la proteína y su función.
Para determinar la secuencia se utilizan métodos químicos y enzimáticos para la fragmentación de proteínas.
Se suele usar enzimas como la tripsina o quimiotripsina, que corta enlaces peptídicos donde hay ciertos aminoácidos.

Estructura de las proteínas: análisis de los extremos amino y carboxilo terminales

Para determinar la secuencia completa se usan métodos como la degradación de Edman para determinar el extremo N-terminal.
La carboxipeptidasa se utiliza para determinar el extremo C-terminal.

Estructura de las proteínas: métodos para determinar el número de cadenas

La ruptura de enlaces disulfuro usando agentes reductores como el 2-mercaptoetanol (ß-mercaptoetanol) separa las cadenas y permite conocer su número.
Se puede también usar el tratamiento con ácido perfórmico.

Clasificación y organización de proteínas fibrosas

Proteínas fibrosas: mantienen y determinan la estructura y la organización del organismo
Proteínas globulares: funciones de transporte e intercambio químico
Estructuras 1arias, 2arias, 3arias y 4arias.

Proteínas fibrosas: queratinas

Son proteínas fibrosas ricas en residuos de cisteína.
La estructura es una hélice α que se enrolla sobre si misma en una doble hélice. La forma está dada por los enlaces disulfuro
El tipo de enlace y la cantidad de enlaces afectan la rigidez (Ej: cabello).

Proteínas fibrosas: colágeno

Estructura tridimensional en forma de triple hélice dextrógira.
Forma fibras con gran resistencia mecánica.
Contiene gran proporción de glicina, prolina e hidroxiprolina.
Los residuos de lisina participan en el entrecruzamiento covalente dando estabilidad.
A mayor edad más enlaces y más resistencia a la tensión, menos elasticidad del tejido.

Proteínas fibrosas: elastina

Forma una estructura similar a un tejido de tipo elástico, se encuentran en la dermis principalmente.
Presenta una disposición al azar
Rica en prolina e hidroxiprolina, lo que facilita la elasticidad y flexibilidad de los elementos estructurales.
Posee entrecruzamiento covalente entre residuos de lisina generando una red de tipo muelle como estructura supersecundaria.

Características, propiedades y funciones de proteínas globulares

Son proteínas de forma globular.
Estructura terciaria compleja, mantenida por diferentes tipos de interacciones.
Muchas funciones como transportadoras de nutrientes, enzimas, hormonas...
Las estructuras terciarias son estables, y presentan dominios.
Los dominios son estructuras funcionales y especificas determinadas por la región de su estructura primaria.

Estructura de las proteínas: análisis y organización

Se requiere comprender la organización molecular de proteínas.
La clasificación depende de si la organización es fibrilar o globular.
La organización cuaternaria describe la interacción entre cadenas polipeptídicas.

Regulación de la actividad enzimática

Las enzimas son proteínas y se ven alteradas por cambios en el pH y la temperatura
La regulación enzimática implica cambios en la actividad de enzimas, estos cambios pueden ser a corto o a largo plazo.
La modificación covalente es un mecanismo común para regular la actividad de las enzimas.
Los moduladores alostéricos son metabolitos que activan o inhiben enzimas. Estos activan o inhiben las enzimas a través de un cambio conformacional (no tiene que ser por unión a un sitio).
La retroalimentación negativa es donde el producto final regula la enzima.
La retroalimentación positiva es donde un sustrato anterior se regula para favorecer la posterior
Algunos ejemplos de regulación: regulación de la vía del glucagón (activada cuando la glucosa en sangre baja y regulada por insulina)

Isoenzimas

Las isoenzimas son diferentes formas de una misma enzima que catalizan la misma reacción, pero con diferentes propiedades cinéticas y estructuras.
Se distinguen por su actividad diferente en diferentes tejidos.
Muchas patologías se diagnostican por la presencia y la proporción de diferentes isoenzimas, por ejemplo, LDH.

Aplicaciones de la enzimoligía en la medicina

Las enzimas se usan en análisis clínicos para diagnosticar.
Se mide la actividad de una enzima en muestras de pacientes
Algunas enfermedades provocan alteración en el nivel de ciertas enzimas en el plasma, por ejemplo, un infarto agudo de miocardio.
Los inhibidores enzimáticos se usan en farmacología como terapia.

Conceptos de coenzimas

Las coenzimas son moléculas orgánicas que permiten la actividad enzimática, la mayoría son vitaminas.
La mayor parte de coenzimas son vitaminas o precursores
Se usan para transferencia de grupos químicos

Coenzimas de oxidación-reducción

Coenzimas como NAD y NADP; FADH2/FAD.
Intervienen en reacciones que ganan/pierden electrones
Coenzimas como el ácido lipoico; ácido ascórbico o vitamina C
Son esenciales para el metabolismo

Inhibición enzimática

Los inhibidores enzimáticos disminuyen la actividad de las enzimas.
Hay inhibidores reversibles e irreversibles. La diferencia está en la unión: los reversibles no van a romper la proteína, los irreversibles si.
Algunos ejemplos de inhibidores: Aspirina, Captopril, algunos fármacos contra VIH, penicilinas.
Hay tres tipos de inhibidores reversibles: competitivos, no competitivos y acompetitivos.
Inhibidor competitivo: compite con el sustrato por el sitio activo de la enzima.
Inhibidor no competitivo: se une a un sitio distinto del sitio activo de la enzima, alterando la conformación y la actividad.
Inhibidor acompetitivo: se une al complejo enzima-sustrato, inhibiendo la actividad

Aplicaciones en la medicina de los inhibidores enzimáticos

Muchos medicamentos actúan como inhibidores enzimáticos.
Las inhibiciones enzimáticas pueden ser reversibles o irreversibles.

Regulación de la actividad enzimática

Diversas condiciones pueden regular la actividad de una enzima, incluyendo hormonas o la disponibilidad del sustrato.
Regulación por cantidad de la enzima: síntesis y degradación.
Mecanismos de modificación de proteínas, esto puede regular la función de manera inmediata.
Mecanismos de retroalimentación tanto negativa como positiva, siendo esta un caso de regulación común en el interior de las células.
Los moduladores alostéricos son metabolitos que activan o inhiben las enzimas activando o apagando las enzimas.
Otros mecanismos, Ej: Proteína-quinasa
Regulación por modificación covalente

Regulación de la actividad enzimática - Isoenzimas

Los cambios en las expresiones de isoenzimas pueden depender de las necesidades celulares (como cuando hay un infarto de miocardio).
El aumento de actividad asociado a ciertas isoenzimas en algunos casos puede ser utilizado para diagnosticar ciertas patologías

T15.Aplicaciones de la enzimoligía a la medicina

Las actividades enzimáticas se pueden usar para diagnosticar.
Para determinar presencia de determinadas enfermedades.
Los diferentes niveles de enzimas pueden ser utilizados como marcadores de la actividad en un tejido.

#Proteínas globulares

Las proteínas globulares poseen una estructura terciaria definida y normalmente son transportadoras, catalíticas, o de unión.
Tienen estructuras tridimensionales complejas.
La conformación 3D está determinada por las interacciones de su estructura primaria.
Presentan dominios que son regiones definidas estructural y funcionalmente.
La presencia y cantidad de ciertos dominios es específico de las proteínas

#Aminoácidos

Los 20 aminoácidos estándar son aquellos que se combinan para formar proteínas.
Hay una serie de aminoácidos importantes por sus funciones específicos.
Algunos ejemplos de ellos son: Arginina; Histidina; Lisina; Tirosina; Fenilalanina, Triptófano

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Description

Este cuestionario explora conceptos clave relacionados con el grupo prostético hemo y su función en la unión reversible del oxígeno. También se abordan temas sobre talasemias y su relación con la mutación de la hemoglobina. Pon a prueba tu conocimiento sobre estas importantes áreas de la biología molecular.