1. Diplomado en Química Ambiental
I
Introducción a la Biología Celular y Molecular
Jesús Olivero Verbel. Ph.D
Universidad de Cartagena
Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas
Grupo de Química Ambiental y Computacional
Departamento de Postgrado y Educación Continua
Agosto 19 de 2002

2. La Membrana Celular

3. El DNA: Blanco de tóxicos

4. Aminoácidos
y
Proteínas

5. AMINOACIDOS
Name (Residue) S.C. MW pK VdW vol. C, P, H
Alanine ALA A 71 67 H
Arginine ARG R 157 12.5 148 C+
Asparagine ASN N 114 96 P
Aspartate ASP D 114 3.9 91 C-
Cysteine CYS C 103 86 P
Glutamate GLU E 128 4.3 109 C-
Glutamine GLN Q 128 114 P
Glycine GLY G 57 48 -
Histidine HIS H 137 6.0 118 P,C+
Isoleucine ILE I 113 124 H
Leucine LEU L 113 124 H
Lysine LYS K 129 10.5 135 C+
Methionine MET M 131 124 H
Phenylalanine PHE F 147 135 H
Proline PRO P 97 90 H
Serine SER S 87 73 P
Threonine THR T 101 93 P
Tryptophan TRP W 186 163 P
Tyrosine TYR Y 163 10.1 141 P
Valine VAL V 99 105 H

7. Péptidos

8. ESTRUCTURA SECUNDARIA
DE LAS PROTEINAS -Hélices
La estructura es repetida cada 5.4 Å a lo largo del eje.
3.6 AA por rotación.
Separación entre residuos: 5.4/3.6 = 1.5 Å
Cada grupo C=O y N-H de la cadena principal está unido por
un puente de hidrógeno a un residuo distante 4 AA.
Los planos del péptido son más o menos paralelos a los ejes
de las hélices y los dipolos dentro de la misma están alineados.
Las cadenas laterales son orientadas hacia fuera de la hélice,
generalmente hacia el nitrógeno terminal.

9. Hojas Beta

10. Beta-Hairpin turns
Formados entre dos cadenas beta antiparalelas.

11. ESTRUCTURA TERCIARIA
DE LAS PROTEINAS

12. Serina Proteasas
Estas tres proteasas son el resultado de Evolución
Divergente
Difieren en Especificidad: Chymotrypsin tiene una cavidad en la
cual acomoda las cadenas hidrofóbicas de F, Y y W.
Trypsin tiene un AA Aspartate (189) en el fondo de la cavidad
en vez de Ser-189, como en Chymotrypsin. Este Asp forma un
puente salino con el grupo positivo de las cadenas de Lys y Arg
de los sustratos.
Elastase posee Ala, la entrada a la cavidad es bloqueada por
Val-216 y Thr-226 (estos residuos son Gly en chymotrypsin).

13. LA TRIADA CATALITICA
Las Serina Proteases derivan su nombre por tener una
serina altamente reactiva, Ser-195, el cual atrae el grupo
carboxylo del sustrato.
Esto resulta en un intermediario que es una Acylenzima,
el cual consiste en el sustrato unido covalentemente a la
enzima por la ser.
La reactividad depende de la conformación de la cadena
lateral de la Ser con otras dos cadenas laterales polares.
Aproximadamente en una línea recta.
La Ser-195 es posicionada al final de la línea.
El otro origen es Asp-102 y en el centro la His-57.

14. The Chou-Fasman method of secondary structure prediction Name
P(a) P(b) P(turn) f(i) f(i+1) f(i+2) f(i+3)
Serina Proteasas
Alanine 142 83 66 0.06 0.076 0.035 0.058
Arginine 98 93 95 0.070 0.106 0.099 0.085
Aspartic Acid 101 54 146 0.147 0.110 0.179 0.081
Asparagine 67 89 156 0.161 0.083 0.191 0.091
Cysteine 70 119 119 0.149 0.050 0.117 0.128
Glutamic Acid 151 037 74 0.056 0.060 0.077 0.064
Tyrosine 69 147 114 0.082 0.065 0.114 0.125
Valine 106 170 50 0.062 0.048 0.028 0.053

15. Serina Proteasas

16. Proteínas
de Membrana

17. http://bioinformatics.weizmann.ac.il/hydroph/
http://www.netaccess.on.ca/~dbc/cic_hamilton/protein.html

18. Signal Transduction PCB
O
.
2
O2 Annexin?
P PKC
sPLA2
cPLA 2
AA TK
2+
PKC
Ca
MAPK
Ca-ATPase

19. Signal Transduction

20. Signal Transduction en la
Identificación de Sabores

23. ANALISIS DE PROTEINAS

25. CROMATOGRAFIA

26. Cromatografía
Líquida

27. Intercambio Iónico

28. Cromatografía de Afinidad

29. Cromatografía de
Filtración en Gel

30. El Ligando de Afpak-894 es STI, un inhibidor de Trypsin.

31. Afpak-AHR-894, Ligando: Heparina
Análisis de Lipoproteínas y componentes
coagulantes en la sangre

32. El ligando de Afpak AAB-894 es Aminobenzamidine
(Inhibidor de Serine Protease).
Análisis de Tripsina

33. DICROISMO
CIRCULAR

34. RESONANCIA
MAGNETICA
NUCLEAR

35. ESPIN
Propiedad fundamental de la naturaleza como la carga o masa.
El Espín es expresado en múltiplos de 1/2 y puede ser (+) o (-).
Protones, electrones y neutrones poseen Espín.
Electrones individuales desapareados, protones y neutrones
poseen un Espín de 1/2.
El Deuterio (2H) posee un electrón, un protón y un neutrón.
Espín Electrónico = 1/2. Espín Total Nuclear = 1.
Dos o más partículas con Espín de signos opuestos pueden unirse
y eliminar las manifestaciones observables del Espín. Ej. Helio.
En RMN, los espines nucleares desapareados son los de
importancia.

36. ESPIN
En Presencia de un campo magnético de fuerza B, una
partícula con un Espín neto puede absorver un fotón de
frecuencia f.
La frecuencia “f” depende de la relación giromagnética de
la partícula = B.
Para el Hidrógeno, B = 42.58 MHz/T.

37. Núcleos Con Espín
Casi todos los elementos de la Tabla Periódica tienen un
Isótopo con un espín nuclear diferente de cero. RMN sólo
puede ser empleada en Isótopes cuya abundancia natural
sea lo suficientemente alta para ser detectada.
Núcleo Protones Neutrones Espín
Desapareados Desapareados Neto (MHz/T)
1H 1 0 1/2 42.58
2H 1 1 1 6.54
31P 0 1 1/2 17.25
23Na 2 1 3/2 11.27
14N 1 1 1 3.08
13C 0 1 1/2 10.71
19F 0 1 1/2 40.08

38. CROMATOGRAFIA DE GASES
ESPECTROMETRIA DE MASAS

39. Espectro de Masas

40. 3-Phenyl-2-propenal
C9H8O
MW = 132.16

41. 3-Methylbutyramide
C5H11NO
MW = 101.15

42. From Gas Phase Ions to Peaks on a Mass Spectrum

43. Degradación de Edman
Reacción empleada para determinar la secuencia de AA
El N-Terminal del péptido es tratado con FenilIsotiocianato,
formando un complejo.
Luego de tratamiento ácido, el N-terminal es removido por
rompimiento del primer enlace peptídico formando una
Feniltiohidantoina.
Existen 20 Fenilhidantoinas.

44. PROTEOMICS
Identificación Requiere Separación
2-D PAGE: Técnica de mayor alta RESOLUCION

45. ENFOQUE ISOELECTRICO
El punto isoeléctrico es el pH al cual el número de
cargas netas positivas y negativas es cero.
En la electroforesis de Enfoque Isoeléctrico, el gel de
polyacrylamide is tratado con ampholines, los cuales
son sustancias que mantienen un gradiente de pH a
través de la longitud del gel.
La proteína será enfocada en el sitio en el que el pH es
igual al punto isoeléctrico. Allí la proteína deja de moverse.
Permite la separación de proteínas en su forma nativa!!

47. 2-D PAGE
Electroforesis bidimensional en gel de poliacrilamida
2-D PAGE: Técnica de mayor alta RESOLUCION
Resolución de péptidos mediante el desarrollo de dos
pasos ortogonales de separación.
Separación por Enfoque isoeléctrico y por Masas
Número de Manchas es variable y depende de:
•Tamaño y tipo de muestra
•Procedimiento de tinción
En un gel pueden apreciarse en forma visible 1000 proteínas
(Blomberg et al., 1995)
Klose y Kobalz (1995) logró separar 10.000 proteínas.

48. 2-D PAGE
Originalmente la Desventaja era la Falta de Reproducibilidad.
La razón?
Los “Ampholytes” usados para construír los gradientes de pH
En la actualidad los Gradientes de pH son immobilizados (IPGs).
La estandarización de los procedimientos ha permitido el
establecimiento de bases de datos de Geles en 2-D.
SWISS-2DPAGE y YEAST 2-D GEL DATABASES
El uso de IPGs las comparaciones cualitativas y cunatitativas
en los patrones de expresión de proteínas.
IPGs permiten cargar hasta 15 mg de proteína.

49. 2-D PAGE
Obtención de proteínas de absoluta pureza bioquímica
Análisis de Proteínas con modificaciones post-translacionales
tales como fosforilación, geranilación, glycosilación
y desdoblamiento proteolítico, entre otros.
Estudios de Patología y Toxicología (Lee and harrington, 1997)
Identificación de candidatos a vacunas (Chakravarti et al., 2001).