Tipos de biomoléculas

AV

DK P

H

MacromoléculasMonómeros

Glúcidos

Lípidos

Proteínas

Ác. nucleicos

aminoácidos

nucleótidos

polisacáridosmonosacáridos

triglicéridosfosfolípidoscolesterol

informativos

autoensamblantes

Tamaños relativos de las biomoléculas

Proteínas extracelulares

Proteínas intracelulares

Heparán sulfato (polisacárido extracelular)

Membrana(bicapa lipídica)

DNA dúplex

tRNA

Insulina5.7 kD

Lisozima

Mioglobina16.7 kD

Hemoglobina65 kD

Citocromo c Ribonucleasa

Glutamina sintetasa

IgG151 kD

Metabolitos intracelulares

Ácidos nucleicos

arg

chol

cys met

glucosa

agua

acetato

Proteínas: propiedades

Monómeros: Aminoácidos

� Solubilidad: � solubles en agua� insolubles en solventes orgánicos� dependencia de pH e I

� Espectroscópicas: � absorción a 280 nm (W,Y) (W es fluorescente)

212 nm (peptídico)

� Ácido-base: � anfóteras� carga neta depende del pH

Propiedades:

Reconocimiento: � Reacción del Biuret� Reacción xantoproteica

� Estabilidad: � desnaturalización por calor� hidrólisis

� 20 cadenas laterales � Anfóteros (2 grupos ionizables)� Unidos por enlace peptídico

Precipitan por:• tricloroacético• HClO4

Etanol, cloroformo

Las proteínas absorben luz

Proteínas coloreadas: cromóforos orgánicos• Hemo: hemoglobina, citocromos (rojo)• Flavinas: Deshidrogenasas (amarillo)

triptófano

Longitud de onda,

Absorbancia(x10)

{

tirosina

{

Zona de absorción de proteínas

Zona de absorción de ácidos nucleicos

Las proteínas (aa) tienen cadenas laterales ionizables

Forma ácida

Forma básica

][][log

ÁcidoBasepKpH a +=

Ecuación de Henderson-Hasselbalch

D pKa=3.9E pKa=4.2

H pKa=6.0

K pKa=10.0

Y pKa=10.1

C pKa=8.3

R pKa=12.5NH2

NH2+

NHRNH2

NHNHR H

++

R OH R O H++

R NH3+

R NH2 H++

R SH R S H++

RNH+

NHR

N

NHH++

RO

OHR

O

OH++

+

–

+

–

–

Proteínas: propiedades ácido-base

Curva de titulación de hemoglobina

Equivalentes añadidos

ácido

base

Carga neta

Negativa

positiva

pH>pIpH<pI

Las proteínas son anfóteras

+++++

++

−−−−−

−−

+−−+−

−+

0

2 4 6 8 10 12

pI=6.8

pH

+

–

0

25

50

75

25

50

75

Proteínas: Solubilidad y pH

+−

−

+ −

−

+

+−−+−

− +

+−

−+−

−+

+− − +

−

−++ −−+−

−+

++

+

+ +

+

+

+++++

++

+

++++

++

++ +

++

++

pH<pIcarga neta +

repulsión

−−

−

− −

−

−

−−−

−−

− −

−−− −

−

−−

−−−−−

−−

pH>pIcarga neta -

repulsión

pH=pIcarga neta 0

No repulsión de largo alcance posibilita interacciones locales

Puentes salinos e interacciones hidrófobas (van der Waals)

Precipitación isoeléctrica

Solubilidad (mg/ml) de la -lactoglobulina

pH

Proteínas: Solubilidad y fuerza iónica

+− − +

−

−+

+−−+−

− +

+− − +

−

−+

+−−+−

− +

+− − +

−

−+

+−−+−

− +

+−−+− −

+

Fuerza iónica, I

Log(so

lubilid

ad)

Precipitación por salado:• no desnaturalizante• reversible• fácil y barata

Atmosfera iónica impide interacciones macromoleculares directas

Exceso de sal “secuestra” agua de hidratación de las macromoléculas

Salting-out

Salting-in

����I,adición de sal

����I,adición de sal

Solvatación y Atmósfera iónica

Atmosfera iónica (Debye-Huckel)

IK

=r

∑ ⋅⋅=i

ii zmI 221

La fuerza iónica Idetermina el alcance de las interacciones electrostáticas

Macroión cargado negativanente

Atmósfera con un exceso de contraionespositivos

Radio efectivo de la atmósfera contraiónica

Lejos del macroión el promedio de aniones y cationes es el mismo, y la carga media es nula

anióncatión

El dipolo de la molécula de H2O se orienta hacia el ión solvatado

Ácidos nucleicos: propiedades

Monómeros: 4 nucleótidosAnfóteros:

� Pi aniónico� bases ionizables

� Solubilidad: � solubles en agua. � insolubles en solventes orgánicos

� Espectroscópicas: � absorción a 260 nm (A,U)

� Ácido-base: � anfóteras� carga neta depende del pH

Propiedades:

Reconocimiento: � difenilamina (desoxi purinas) � tinción de Feulgen (DNA, no RNA)

� Estabilidad: � desnaturalización� hidrólisis

Insolubles en ácido

Precipita en etanol

Separación de cadenas

RNA>>DNA

azucar

basefosfato

DNA/RNADNA/RNA

Absorbancia de los nucleótidos

Los ácidos nucleicos absorbenmáximamente a 260 nm

Longitud de onda, nm Longitud de onda, nm

Coef

iciente de

abs

orción m

olar

(M-1·c

m-1)

La absorbancia depende de:�Ionización de las bases�Apilamiento en doble hélice

Efecto hipercrómico

Longitud de onda

desnaturalización

Abs

orba

ncia

Propiedades ácido-base

Las bases tienen grupos ionizables

N N

N N

NH2

RN N

N NH+

NH2

R

N N

N NH

O

NH2R

N N

N N

O

NH2R

N N

NH+

NH

O

NH2R

N

NH

O

OCH3

RN

N

O

OCH3

R

N

N

O

NH2

RN

NH+

O

NH2

R

Adenina

adenina guanina

guanina

citosina

citosina

timina

timina

pKa=3.8

pKa=2.4 pKa=9.4

pKa=9.5

pKa=4.5

N1

N7

N3

N3

Formastautómeras

El grupo fosfato es fuertemente ácidopKa≈1.0

� Fosfatos totalmente ionizados a pH fisiológico� Carga neta negativa� Repulsión entre cadenas dependiendo de I

Ionización afecta a la estabilidad de la doble hélice

N3

Lípidos: propiedades

Monómeros:

� Solubilidad: � insolubles en agua� solubles en solventes orgánicos� anfipáticos� autoagregantes

� Ácido-base: � anfóteros� carga neta depende del pH

Propiedades:

Reconocimiento:

� Rojo sudán (lipoproteínas)

•triglicéridos (reserva)• fosfolípidos• esfingolípidos• colesterol

micela

bicapa

liposoma

Extracción y análisis de lípidos

Cromatografía en capa fina (TLC)

Cromatografía de adsorción

Cromatografía de adsorción

aguaHomogenización en Cloroformo:

Metanol:agua

Metanol:agua

cloroformo

Ésteres metílicos de ácidos grasos

NaOH/Metanol

Cromatografía de gases

HPLC

Tejidoinicial

Neutros polares cargados

Tiempo de eluciónconc

entr

ación