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BIOQUÍMICA AMBIENTAL
TEMA:
Trabajo escrito IF - BA - IA
DATOS GENERALES:
NOMBRE: estudiante(s) CÓDIGO(S): de estudiante(s)
JOE ALEXIS PACA MACA 260
IVAN JAMIL TIXI CHACHA 160
DOCENTE:
DRA. M. SC. MAYRA JANNET ESPINOZA MELENDRES
RIOBAMBA – ECUADOR
ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
CARRERA : INGENIERÍA AMBIENTAL
PROTEÌNAS
1.1 Definición 1.2 Estructura y clasificación de las proteínas 1.3 Síntesis proteica 1.4 Funciones de las proteínas 1.5 Proteínas en Ingeniería Ambiental
1.1 LAS PROTEÍNAS: DEFINICIÓN Las proteínas son macromoléculas formadas por carbono, oxígeno, nitrógeno, hidrogeno, y en menor cantidad pueden contener: fosforo, azufre y otros elementos como magnesio, cobre y hierro. Son cadenas de unidades de aminoácidos que se encuentran unidos por medio de enlaces peptídicos entre los grupos carboxilo y el grupo amino. 1.2 ESTRUCTURA Y CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEINAS LOS AMINOÁCIDOS Los aminoácidos, estructura básica de las proteínas, son compuestos orgánicos que contienen un grupo funcional amino (NH2) y un grupo carboxilo (COOH). El ser humano sintetiza varios tipos de aminoácidos, pero los más importantes son los que forman parte del grupo de los -aminoácidos. Estos se diferencian por tener, como se observa en la figura 1, un grupo NH2 (verde) y un grupo COOH (naranja) unidos al mismo átomo de carbono, denominado carbono , un átomo de hidrogeno (azul) y una cadena lateral específica para cada aminoácido (amarillo).
Traducción Es el proceso por el cual la información contenida en el ARNm maduro se convierte en proteínas. Este proceso tiene lugar en los ribosomas, que se encuentran en el citoplasma de la célula. La información del ARNm está contenida en la secuencia de bases nitrogenadas que lo forman (Adenina, Guanina, Citosina, Uracilo), se acomodan en tripletes, que reciben el nombre de codones y son el resultado de la combinación de estas. Como resultado se obtienen 64 codones diferentes que están contenidos en el código genético, y que codifican a los 20 aminoácidos que forman las proteínas.
1.4 FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS Las funciones de las proteínas se derivan directamente del tipo de aminoácido que la constituye y el orden en el que estos se encuentran. Las proteínas determinan la forma y la estructura de las células y dirigen casi todos los procesos vitales. Las principales funciones de las proteínas son las siguientes: 1- Estructural: Forman tejidos de sostén, aportan elasticidad y resistencia a órganos, tejidos, forman estructuras celulares y actúan como receptores formando parte de las membranas celulares o facilitan el transporte de sustancias. 2- Enzimática: Las proteínas actúan como catalizadores acelerando las reacciones químicas del metabolismo, interaccionan de forma específica. 3- Hormonal: Algunas hormonas son de naturaleza proteica, como la insulina y el glucagón que son los encargados de regular los niveles de glucosa en sangre, la hormona del crecimiento. 4- Defensa: Las proteínas desarrollan anticuerpos y son los encargados de regular factores contra agentes extraños, infecciones y toxinas bacterianas. Por ejemplo: el fibrinógeno y la trombina participan en la formación coágulos de sangre para evitar las hemorragias y las inmunoglobulinas actúan como anticuerpos. 5- Transporte: por ejemplo, la hemoglobina y la mioglobina, son proteínas trasportadoras de oxígeno en la sangre y músculos. 6- Reserva: Las proteínas cumplen una función energética ya que aportan 4 Kcal/g. 7- Contracción muscular: Facilitan el movimiento de las células ya que constituyen las miofibrillas que son responsables de la contracción de los músculos.
1.5 PROTEINAS EN INGENIERÍA AMBIENTAL
LACASAS
Las lacasas (EC 1.10.3.2) son enzimas pertenecientes al grupo de las oxidasas de cobre azul. Catalizan la oxidación de un substrato orgánico o inorgánico y la reducción de oxígeno molecular a agua, por medio de un mecanismo de transferencia de un electrón. Funciones Desde el descubrimiento de las lacasas se han estudiado las funciones que esta enzima desempeña en los organismos. En algunos hongos y plantas son parte importante de la degradación de lignina y en la eliminación de fenoles tóxicos derivados de este proceso. Sin embargo, este comportamiento no ha podido ser generalizado pues existen especies que llevan a cabo estos procesos sin la presencia de lacasa.
En otras especies de hongos, las lacasas muestran funciones diversas. En Aspergillus nidulans, Daldinia concentrica y Lentinula edodes, por ejemplo, se sabe que estas enzimas están asociadas a la síntesis de pigmentos. Otra función interesante se observa en Schizophyllum commune, donde su lacasa característica se encarga de la formación de esporas. Finalmente se conoce el caso de Botrytis cinerea, esta especie de hongo posee lacasas extracelulares que están relacionadas con procesos patogénicos. (Jimenez, 2018) Origen La lacasa se encuentra en una variedad de plantas, hongos, e inclusive insectos y bacterias. Plantas: calabaza, manzana, espárrago, papa, pera, mango, frijol o durazno. Insectos: Bombyx, Calliphora, Diploptera, Drosophila, Lucilia, Manduca, Musca, Oryctes, Papilio, Phormia, Rhodnius, Sarcophaga, Schistocerca, y Tenebrio. Bacterias: Azospirillum lipoferum, Marinomonas mediterranea, Streptomyces griseus, o Bacillus subtilis. Hasta hace poco, las lacasas solamente se habían encontrado en eucariotes; sin embargo se ha comprobado su existencia en algunos organismos procariotes. Es importante mencionar que la lacasa usada para la investigación científica principalmente se aísla de hongos tales como ascomicetas, deuteromicetas y basidiomicetas, principalmente de raíz blanca. Historia En 1883, Hikorokuro Yoshida describió la lacasa cuando la extrajo del árbol de laca japonés.4 Él observó que la laca extraída de ese árbol se endurecía al contacto con el aire. Posteriormente, en 1894, Gabriel Bertrand logró aislarla y purificarla, para dos años después descubrir junto a Laborde, que la lacasa también estaba presente en hongos. Desde entonces esta enzima se ha encontrado en especies tales como hojas de té verde (1966), arce (1995), tabaco (1996) o más recientemente lolium (2002) cuya lacasa ha sido
El electrón se transfiere internamente del sitio I al sitio trinuclear a través de una cisteína y una histidina. Ahí se une un segundo substrato, dioxígeno, que acepta el electrón transferido. La lacasa funciona como una batería, almacenando electrones a partir de oxidaciones individuales a substratos. Esta enzima utiliza oxígeno como aceptor de electrones para remover protones de los grupos fenol hidroxilo. Esta reacción genera radicales que se pueden rearreglar espontáneamente para fisionar enlaces C-C y C-O o promover la apertura de anillos aromáticos. Inhibición Aniones como haluros, azidas, cianidas e hidróxidos pueden unirse al sitio activo trinuclear. Esto provoca una ruptura en la movilidad de electrones, actuando como inhibidores. Otros inhibidores incluyen iones metálicos Hg2+, ácidos grasos, compuestos sulfhidrilos, hidroxiglicinas. Estos compuestos actúan como quelantes sobre el Cu(II), modifican los residuos de aminoácidos o causan un cambio conformacional en la glicoproteína. La actividad de la lacasa disminuye conforme aumenta el pH del medio. Para la oxidación de fenoles con lacasas de hongos, el pH óptimo varía entre pHs de 3 y 7, estas condiciones dependen de la naturaleza de la lacasa y no del substrato. Actualmente se estudian también los efectos de la temperatura sobre la acción catalítica de la lacasa (Fonfría & Riba, 1989) Lacasas: Proteínas amigables con el medio ambiente para descontaminar el agua La contaminación del agua es uno de los problemas ambientales más importantes en la actualidad. Los productos de desecho de muchas industrias consisten en compuestos tóxicos que persisten en el ambiente, ya que son difíciles de degradar por los microorganismos. La biotecnología (procesos que implican el uso de organismos vivos o sus derivados) es una de las herramientas más adecuadas para la prevención, control y eliminación de contaminantes ambientales. La biocatálisis ambiental se basa en el uso de enzimas (proteínas que aceleran reacciones químicas) capaces de transformar un compuesto contaminante en otro con menor toxicidad o mayor susceptibilidad a ser degradado.
Las lacasas son enzimas que catalizan la oxidación de una gran variedad de compuestos químicos, entre ellos algunos compuestos contaminantes como los fenoles. La enzima requiere únicamente el oxígeno del aire, y genera agua como subproducto, por lo que se considera una alternativa ambientalmente amigable para la descontaminación del agua. En el laboratorio se ha investigado este mecanismo de inactivación. Se ha estudiado la velocidad con la que pierde actividad una lacasa proveniente del hongo Coriolopsis gallica durante la oxidación de distintos fenoles. Los resultados indican que la velocidad de inactivación de la enzima depende principalmente del poder oxidante de los radicales y de la concentración de los mismos. Además, se logró determinar que una cierta cantidad de enzima queda atrapada en los polímeros polifenólicos (productos de la reacción). Con este trabajo se obtuvo mayor información sobre el proceso de inactivación de la lacasa, con miras a diseñar una enzima más estable a través de diferentes estrategias. Así, se podría contar con procesos biocatalíticos para eliminar compuestos tóxicos presentes en aguas y suelos. (Fernandez, 2012)
Bibliografía Fernandez, S. (2012). Compuestos naturales como mediadores de las lacasas fúngicas: Mecanismos de acción y degradación de contaminantes aromáticos. Editorial Académica Española. Fonfría, R., & Riba, J. (1989). Ingeniería ambiental: contaminación y tratamientos. Marcombo. Jimenez, D. (2018). ncremento de la actividad lacasa de Pleurotus ostreatus a partir de la evaluación del efecto de la concentración de glucosa y extracto de levadura en cultivo sumergido. Uniandes.
