¿Puede la química aportar algo a la biotecnología? Bernardo Herradón García CSIC y RSEQ 10 de julio de 2013 CURSO DE BIOTECNOLOGÍA ELEMENTAL 2013 “BIOTECHNOLOGY EXPLORER”

Científicos de de la la naturaleza naturaleza Científicos Materia Energía Interacción entre la materia y la energía Geología

Física

Química

Biología Matemáticas

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Científicos de de la la naturaleza naturaleza Científicos Materia Energía Interacción entre la materia y la energía Geología

Física

Química

Biología

Ecología Ciencias medioambientales Toxicología Bioquímica Biología molecular Biotecnología Astrofísica etc….

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Biología Bioquímica Biología molecular Biotecnología Biomedicina La biología moderna tiene una aproximación molecular Las moléculas tienen un papel relevante http://www.losavancesdelaquimica.com/ http://www.madrimasd.org/blogs/quimicaysociedad/ http://educacionquimica.wordpress.com/

Biotecnología: área multidisciplinar con múltiples aplicaciones Ciencias básicas: biología celular, genética, bioquímica, biología molecular, biofísica, química, matemáticas,… Ciencias aplicadas: ingeniería industrial (procesos), ingeniería química, medicina,…. Aplicaciones: medicina, genética (pruebas y terapias), agricultura, alimentación, cosmética, medio ambiente, síntesis química de productos de alto valor añadido,… Relevancia de la química http://www.losavancesdelaquimica.com/ http://www.madrimasd.org/blogs/quimicaysociedad/ http://educacionquimica.wordpress.com/

¿Qué es la Química? La química es la ciencia que estudia la composición, estructura, propiedades y transformaciones de la materia, especialmente a nivel atómico y molecular. La materia que conocemos está formada por partículas más pequeñas: las moléculas, que están formadas por átomos. Las moléculas son los componentes básicos de la materia que nos rodea. Por lo tanto, todo es química. http://www.losavancesdelaquimica.com/ http://www.madrimasd.org/blogs/quimicaysociedad/ http://educacionquimica.wordpress.com/

Átomo, elemento químico.

Elemento químico: sustancia formada por una única clase de átomos (con el mismo número de protones en el núcleo). Toda la materia está formada por sólo 90 clases de átomos. ¿La Química empieza en los electrones? Responsable de los enlaces químicos, que es lo que hace que la materia sea estable. Enlace químico (interacción entre electrones): la interacción que mantiene a los átomos unidos en la molécula. Pero la posición de los núcleos es fundamental. http://www.losavancesdelaquimica.com/ http://www.madrimasd.org/blogs/quimicaysociedad/ http://educacionquimica.wordpress.com/

DIMÍTRI IVÁNOVICH MENDELÉIEV (Tobolsk, 1834 - San Petersburgo, 1907). Químico ruso, creador de la Tabla Periódica de los elementos. Su investigación principal fue la que dio origen a la enunciación de la ley periódica de los elementos base del sistema periódico que lleva su nombre. En 1869 publicó la mayor de sus obras, “Principios de Química”, donde formulaba su famosa Tabla Periódica, traducida a todas las lenguas y que fue libro de texto durante muchos años. Se considera a Mendeléiev un genio, no sólo por el ingenio que mostró para aplicar todo lo conocido y predecir lo no conocido sobre los elementos químicos, plasmándolo en su tabla periódica, sino por los numerosos trabajos realizados a lo largo de toda su vida en diversos campos científicos y tecnológicos (agricultura, ganadería, industria petroquímica, etc). Se nombró Mendelevio (Md) al elemento químico sintético de número atómico 101 en homenaje al ilustre químico ruso. El día 2 de febrero de 2007 se cumplió el centenario de su muerte.

1 1

6,941 +1

Li 11

3

9,0122

22,990 +1

Rb 55

+1

137,33

56

Ba

[Xe] 6 CESIO

(223,02) +1

[Rn] 7 s1 FRANCIO

+3

Lu

[Xe] 4f145d16s2 LUTECIO

119

88 (226,03)

Ra

Zr

Lr

+3

5f147s17p1?

[Rn] LAURENCIO

Nb

+4

+3 +5

[Kr] 4d45s1 NIOBIO

95,94

+2 +3 +4 +5 [Kr] 4d55s1 +6 MOLIBDENO

Mo

+5

+2 +3 +4 +6 [Ar] 3d54s2 +7 MANGANESO

Mn

Ru

186,21 76

Re

¿?

5f146d27s2?

[Rn] RUTHERFORDIO

¿?

Db

Sg

5f146d37s2

[Rn] DUBNIO

Bh

5f146d47s2

[Rn] SEABORGIO

¿?

5f146d57s2

[Rn] BOHRIO

Co

+3 +4 +8

+2 +3

[Kr] 4d85s1 RODIO +4 +6 +8

[Xe] 4f145d66s2 OSMIO ¿?

5f146d67s2

[Rn] HASSIO

6

+2 +3

+1 +2 +3 +4

+2 +4

[Kr] 4d10 PALADIO

192,22 78

Mt

195,08 79

Pt

¿?

¿?

5f146d97s1

[Rn] DARMSTADTIO

[Rn] MEITNERIO

+1 +2

26,982 14

112,41

196,97 80

Au

+1 +3

Rg

¿?

+3 +5 -3

+2 +4

Sb

+3 +5 -3

207,2

83

35

208,98 84

79,904 36

53

127,60

(208,98) 85

83,798

Kr

138,91 58

57

La

+3

[Xe] 5d16s2 LANTANO

89

(227,03) 90

Ac

+1 +3

[Rn] 6d17s2 ACTINIO

GASEOSOS

SÓLIDOS

LÍQUIDOS (30ºC)

SINTÉTICOS

140,12 59

Ce

+3 +4

[Xe] 4f15d16s2 CERIO

232,04 91

Th

+4

[Rn] 6d27s2 TORIO

140,91 60

Pr

+3

[Xe] 4f36s2 PRASEODIMIO +3 +4 +5

+3

[Xe] 4f46s2 NEODIMIO

231,04 92

Pa

[Rn] 5f26d17s2 PROTOACTINIO

(144,91) 62

144,24 61

Nd

+3

Pm

238,05 93

+3 +4 +5 +6 [Rn] 5f36d17s2 URANIO

U

(237,05) 94

NO-METAL

+2 +3

[Xe] 4f66s2 SAMARIO

+3 +4 +5 +6 [Rn] 5f46d17s2 NEPTUNIO

Np

150,36 63

Sm

[Xe] 4f56s2 PROMETIO

Tl

113

(285) ¿?

126,90 54

131,29

0 +2 +4 +6 [Kr] 4d105s25p6 +8 XENÓN

(209,99)

86

Xe

Pb

(284) 114

Bi

(222,02)

(289) 115

(288) 116

¿?

¿?

[Rn]5f146d107s27p1

[Rn]5f146d107s27p2

[Rn]5f146d107s27p3

UNUNCUADIO

UNUNPENTIO

Rn

At

Po

(289) 117

118

¿?

¿?

Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo

[Rn]5f146d107s2 UNUNBIO

(244,06) 95

GASES NOBLES

+2 +3

UNUNTRIO

157,25 65 +3

Gd

[Xe] 4f76s2 EUROPIO

+3 +4 +5 +6 [Rn] 5f67s2 PLUTONIO

Pu

151,96 64

Eu

(243,06) 96

(247,07) 97 +3

METALES ALCALINOTÉRREOS

Dy

+3 +4

SEMICONDUCTOR

* Los valores entre paréntesis se refieren al isótopo más estable ** Los valores de los elementos gaseosos corresponden al líquido a temperatura de ebullición

[Xe] 4f106s2 DISPROSIO

(247,07) 98

Bk

[Rn] 5f97s2 BERQUELIO

[Rn] 5f76d17s2 CURIO

162,50 67 +3

+3

[Xe] 4f96s2 TERBIO

Am Cm

METALES ALCALINOS

158,93 66

Tb

[Xe] 4f75d16s2 GADOLINIO

+3 +4 +5 +6 [Rn] 5f77s2 AMERICIO

0 2 4

I

[Rn]5f146d107s27p4 [Rn]5f146d107s27p5 [Rn]5f146d107s27p6 UNUNHEXIO UNUNSEPTIO UNUNOCTIO

120

[Uuo] 8s2 UNBINILIO

0

[Ar] 3d104s24p6 CRIPTÓN

+1 +3 +5 +7 [Kr] 4d105s25p- 51 YODO

+4 +6 -2

39,948

Ar

Br

[Kr] 4d105s25p4 TELURIO

0

[Ne] 3s23p6 ARGÓN

+1 +3 +5 +7 [Ar] 3d104s24p5- 1 BROMO

+4 +6 -2

Te

[Kr] 4d105s25p3 ANTIMONIO

35,453 18

Cl

78,96

Se

20,180

Ne

[He] 2s22p6 NEÓN

+1 +3 +5 +7 [Ne] 3s23p5 - 1 CLORO

+2 +4 +6 -2

[Ar] 3d104s24p4 SELENIO

121,76 52

118,71 51

Sn

[Kr] 4d105s25p2 ESTAÑO

204,38 82

81

Uub

ROENTGENIO

+3

34

74,922

As

[Ar] 3d104s24p3 ARSÉNICO

-1

F

[He] 2s22p5 FLÚOR

+1 +2 +3 +2 +1 0 +3 +4 +5 +4 +3 2 +5 +7 - 15 [Xe]4f145d106s26p6 [Xe]4f145d106s26p1 [Xe]4f145d106s26p2 [Xe]4f145d106s26p3 [Xe]4f145d106s26p4 [Xe]4f145d106s26p RADÓN POLONIO TALIO PLOMO BISMUTO ASTATO

+1 +2

[Xe] 4f145d106s2 MERCURIO

[Rn]5f146d107s1

114,82 50

In

33

+2 +4

[Ar] 3d104s24p2 GERMANIO

[Kr] 4d105s25p1 INDIO

200,59

Hg

Ge

S

[Ne] 3s23p4 AZUFRE

0

1s2 HELIO

18,998 10

-1 -2

32,065 17

+3 +5 -3

P

[Ne] 3s23p3 FÓSFORO

72,64

+3

49

+2

Cd

[Xe] 4f145d106s1 ORO

69,723 32

Ga

15,999 9

O

He

17

[He] 2s22p4 OXÍGENO

30,974 16

15

[Ne] 3s23p2 SILICIO

[Ar] 3d104s24p1 GALIO

14,007 8

N

+2 +4 -4

Si

16

+2 +3 +4 +5 [He] 2s22p3 - 2 NITRÓGENO- 3

+2 +4 -4

28,086

+3

31

+2

[Kr] 4d105s2 CADMIO

(281) 111 (272,15) 112

Ds

5f146d77s2

Ag

[Kr] 4d105s1 PLATA

+1 +2 +2 +4 +3 +4 [Xe] 4f145d76s2 +6 [Xe] 4f145d96s1 IRIDIO PLATINO

65,409

Zn

12,011 7

C

[He] 2s22p2 CARBONO

[Ne] 3s23p1 ALUMINIO

[Ar] 3d104s2 CINC

107,87 48

106,42 47

Pd

Ir

+1 +2

Cu

[Ar] 3d104s1 COBRE

15

+3

Al

12

63,546 30

58,693 29

Ni

(277) 109 (268,14) 110

Hs

11

[Ar] 3d84s2 NÍQUEL

102,91 46

Rh

190,23 77

Os

10

[Ar] 3d74s2 COBALTO

[Kr] 4d75s1 RUTENIO

+2 +4 +3 +6 +4 +7 +5 14 5 2 [Xe] 4f145d46s2 +6 [Xe] 4f 5d 6s WOLFRAMIO RENIO

W

+2 +3 +6

101,07 45

+4 +6 +7

Tc

[Kr] 4d65s2 TECNECIO

18,811

B

58,933 28

55,845 27

Fe

14

[He] 2s22p1 BORO

9

[Ar] 3d64s2 HIERRO

98,907 44

43

183,84 75

180,95 74

Ta

[Xe] 4f145d36s2 TÁNTALO

+2 +3 +6

8

54,938 26

51,996 25

Cr

5

13

7

[Ar] 3d54s1 CROMO

*

Estructura electrónica

(262,11) 105 (262,11) 106 (266,12) 107 (264,12) 108

Rf

Uue Ubn [Uuo] 8s1 UNUNENIO

+2 +3 +4 +5

92,906 42

+4

[Xe] 4f145d26s2 HAFNIO

103 (262,11) 104

+2

[Rn] 7 s2 RADIO

50,942 24

[Ar] 3d34s2 VANADIO

178,49 73

Hf

6

V

[Kr] 4d25s2 CIRCONIO

174,97 72

71

+2

BARIO

+2 +3 +4

91,224 41

+3

Y

[Kr] 4d15s2 ITRIO

[Xe] 6 s2

s1

Ti

[Ar] 3d24s2 TITANIO

88,906 40

39

+2

[Kr] 5 s2 ESTRONCIO

132,91

Fr

Sr

+3

[Ar] 3d14s2 ESCANDIO

87,62

38

+1

Cs 87

Sc

5

47,867 23

44,956 22

21

+2

CALCIO

[Kr] 5s1 RUBIDIO

6

40,078

Ca

[Ar] 4 s2

85,468

37

5

20

+1

[Ar] 4 s1 POTASIO

4

13

Estados de oxidación

**

+2

3

+2 +4 -4

[He] 2s22p2 CARBONO

Nombre

24,305

Mg

MAGNESIO

39,098

K

12

Masa atómica

12,011

C

Símbolo

[Ne] 3s2

[Ne] 3s1 SODIO

6

Nº atómico

+2

Be [He] 2s2 BERILIO

Na 19

8

4

[He] 2s1 LITIO

4,0026

2

TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS

2

1s1 HIDRÓGENO

3

7

+1 -1

H

2

4

18

1,0079

1

164,93 68 +3

Ho

[Xe] 4f116s2 HOLMIO

(251,08) 99

167,26 69

Er

+3

[Xe] 4f126s2 ERBIO

168,93 70

Tm

+3

[Xe] 4f136s2 TULIO

+3

+3

[Rn] 5f127s2 FERMIO

[Rn] 5f137s2 MENDELEVIO

METALES DE LANTÁNIDOS TRANSICIÓN

ACTÍNIDOS

+3

+3

[Xe] 4f146s2 ITERBIO

(252,08) 100 (257,10) 101 (258,10) 102 (259,10)

[Rn] 5f117s2 EINSTENIO

Cf

[Rn] 5f107s2 CALIFORNIO

173,04

Yb

+3

Es

Fm Md

+3

No

[Rn] 5f147s2 NOBELIO

El lenguaje de los químicos: las fórmulas y los nombres OH

Hidrógeno (H)

O HO HO

Oxígeno (O)

OH O O OH

OH

HO

Carbono (C)

OH

Sacarosa: α-D-glucopiranosil(1-2)-β-D-fructofuranósido

¿Qué es la Química? Algunas “visiones” y definiciones sobre la Química: ¾ LA QUÍMICA: LA CIENCIA CENTRAL, ÚTIL Y CREATIVA.

¾ LA QUÍMICA ENTRE LA FÍSICA Y LA BIOLOGÍA. ¾ LA QUÍMICA ENTRE LA BIOMEDICINA Y LA CIENCIA DE LOS MATERIALES. ¾ LA QUÍMICA: CIENCIA UNIVERSAL ¾ LA QUÍMICA CREA SU PROPIO OBJETO. La Química es como el arte. Por ambos caminos obtienes cosas. Con la Química puedes cambiar el orden de los átomos y crear realidades que no existían. Jean-Marie Lehn (Premio Nobel de Química, 1987) Diario Vasco (Internet), 29-septiembre-2010

Otras “visiones” sobre la Química LA QUÍMICA CREA SU PROPIO OBJETO Papel de la síntesis química (capacidad de obtener sustancias químicas): Sustancias naturales (productos naturales) Sustancias no-naturales (interés teórico o práctico) con mejores propiedades que las naturales

Otras “visiones” sobre la Química LA QUÍMICA, LA CIENCIA DE LO COTIDIANO

Podemos verdaderamente decir que el alcance de la Química y sus aplicaciones son interminables (Leo H. Baekeland, 1932)

Los beneficios de la química 1) Nos proporciona una vida más larga. 2) La vida es más saludable. Hace medicinas que curan nuestras enfermedades, piezas de recambio para nuestro cuerpo, palia dolores y achaques. 3) Nos suministra agua que podemos beber, usar para nuestra higiene o regar nuestras plantaciones. 4) Nos ayuda a tener más y mejores alimentos. 5) Cuida de nuestro ganado.

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Los beneficios de la química 6) Nos proporciona energía: calor en invierno, frescor en verano, electricidad para la iluminación, nos permite circular en vehículos. 7) Hace que nuestras ropas y sus colores sean más resistentes y atractivos; mejora nuestro aspecto con perfumes, productos de higiene y de cosmética; contribuye en la limpieza del hogar y de nuestros utensilios; ayuda a mantener frescos nuestros alimentos; y prácticamente nos proporciona todos los artículos que usamos a diario. 8) Nos permite estar a la última en tecnología: el ordenador más potente y ligero; el móvil más ligero; el sistema más moderno de iluminación, el medio de transporte adecuado; el material para batir marcas deportivos; y muchas aplicaciones más.

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La Química y su relación con otras Ciencias

Ciencia de los alimentos

Toxicología

Geología Ciencias de la tierra Astrofísica

QUÍMICA

Agricultura Veterinaria Bioquímica Biología molecular Biotecnología Biología Biomedicina Medicina

Ciencias Medioambientales

Matemáticas Física

Ciencias de los materiales Nanociencias Nanotecnología

Ingeniería

Otras “visiones” sobre la Química LA QUÍMICA, ENTRE LA FÍSICA Y LA BIOLOGÍA BIOLOGÍA

QUÍMICA

FÍSICA

¿Qué significa? ¾ Objeto de estudio ¾ Métodos de estudio ¾ Aproximación científica ¾ Aspectos filosóficos

La Química entre la Biomedicina y la Ciencia de los Materiales BIOLOGÍA

QUÍMICA

BIOMEDICINA Medicina Biología humana Biología del organismo Fisiología Inmunología Neurociencia Endocrinología Biología celular Biología molecular Biología química/Química biológica Bioquímica Biotecnología Química Materiales Física Matemáticas

FÍSICA

MATERIALES Química Física Nanociencia Nanotecnología Ingeniería Matemáticas

NANOBIOMEDICINA

Bioquímica, biología molecular, biotecnología, biomedicina: Moléculas (metabolitos, biomacromoléculas), sus interacciones y transformaciones (reacciones químicas) Proteínas Ácidos nucleicos Carbohidratos (monosacáridos, oligosacáridos, polisacáridos) Lípidos Aminoácidos Metabolitos secundarios o productos naturales (terpenos, alcaloides, prostanoides, flavonoides, arenos,….) Genómica Proteómica Metabolómica

La química del cuerpo humano Composición elemental (%) 65 Oxigeno 18,5 Carbono 9,5 Hidrogeno 3,3 Nitrógeno 1,5 Calcio 1,0 Fósforo 0,4 Potasio 0,3 Azufre 0,2 Sodio 0,2 Cloro 0,1 Magnesio Aluminio, Boro, Cromo, Cobalto, Cobre, Estaño, Flúor, Hierro, Manganeso, Molibdeno, Selenio, Silicio, Vanadio, Yodo, Zinc Earl Frieden "The Chemical Elements of Life" Scientific American, 1972

Composición molecular en tejidos magros (%) Agua 70 Lípidos 15 Proteínas 12 Ácidos Nucleicos 2 Glúcidos 0,5 0,5 Minerales

Gillian Pocock, Christopher D Richards “Fisiología humana: La base de la Medicina”, 2ª Edicion, Elsevier, 2005

METABOLISMO HUMANO

Las relaciones entre la química y la biología Extensión de la biología La Bioquímica: antecedente de la química orgánica ¿Era necesario el invento de la “biología molecular”?

Invento de físicos http://www.losavancesdelaquimica.com/ http://www.madrimasd.org/blogs/quimicaysociedad/ http://educacionquimica.wordpress.com/

Las relaciones entre la química y la biología molecular

¿Invento de físicos? (Aparentemente) papel insignificante de la química en el nacimiento y desarrollo de la biología molecular Lavoisier, Berzelius, Dalton, Wöhler, Kekulé, Raoult, Pasteur, Berthelot, Arrhenius, Willstätter, von Baeyer, Fischer, Ehrlich, Langmuir, Lewis, Staudinger, Hodking, Bernal, Urey, Edmann, Sanger, du Vigneau, Khorana, Wüthrich, y Pauling.

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Las relaciones entre la física y la biología a lo largo de la historia

Papel insignificante de la química en el nacimiento y desarrollo de la biología molecular Biología moderna: racionalización a nivel molecular o a nivel evolutivo. Estructura Reactividad Interacciones no covalentes Relaciones estructura-propiedad

En definitiva, ¡Química! http://www.losavancesdelaquimica.com/ http://www.madrimasd.org/blogs/quimicaysociedad/ http://educacionquimica.wordpress.com/

La química y la biología moderna Nuevas vías de investigación en ciencias biológicas (especialmente enfocada a la biomedicina), para la que se necesitarán moléculas. Síntesis, estructura, relación con la actividad biológica, es decir, química.

¿Papel de la química en esta investigación?

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La química y la vida

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Proyecto Genoma Humano Febrero de 2001

Science 291,1304-1351 (16 Febrero 2001)

Nature 409, 856-859 (15 Febrero 2001)

Premio Nobel de Química (1980) Determinación de la secuencia de bases de los ácidos nucleicos

Walter GILBERT

Frederick SANGER

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Ácidos nucleicos La molécula de ADN es un “polinucleótido” = polímero de nucleótidos ¿Qué es un nucleótido? NUCLEÓTIDO =

Pentosa + Base nitrogenada + (Azúcar de 5 át. de C)

Grupos fosfato (de uno a tres)

PURINA

nucleósido

PIRIMIDINA NH2

nucleótido monofosfato

O H3C

N

nucleótido difosfato

N

nucleótido trifosfato

O

R Citosina

NH N

O

R Timina

ARN

Estructura del DNA

Aspectos estructurales de la molécula de ADN En los seres vivos está constituida por dos cadenas antiparalelas, formando la conocida “doble hélice”

Interacciones por enlaces de = hidrogeno por pares A=T y C=G

Biosíntesis de DNA O

O -O

5’

P

-O

Base

O-

O H

O-

P

5’

O

O-

H

H

H

O

H

H

H O

H

H O

O

Base O H

P

P

O-

O-

Base

O-

Base

O-

O

O H

H

O

H

H

H O

O

P

H

H

O

H

H

H

P

O-

O-

Base

O

O

H

H

H

: OH

H

ADN Polimerasa H

:

-O

P O-

O O

P

O

O-

P

H

O

H

H

P

OBase

O

O O

H H

3’ O

O

Base

O

Base

O

-O

O

O-

H

H

OH

H

H

P

O

O

O O

OH

P O-

OH

H

H

OH

H

H

H

3’

El grupo OH en posición 3’ del anillo de desoxirribosa es fundamental para la polimerización de la molécula de ADN

Secuenciación del DNA: Planteamiento del problema El nucleótido es el bloque fundamental

Grupo OH (3’)

El OH en posición 3’ es el responsable de la polimerización NUCLEÓTIDO

Hebra de ADN

¿Cómo conocer el orden de los nucleótidos?

Se puede separar ADN en función del tamaño Electroforesis Poliacrilamida-Urea (Resolución: 1 nucleótido) ¿Distinta longitud?

Sí Parando la elongación de la cadena ¿Cómo? Neutralizando el punto de crecimiento

DESOXINUCLEÓTIDOS (dNTP) vs DIDESOXINUCLEÓTIDOS (ddNTP)

dATP

ddATP

Ausencia del grupo OH en posición 3’ del anillo de ribosa No se puede formar el enlace fosfodiéster Terminación química de la cadena de ADN

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Identificación de los fragmentos

muestra ADN polimerasa

ddGTP

dCTP

dTTP

ddTTP

dGTP

dATP

ddCTP

ddATP

Identificación de los fragmentos MARCAJE Fósforo radiactivo (32P y 33P)

3’

TAMAÑO FRAGMENTOS

grandes

pequeños

SOLUCIÓN: 5’aAAATCAATTCTGTGAAC GATAATCCAGTCATTGATG TTGCCAGAGACAAAGCT 3'

5’

Automatización Separación de fragmentos por electroforesis capilar ATTGC A

Capilar Pol. líquido …..

-

Laser Prisma Detectores

Reacción Secuencia

Ventana

Transmisión de información genética DNA

Proteína

RNA

Dogma de la biología molecular NH 2

R1

O

OH

OH

H2 N N H

R O

aminoácido

O

R2

péptido

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La Química y la vida: Proteínas Estructura Primaria 1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361 391 421 451

A T G S X T X S V A X L I G K X

A T S R E X X G C X H R A S P X

S R F S F Q V V C K X X A X I S

X X L L S A A N X T X X Y R X A

5 D D A A S X D A Q F X X A D I X

X D I A X A I A D E A D F Y T X

S X V S A F X Y S K X L R S P A

L D M M G S D W F N D F L G A

V S G X S L S C R S F X V F I

Estructura Secundaria

10 15 20 25 30 E V H X X V F I V P P X I L Q A V V S I A A A A S I P M V P G W V L K Q V X G S Q A G G D L E V I L I X L A G Y Q E S S I X A T T A I P S D L W G N X A X S N A A F S S V P L G F T F X E A G A K E X V I K G Q I A X L X K L I S A M X N A X F P A G D X X H G I L X X V N Y T D A X I K M G I I F G D S T X I A D A A D A G X X G G A G X M X K A F P S L P Q I X Y X X T L N X X S P X X A K N X G Q S L R D V L M X Y K X X G Q X A A N V E N S S Y P A K I Q K L P H F D G D Q G I A X K T X M K X V V R R X L F L V C X I X A I C Q K K G Y S S G H I A A X S X N S A T X N X N I Y G W P Q S A X X S D G E G A A X X V I X S I A S S Q X X X A

hélice α

lámina β

Estructura Terciaria

Estructura Cuaternaria

Subunidad de hemoglobina ×4

Tetrámero de hemoglobina

La Química y la vida. Impacto sobre la salud. La anemia falciforme: La primera enfermedad molecular (1949)

Hemoglobina

Enfermedad producida por la mutación de un único aminoácido (origen genético). NH 2 NH 2 CO2 H CO2 H

HO2C

Ácido Glutámico

Valina

Linus Pauling. Premio Nobel de Química (1954) y de la Paz (1962)

LA QUÍMICA Y LA SALUD ¾ Medicamentos ¾ Materiales para reparar nuestro cuerpo ¾ Herramientas de trabajo

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Algunos compuestos, naturales y sintéticos, que mejoran nuestra salud.

Fluoxetina (“Prozac”) Atorvastatin (“lipitor”)

Tiamina (Vitamina B1) Ácido acetilsalicílico (“aspirina”) Adrenalina (Epinefrina) Hormona

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Retos para el futuro: ¾ Conocimiento a nivel molecular de las enfermedades ¾ Enfermedades del envejecimiento ¾ Enfermedades raras ¾ Enfermedades de países en vías de desarrollo Nanociencia Nanotecnología Nanobiotecnología http://www.losavancesdelaquimica.com/ http://www.madrimasd.org/blogs/quimicaysociedad/ http://educacionquimica.wordpress.com/

Inmunosupresor

Nano Lett. 2012, 12, 5475

Aplicaciones de la biotecnología en síntesis orgánica (compuestos de alto valor añadido)

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Tipos de biocatalizadores ¾ Células enteras ¾ Preparaciones libres de célula ¾ Otros sistemas

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Reacciones en condiciones suaves. Quimioselectividad.

Ingeniería del metabolismo

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Evolución dirigida

Aplicaciones potenciales en medio ambiente

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http://www.rtve.es/alacarta/au dios/a-hombros-de-gigantes/ http://www.rseq.org/

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