“ LOS BIOCATALIZADORES ” (1) BIOQUÍMICA UCE Lic. Deborah E. Rodriguez C.

CASO CLÍNICO “Pablo, de 36 años de edad, fue ingresado en un hospital a raíz de episodios de náuseas, vómitos y malestar general. Su orina era más oscura de lo habitual. Tras la debida exploración se descubrió que presentaba aumento de tamaño y sensibilidad del hígado a la palpación. Las pruebas de función hepática resultaron anormales; el valor de ALT plasmática era de 1,500 UI/l; el de AST era de 400 UI/l. Durante las siguientes 24 horas el paciente desarrolló ictericia y su valor de bilirrubina total en plasma era de 9,0 mg/dl (154 mmol/l). Se le diagnosticó Hepatitis." 5/20/2008

¿QUÉ REACCIONES CATALIZAN LA AST Y LA ALT? ¿QUÉ ES LA HEPATITIS? ¿QUÉ REACCIONES CATALIZAN LA AST Y LA ALT? ¿ CUÁL ES LA COENZIMA UTILIZADA POR ESTAS ENZIMAS? 5/20/2008

Catálisis  Procedimientos que permiten que la velocidad con la que trascurre una reacción se incremente Catalizador  Sustancia que acelera una reacción química, hasta hacerla instantánea o casi instantánea, al disminuir la energía de activación. Catalizador  Aumenta la velocidad de las reacciones químicas sin modificar su estructura o su concentración al final de la reacción. 5/20/2008

Mientras mayor es ese valor menor será la velocidad de la reacción ENERGIA DE ACTIVACION Es la diferencia entre la energía que poseen los reactantes y la que deben poseer para poder reaccionar Mientras mayor es ese valor menor será la velocidad de la reacción Es una barrera energética que los reactantes deben superar en el desarrollo de la reacción en su camino hacia el producto 11/16/2018 5

Si la energía del reactante esta muy lejos de la que debe alcanzar para reaccionar entonces la reacción será lenta Los catalizadores disminuyen la energía de activación por lo que aumentan la velocidad de la reacción 11/16/2018 6

Diferente naturaleza química: Bióticos o biocatalizadores  Realizan su acción en los seres vivos. Abióticos  Uso en laboratorios e industrias. 5/20/2008

COMPARACIÓN ‡ Abióticos Bióticos o Biocatalizadores Naturaleza Química Sustancias orgánicas: Fenol Inorgánicas: Metales (Pt, Ácidos: H2SO4, Bases: NaOH) Proteínas  Enzimas RNA  Ribozimas Especificidad Cierto grado. No selectividad de reactante. Doble. Por el sustrato y por la reacción. Eficiencia Menos eficientes Más eficientes 5/20/2008

LAS ENZIMAS SON PROTEÍNAS. LAS RIBOZIMAS SON RNA. Ejemplo: La Peptidíl Transferasa es una actividad del RNAr 23S localizado en la subunidad 50S del ribosoma. 5/20/2008

REACCIÓN ENZIMÁTICA E + S  ES  E + P S = Sustrato (Sustancia sobre la que actúa la enzima) ES = Complejo enzima-sustrato P = Producto (Sustancia que resulta de la acción de la enzima sobre el sustrato) 5/20/2008

REACCIÓN ENZIMÁTICA E + S  ES  E + P Etapa 1 = Etapa de Unión Etapa 2 = Etapa de Transformación ES = Complejo enzima-sustrato P = Productos (1) (2) 5/20/2008

LAS ENZIMAS Proteínas Simples y Globulares: Difieren entre sí por la secuencia de aminoácidos: ureasa, pepsina y tripsina. Solo tienen aas. Proteínas Conjugadas: Unidas a una porción no proteica (Grupo Prostético). El grupo prostético  Coenzima La proteína  Apoenzima Combinados  Holoenzima 5/20/2008

TEORÍA DEL CENTRO ACTIVO

CENTRO ACTIVO 1- Sitio de reconocimiento  reconoce y liga al Es la región de la enzima que se une al sustrato y contiene los residuos que participan directamente en la producción y ruptura de enlaces. POSEE 2 REGIONES (ADYACENTES O JUNTAS): 1- Sitio de reconocimiento  reconoce y liga al sustrato 2- Sitio Catalítico  cataliza la reacción 5/20/2008

ESTRUCTURA GENERAL DEL CENTRO ACTIVO Sus Componentes: Eje Peptídico Grupos de Fijación del Sustrato o Grupos de Unión Grupos Catalíticos 5/20/2008

CARACTERÍSTICAS DEL CENTRO ACTIVO Representa una porción pequeña del volumen total de la enzima. Tiene grupos químicos ordenados de forma precisa. Los aminoácidos de las 2 regiones del centro activo no son adyacentes. Está situado superficialmente en la enzima. Sus grupos químicos realizan diferentes funciones. 5/20/2008

FUERZAS DE UNIÓN ENTRE LA ENZIMA Y EL SUSTRATO Los sustratos se unen a la enzima por numerosas fuerzas débiles. Las interacciones reversibles entre biomoléculas se realizan mediante: enlaces electrostáticos, enlaces de hidrógenos , interacciones hidrofóbicas y las fuerzas de Van Der Waals. 5/20/2008

SITIO ALOSTÉRICO

SITIO ALOSTÉRICO Sitio en la enzima diferente al sitio activo o catalítico. Sitio de regulación. Une moduladores o efectores que aumentan o disminuyen la actividad de la enzima. Enzimas reguladoras o alostéricas. 5/20/2008

ESPECIFICIDAD ENZIMÁTICA

ESPECIFICIDAD ENZIMÁTICA Habilidad que tiene una enzima para discriminar entre dos sustratos competentes. DOBLE ESPECIFICIDAD: DE SUSTRATO DE LA REACCIÓN ESPECIFICIDAD ABSOLUTA ESPECIFICIDAD RELATIVA 5/20/2008

MODELO LLAVE - CERRADURA Fisher  el centro activo de la enzima y el sustrato deben parecerse estructuralmente. Igual que la llave entra en su cerradura. ESPECIFICIDAD ABSOLUTA 5/20/2008

MODELO DE ADAPTACIÓN INDUCIDA Koshland  los centros activos de las enzimas tienen formas que son complementarias a las del sustrato solo después que el sustrato se ha unido. Igual que el guante calza en la mano. ESPECIFICIDAD RELATIVA 5/20/2008

NOMENCLATURA DE LAS ENZIMAS

NOMENCLATURA DE LAS ENZIMAS 1867 - Kühne en zymc  “en fermento” Nombre Trivial o Antiguo Sustrato + asa Procedencia o Sitio de Acción Nombre Sistemático Número Clave Nombre Recomendado Sustrato + Acción + asa 5/20/2008

NOMBRE TRIVIAL O ANTIGUO Sustrato + asa Amilasa Almidón Lipasa  Lípidos Ureasa  Urea Procedencia o Sitio de Acción Ptialina (Ptyalos = Saliva) Tripsina (Triptus = Páncreas) Pepsina (Pepsus = Estómago) Renina (Riñón) 5/20/2008

NOMBRE RECOMENDADO Sustrato + Acción + asa Succinato Deshidrogenasa Piruvato Carboxilasa Citrato Sintasa Triosa P Isomerasa Fumarato Hidratasa Glucosa 6 Fosfatasa Glucosa Oxidasa 5/20/2008

CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS

CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS Las reacciones y las enzimas que las catalizan se dividen en 6 clases principales, cada una con subclases y sub-subclases. CLASES DE ENZIMAS: 1. OXIDORREDUCTASAS 2. TRANSFERASAS 3. HIDROLASAS 4. LIASAS 5. ISOMERASAS 6. LIGASAS 5/20/2008

Oxido reducción de todo tipo. Grupo Acción ejemplos 1- ÓXIDO- REDUCTASAS Reacciones de Oxido reducción de todo tipo. Deshidrogenasas Amino oxidasas Desaminasas Catalasas   2- TRANSFERA- SAS Transfieren grupos activos que no son H2 (obtenidos de la ruptura de ciertas moléculas) a otras sustancias receptoras. Suelen actuar en procesos de inter - conversión de azúcares, de aminoácidos, etc. Transaldolasas Transcetolasas Transaminasas 5/20/2008

Grupo Acción ejemplos Glucosidasas Lipasas Peptidasas Esterasas 3- HIDROLASAS Rompimiento hidrolítico de enlaces con la consiguiente obtención de monómeros a partir de polímeros. Glucosidasas Lipasas Peptidasas Esterasas Fosfatasas 4- LIASAS Degradación de los enlaces C-C, C-O, C-N, sin ir acoplados a sustancias de alto valor energético. Se incluyen la eliminación de H2O dejando un doble enlace. Aldolasas Descarboxilasas Hidratasas 5/20/2008

Grupo Acción ejemplos Isomerasas Epimerasas Mutasas Actúan sobre determinadas moléculas obteniendo de ellas sus isómeros de función, de posición, etc.. Ej: Cis Trans L D Aldehído Cetona Isomerasas Epimerasas Mutasas 6- LIGASAS Realizan la síntesis de los enlaces fuertes mediante el acoplamiento a sustancias ricas en energía como los nucleósidos del ATP. Carboxilasas Péptidosintetasas 5/20/2008

NOMBRE SISTEMÁTICO E.C. + 4 dígitos Número Clave: El primer dígito  clase de enzima. El segundo dígito  subclase de enzima. El tercer dígito  sub-subclase. El cuarto dígito  el número progresivo de orden para la enzima específica. 5/20/2008

E. C. 2 .7.1.1 2  denota la clase (una transferasa) 7  subclase (transferencia de fosfato) 1  sub-subclase (una función alcohol como aceptor de fosfato) 1  enzima hexocinasa o ATP: D-hexosa-6- fosfotransferasa Enzima que cataliza la transferencia de fosfato desde el ATP al grupo hidroxilo del carbono 6 de la glucosa. 5/20/2008

ORGANIZACIÓN INTRACELULAR DE LAS ENZIMAS Complejo Multienzimático Enzima multifuncional Sistemas Solubles

ORGANIZACIÓN INTRACELULAR DE LAS ENZIMAS Complejo Multienzimático

Complejos Multienzimáticos Agrupaciones de enzimas que catalizan varias reacciones de una vía metabólica. Presentan una estructura compleja compuesta de varias subunidades (Proteína Oligomérica). Al disociarse el complejo, ninguno de los componentes por separado presentan actividad catalítica. Las diferentes enzimas que forman el complejo se encuentran unidas por fuerzas no covalentes. 5/20/2008

PIRUVATO DHASA (PDH) Es un complejo mitocondrial. Formado por 3 enzimas (E1, E2, E3) en una relación estequiométrica E1:E2:E3 de 30: 60: 6. 5/20/2008

ORGANIZACIÓN INTRACELULAR DE LAS ENZIMAS Enzima Multifuncional 5/20/2008

Enzima Multifuncional Son enzimas de gran tamaño formadas por una cadena polipeptídica que, al plegarse para tomar la estructura terciaria, forma varios centros activos, por los plegamientos de sectores continuos de la cadena polipeptídica, produciendo estructuras globulares autónomas o dominios, cada una con una actividad específica, diferente. 5/20/2008

Enzima Multifuncional Estas enzimas no permiten la fuga de los metabolitos intermediarios aumentando la eficiencia del sistema y al estar formadas por una cadena polipeptídica única la síntesis de todas las actividades enzimáticas puede ser regulada de manera coordinada. 5/20/2008

En la síntesis de los ácidos grasos intervienen 3 enzimas multifuncionales Citrato liasa Acetil-CoA carboxilasa Sintetasa de ácidos grasos o Acido graso Sintetasa 5/20/2008

ACETIL COA CARBOXILASA Es un polímero con un peso de 4,000 a 8,000 kd que puede ser disociada en protómeros inactivos de 400 kd cada uno. Cada protómero es una enzima multifuncional con funciones de: Biotina carboxilasa Proteína portadora de carboxibiotina Transcarboxilasa y Zona de regulación alostérica. Acetil-CoA + Co2  Malonil-CoA 5/20/2008

ORGANIZACIÓN INTRACELULAR DE LAS ENZIMAS Sistemas Solubles

Sistemas Solubles Las enzimas que actúan separadas y catalizando un mismo proceso metabólico. Ej.: Las enzimas de la Glucólisis, localizadas en el citosol. Glucosa P isomerasa 6P Fructosa quinasa Fructosa 1,6 di P aldolasa o Aldolasa A Triosa P isomerasa Glido 3P deshidrogenasa Fosfogliceroquinasa Fosfogliceromutasa Enolasa Piruvato quinasa 5/20/2008

Cuestionario sobre generalidades de enzimas: Que es un catalizador Cuestionario sobre generalidades de enzimas: Que es un catalizador? Clasificación de los catalizadores según su naturaleza química Establezca diferencias entre los catalizadores bióticos y abióticos Cuales son los catalizadores bioticos y cual es su naturaleza química Represente el esquema general de las reacciones enzimáticas Que es la energía de activación? Como se mide la velocidad de la reacción? Que son las enzimas? Que es el centro activo? Cuales son los componentes del centro activo y cual es la función de cada uno de ellos Cuales son las fuerzas de unión que se establecen entre la enzima y el sustrato?

Represente la estructura del centro activo A que se refiere la especificidad enzimática Cuales son los principales tipos de especificidad, describalas Que es el estado de transición? Haga una breve descripción sobre los modelos propuestos por Fisher y Koslhand Explique la forma de nombrar las enzimas y su clasificación. Que es el sustrato? Explique brevemente la forma de organización intracelular de las enzimas Que es el sitio alostérico para que sirve?