INDICE ENZIMAS: Naturaleza Química- Propiedades Generales- Nomenclatura y Clasificacion- Coenzimas y Grupos Prostéticos. Actividad Enzimática: Unidad de.

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1 INDICE ENZIMAS: Naturaleza Química- Propiedades Generales- Nomenclatura y Clasificacion- Coenzimas y Grupos Prostéticos. Actividad Enzimática: Unidad de enzima- Actividad específica- Actividad molecular. Complejo ES- Ecuación de Michaelis Menten Significado e importancia de Km Inhibición competitiva y no Competitiva. Factores que afectan la actividad enzimatica: [Enzima]- pH – T- [S] Regulación Enzimática: Enzimas alostéricas (propiedades y cinética)- Zimógenos- Modulación Covalente Isoenzimas: Propiedades e importancia.

2 ENZIMAS Transformación de nutrientes simples en moléculas complejas y viceversa Extracción de energía desde combustibles por oxidación Polimerización de subunidades para formar macromoléculas, etc

3 CARACTERISTICAS DE LAS ENZIMAS
PROTEINAS y RNA (Ribozimas): Estructura terciaria y cuaternaria SITIO DE UNION AL SUSTRATO: Uniones no Covalentes (puente de hidrógeno, hidrofóbicas, electrostáticas NECESITAN DE FACTORES ENZIMATICOS: Inorgánicos (metales) y orgánicos (Coenzimas) ESPECIFICIDAD DE SUSTRATO: Estereoespecificidad y especificidad geométrica SON REGULABLES: La síntesis de la proteína, su actividad y degradación.

4 DISTRIBUCION DE LAS ENZIMAS
COMPARTIMENTALIZACION: Diferentes localización dentro de la célula. SISTEMAS MULTIENZIMATICOS: Enzimas relacionadas agrupadas formando verdaderos complejos ENZIMAS MULTIFUNCIONALES: Una enzima que presenta distintos sitios catalíticos

5 Tipos de reacciones catalizadas por enzimas
Oxido-reducción Rotura y formación de enlaces C-C Reorganizaciones internas Transferencia de grupos Reacciones de condensación

6 Cómo se clasifican las enzimas???
Clase subclase subsubclase nº de orden Lactato deshidrogenasa 1-OXIDORREDUCTASAS Alcohol deshidrogenasa (EC ) 2. TRANSFERASAS Hexoquinasa (EC )

7 3. HIDROLASAS 4. LIASAS 5. ISOMERASAS 6. LIGASAS Carboxipeptidasa A
(EC ) 4. LIASAS Piruvato descarboxilasa (EC ) 5. ISOMERASAS Fumarasa ó malato isomerasa (EC ) 6. LIGASAS Piruvato carboxilasa (EC )

8 Ejemplos de Enzimas que requieren iones metálicos como cofactores
Fe++ ó Fe+++ Citocromo oxidasa Catalasa Peroxidasa Zn++ Anhidrasa carbónica Hexoquinasa Glucosa-6-fosfatasa Piruvato quinasa Mg++ K+ Piruvato quinasa

9 ACTIVIDAD ENZIMATICA Unidades Internacionales Cantidad de enzima que cataliza la transformación de 1 umol de S por minuto Actividad Específica Actividad enzimática por cada miligramo de proteína presente en la muestra Actividad Molecular Moléculas de S convertibles en P por unidad de tiempo y por molécula de enzima

10 ¿Cómo funcionan las enzimas?
Modelo llave-cerradura Sitio activo Modelo inducido Sitio activo Estado de transición (ES)

11 Ejemplo: REACCION CATALIZADA POR LA HEXOQUINASA
D-Glucosa

12 Factores que afectan la actividad enzimática
Concentración de Sustrato Concentración de Enzima pH Temperatura

13 Km se considera una medida de la afinidad de la enzima por el sustrato
EFECTO DE LA CONCENTRACION DE SUSTRATO SOBRE LA VELOCIDAD INICIAL: Ecuación de Michaelis - Menten Vo [S] Km se considera una medida de la afinidad de la enzima por el sustrato

14 Efecto de la concentración de enzima sobre la actividad
Concentración saturante de sustrato, pH y temp. constantes

15 Influencia del pH sobre la actividad enzimática

16 Ejemplos de enzimas con diferentes pH óptimo

17 Influencia de la Temperatura sobre la actividad enzimática
actividad por de la temperatura T(ºC) Actividad enzimática T. óptima de temperatura provoca desnaturalización

18 ISOENZIMAS Diferentes formas moleculares de una misma enzima.
Son sintetizadas por genes diferentes Tienen diferente composición aminoacídica por lo que pueden separarse por electroforesis. Catalizan la misma reacción, actuando sobre el mismo sustrato para dar el mismo producto

19 Dos isoenzimas presentan en general
diferentes valores de Km y Vmáx. Se encuentran ubicadas en diferentes compartimentos de la célula ó en diferentes tejidos. Son utilizadas en clínica para determinar el origen del tejido dañado

20 Ejemplo de isoenzima: Glucoquinasa y hexoquinasa
Actividad enzimática Km. hexq Km. glucq [glucosa mmol/l

21 EJEMPLOS DE ISOENZIMAS
Regulación de la hexoquinasa y glucoquinasa La Hexoquinasa y la Glucoquinasa son izoenzimas, es decir enzimas diferentes que catalizan reacciones de fosforilación, pero poseen diferentes pesos moleculares, diferenTes velocidades de reacción, diferentes Km.  a) Semejanzas: Ambas enzimas son quinasas, es decir fosforilan; mediante este proceso se aseguran que la glucosa no salga al espacio extracelular. Ambas son enzimas ubicadas en el citosol. Utilizan el catión Mg++ como cofactor. Ambas realizan reacciones endergónicas e irreversibles. 

22 b) Diferencias: Glucoquinasa
Es específica para la D-Glucosa Baja afinidad, por lo tanto alta Km=10 mM Localizada en el hígado y páncreas

23 Hexoquinasa Fosforila D-Glucosa, D-Manosa y D-Fructosa Alta afinidad, por lo tanto baja Km=0,1 mM Localizada en todos los tejidos

24 a) La regulación de la hexoquinasa depende de las concentraciones relativas de glucosa y glucosa 6 P, ya que al haber mayor cantidad de glucosa en sangre, la actividad de esta enzima se incrementa, por lo que la velocidad de la glucólisis aumenta proporcionalmente Sin embargo al disminuir los niveles de glucosa y al aumentar los niveles de glucosa 6P, la actividad disminuye debido a la escasez de sustrato y al aumento de producto. Éste último es un modulador alostérico negativo de la hexoquinasa.

25 b) La regulación de la glucoquinasa está dada de manera indirecta por las concentraciones de glucosa y glucosa 6P. Al haber mayores concentraciones de glucosa 6P, su transformación en fructosa 6P se favorece. Este producto induce el transporte de glucoquinasa al núcleo, en donde se encuentra su proteína reguladora, la cual se encarga de inactivarla bajo estas condiciones. Cuando los niveles de glucosa aumentan en la sangre, el GLUT 2 desencadena una cascada rápida en la cual la proteína se desacopla a la glucoquinasa de su proteína reguladora; por lo tanto, puede ser nuevamente llevada al citosol, donde realiza su actividad quinasa.

26 Energía de activación de una Reacción catalizada y una reacción no catalizada

27 INHIBICION ENZIMATICA
COMPETITIVA NO COMPETITIVA ACOMPETITIVA INHIBICION REVERSIBLE POR ENLACE COVALENTE (Análogos del estado de transición) INHIBIDOR SUICIDA DIFP Quimotripsina INHIBICION IRREVERSIBLE Penicilina Transpeptidasa Alopurinol Xantina oxidasa

28 INHIBICION REVERSIBLE
INHIBICION COMPETITIVA E E + S ES E + P I EI I + S La eficacia depende de las Km de ambos

29 Ejemplo de Inhibidor competitivo
Succinato + FADH Fumarato + FAD+ Succinato deshidrogenasa COO- (CH2)2 COO- CH2 Succinato Malonato

30 v Km Km ap [S] Gráfica de M-M

31 INHIBICION NO COMPETITIVA
S E + S ES E + P + I EI + I ESI I E S I + S

32 Km [S] v Gráfica de M-M

33 INHIBICION ACOMPETITIVA
E + S ES E + P + I ESI E S E S I

34 Características de los diferentes tipos de inhibición reversible
Tipo de El Inhibidor Efecto Efecto inhibición se une a s/Vmáx s/Km Competitiva E Ninguno Aumenta No competitiva E y ES Disminuye Ninguno Acompetitiva ES Disminuye Disminuye

35 INHIBICION ENZIMATICA
COMPETITIVA NO COMPETITIVA ACOMPETITIVA INHIBICION REVERSIBLE POR ENLACE COVALENTE INHIBIDOR SUICIDA INHIBICION IRREVERSIBLE

36 INHIBICION IRREVERSIBLE
. Por unión covalente del inhibidor - Acetilcolinesterasa - Quimotripsina Enzima inactivada Diisopropilfluorfosfato (DFP)

37 INHIBICION IRREVERSIBLE
Inhibidor suicida Se une al sitio activo de la enzima y ésta cataliza la modificación del inhibidor a otro compuesto que permanece unido a la enzima. El ALOPURINOL es un inhibidor suicida que actúa sobre la enzima xantina oxidasa (degradación de purinas). Se forma el oxopurinol el cual queda unido a la enzima.

38 REGULACION DE LAS REACCIONES CATALIZADAS POR ENZIMAS
REGULACION DE LA ACTIVIDAD DE LAS ENZIMAS ENZIMAS ALOSTERICAS REGULACION POR PROTEINAS REGULACION POR PROTEOLISIS REGULACION COVALENTE ENZIMAS INDUCIBLES REGULACION DE LA SINTESIS DE LAS ENZIMAS

39 MODULADORES POSITIVOS MODULADORES NEGATIVOS
ENZIMAS ALOSTERICAS Enzima 1 2 3 4 Enzima 1 ENZIMA ALOSTERICA MODULADORES POSITIVOS MODULADORES NEGATIVOS

40 PROPIEDADES DE LAS ENZIMAS ALOSTERICAS
Poseen un sitio de unión a un metabolito regulador (sitio alostérico) La unión del metabolito a la enzima es de carácter reversible y no covalente. En general poseen dos o mas sitios reguladores. La mayoría posee dos o mas cadenas polipeptídicas o subunidades.

41 EJEMPLOS DE ENZIMAS ALOSTERICAS
Hexoquinasa, Fosfofructoquinasa y Piruvato Quinasa Vía glicolítica AcetilCoA carboxilasa Biosíntesis de lípidos Aspartato Transcarbamilasa Biosíntesis de nucleó tidos pirimidínicos Glutamato Deshidrogenasa Degradación de aminoácidos Citrato sintasa, isocitrato y a-cetoglutarato deshidrogenasas Ciclo de Krebs

42 REGULACION POR MODIFICACION COVALENTE
Enzima Enzima Enzima Enzima Fosforilacion ADP-Ribosilación Enzima Enzima Fosfoadenilacion

43 REGULACION POR PROTEOLISIS
Por eliminación de una cadena peptídica, enzimas inactivas se convierten en enzimas activas y viceversa. Las enzimas digestivas: pepsinógeno y quimotripsinógeno se convierten en las enzimas activas pepsina y tripsina. Suele ocurrir una activación secuencial produciéndose una cascada de activaciones. Ej. Coagulación sanguínea. ZIMOGENOS

44 REGULACION POR PROTEINAS
Modifican la actividad de enzimas involucradas en el metabolismo celular. Por ej. Indirectamente activando o inhibiendo la actividad de la glutamina sintetasa. RNA polimerasa: Asn, Gln, Glu, Lys y Arg forman enlaces hidrógenos con las bases del DNA