Ud 3 biocatalizadores 1 - bioq i

UNIDAD 3 UNIDAD 3 “ LOS “ LOS BIOCATALIZADORES ” BIOCATALIZADORES ”

BIOQUIMICA IUASD

Lic. Agustina Canela M.Sc.2011

Lic. Agustina Canela M.Sc.

CASO CLÍNICOCASO CLÍNICO “Josefina, 40 años de edad, obesa, se presenta en el Centro De

Emergencias con quejas de náuseas, vómitos y dolor abdominal empeorados.

Su dolor está situado en el área del centro del epigastrio y el cuadrante superior derecho, en la actualidad es constante y fuerte en naturaleza, pero previamente fue intermitente y con calambres sólo después de comer alimentos "grasosos".

Al examen físico tiene una temperatura de 37,8 ° C con los signos vitales normales. Su abdomen es suave, sin distensión y con sonidos intestinales activos.

Los valores de laboratorio eran normales excepto para las pruebas de función hepática que estaban aumentadas así como los glóbulos blancos y la amilasa en suero.

Un Ultrasonido de la vesícula biliar reveló numerosos cálculos biliares y un engrosamiento de la pared de la vesícula biliar. Inmediatamente, se buscó una consulta con cirugía.

Se le hizo un diagnóstico presuntivo de Pancreatitis."

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Sustancia que acelera una reacción química, hasta

hacerla instantánea o casi instantánea, al disminuir la energía de activación.

Catálisis Procedimientos que permiten que la velocidad con la que transcurre una reacción se incremente in-situ.

Aumenta la velocidad de las reacciones químicas sin modificar su estructura o su concentración al final de la

reacción.

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Diferente naturaleza química:Bióticos o Biocatalizadores Realizan su acción en los seres vivos.Abióticos Uso en laboratorios e industrias.

Catalizador


COMPARACIÓCOMPARACIÓNN

‡ Abióticos Bióticos o

BiocatalizadoresNaturaleza

QuímicaSustancias orgánicas: FenolInorgánicas: Metales: Pt, Ácidos: H2SO4, Bases: NaOH

Proteínas

EnzimasRNA Ribozimas

Especificidad Cierto grado.No selectividad de reactante.

Doble.Por el sustrato y por la reacción.

Eficiencia Menos eficientes Más eficientes

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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.

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ENZIMAS PROTEÍNAS GLOBULARES

RIBOZIMAS RNA


REACCIÓN QUÍMICAREACCIÓN QUÍMICA

R = Reactantes CA = Complejo Activado P = Productos

R CA P

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CA

P

R


REACCIÓN ENZIMÁTICAREACCIÓN ENZIMÁTICA

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)

E + S ESE + P

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Lic. Agustina Canela M.Sc. 08/10/2011 8

PEROXIDASA


REACCIÓN ENZIMÁTICAREACCIÓN ENZIMÁTICA

E + S ES EP E + P

Etapa 1 = Etapa de UniónEtapa 2 = Etapa de TransformaciónEtapa 3 = Etapa de Liberación

ES = Complejo Enzima-SustratoP = Productos

(1) (2)

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(3)


ESPECIFICIDAD ENZIMÁTICAESPECIFICIDAD ENZIMÁTICA

Habilidad que tiene una enzima para discriminar entre dos sustratos competentes.

Estructura tridimensional. DOBLE ESPECIFICIDAD:

1) DE SUSTRATO2) DE LA REACCIÓN

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Desaminación Enzima 1 Descarboxilación Enzima 2

Tripsina

Trombina

CENTRO ACTIVOCENTRO ACTIVO

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

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Sus Componentes: Eje Peptídico Grupos de

Ambientación Grupos de Fijación

del Sustrato o de Unión

Grupos Catalíticos

ESTRUCTURA GENERAL DEL

CENTRO ACTIVO

ENZIMA CITOCROMO P - 450 + ALCANFOR

COMPLEJO ES


CARACTERÍSTICAS DEL CENTRO CARACTERÍSTICAS DEL CENTRO ACTIVOACTIVO Hendidura tridimensional formada por aminoácidos que no son adyacentes.

Representa una porción relativamente pequeña del volumen total de la enzima.

Son hoyos o hendiduras. Los grupos químicos están

ordenados de forma precisa y realizan diferentes funciones.

Está situado superficialmente en la enzima.

Los sustratos se unen a la enzima por numerosas fuerzas débiles.

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LISOZIMA

FUERZAS DE UNIÓN ENTRE LA ENZIMA Y EL FUERZAS DE UNIÓN ENTRE LA ENZIMA Y EL SUSTRATOSUSTRATO

Las interacciones reversibles entre biomoléculas se realizan mediante:

Enlaces Electrostáticos Puentes de Hidrógeno Interacciones Hidrofóbicas Fuerzas de Van Der Waals.

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CARBOXIPEPTIDASA II

ANHIDRASA CARBÓNICA HUMANA II


UNIÓN ESUNIÓN ESMODELO LLAVE - CERRADURAMODELO LLAVE - CERRADURA

Fisher El centro activo de la enzima y el sustrato deben parecerse estructuralmente.

Igual que la llave entra en su cerradura.

08/10/2011 14Lic. Agustina Canela M.Sc.

MODELO DE ADAPTACIÓN INDUCIDAMODELO 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.


ESTRATEGIAS CATALÍTICASESTRATEGIAS CATALÍTICAS

Proximidad y Orientación Catálisis Nucleofílica Catálisis Acido-Base Estabilización del Complejo

ES o Estado De Transición Catálisis Covalente Desestabilización del

Producto Desarrollado

Ej.: Quimotripsina Sustrato Proteínas Especificidad Aas aromáticos

Tir Fen Tri Met

Sitio activo: Ser195

His57

Asp102

Gli193

Mecanismo de Acción Todas las estrategias señaladas.

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NOMENCLATURA DE LAS ENZIMASNOMENCLATURA DE LAS ENZIMAS

1867 - Kühne en zymc “en fermento”

Nombre Trivial o Antiguo Procedencia o Sitio de Acción Sustrato + asa

Nombre Recomendado Sustrato + Acción + asa

Nombre Sistemático Número Clave

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NOMBRE TRIVIAL O NOMBRE TRIVIAL O ANTIGUOANTIGUO

Procedencia o Sitio de Acción

Ptialina (Ptyalos = Saliva)

Tripsina (Triptus = Páncreas)

Pepsina (Pepsus = Estómago)

Renina (Riñón) Sustrato + asa

Amilasa Almidón Lipasa Lípidos Ureasa Urea

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NOMBRE NOMBRE RECOMENDADORECOMENDADO

Sustrato + Acción + asa Succinato Deshidrogenasa Piruvato Carboxilasa Citrato Sintasa Triosa P Isomerasa Fumarato Hidratasa Glucosa 6 Fosfatasa Glucosa Oxidasa


CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMASCLASIFICACIÓN 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

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CLASE ACCIÓN SUBCLASES

1- ÓXIDO-REDUCTASAS

Reacciones de Oxido – reducción de todo

tipo.

DeshidrogenasasReductasasPeroxidasas

MonooxigenasasDesaminasas

Catalasas

2- TRANSFERASAS

Transfieren grupos activosque no son H2 (obtenidos de laruptura de ciertas moléculas) aotras sustancias receptoras. Suelen actuar en procesos de

inter - conversión de azúcares,de aminoácidos, etc.

TransaldolasasTranscetolasas

Transaminasas oAmino-

transferasasFosfotransferasas

3- HIDROLASAS

Rompimiento hidrolítico deenlaces con la consiguienteobtención de monómeros a

partir de polímeros.

GlucosidasasLipasas

PeptidasasEsterasasFosfatasas

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http://www.monografias.com/trabajos11/grupo/grupo.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/contabm/contabm.shtml


CLASE ACCIÓN SUBCLASES

4- LIASAS

Ruptura de los enlaces C-C,C-O, C-N, sin acoplarse al

rompimiento de sustancias de alto valor energético. Se incluye la eliminación de H2O dejando un

doble enlace.

AldolasasDescarboxilasasHidratasas

5- ISOMERASAS

Interconversión de isómeros deFunción, posición, geométrico,

etc.. Ej.: Cis Trans L D Aldehído Cetona

IsomerasasEpimerasasMutasas

6- LIGASAS

Unión de compuestos medianteenlaces fuertes acopladaa sustancias ricas en energíacomo el ATP.

CarboxilasasPéptido

Sintetasas

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http://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml

http://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtml

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NOMBRE SISTEMÁTICONOMBRE SISTEMÁTICO Número Clave: E.C. + 4 dígitos

E.C. 2.7.1.1 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.

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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 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.

ORGANIZACIÓN INTRACELULAR DE ORGANIZACIÓN INTRACELULAR DE LAS ENZIMASLAS ENZIMAS

Sistemas Solubles Complejos

Multienzimáticos Enzima

Multifuncional Enzimas

Asociadas a Membrana

SS ISTEMAS ISTEMAS SOLUBLESSOLUBLES

Las enzimas que actúan separadas y catalizando un mismo proceso metabólico.

Ej.: Las enzimas de la Glucólisis, localizadas en el citosol.

Glucosa P Isomerasa P Fructosa quinasa 1 Aldolasa A Triosa P Isomerasa Gliceraldehído 3P Dhasa Fosfoglicero Quinasa Fosfoglicero Mutasa Enolasa Piruvato Quinasa


Complejos MultienzimáticosComplejos Multienzimáticos Agrupaciones de enzimas que catalizan varias reacciones de

una vía metabólica. 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.

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PIRUVATO DHASA (PDH)

Es un complejo mitocondrial. Formado por 3 enzimas

E1:E2:E3 de 30:60:6

Cataliza la reacción global:Piruvato + CoA + NAD+ Acetil-CoA + NADH+H+ + CO2

E1

E2

E3


Enzimas MultifuncionalesEnzimas Multifuncionales Son 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.

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.


3 enzimas multifuncionales de la síntesis de los ácidos grasos: Acetil-CoA Carboxilasa Sintetasa de ácidos grasos o Acido Graso Sintetasa Citrato Liasa


Acetil-CoA + Co2 Malonil-CoA

ACETIL COA CARBOXILASAACETIL COA CARBOXILASA

Es un polímero con un peso de 4,000 a 8,000 kd que puede ser disociado 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.

ENZIMAS ASOCIADAS A MEMBRANAS

Son enzimas que forman parte de membranas y se organizan en determinados procesos.

Ejemplo: Enzimas de la Cadena Respiratoria


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COFACTORES COFACTORES ENZIMÁTICOSENZIMÁTICOS

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IONES ACTIVADORESIONES ACTIVADORES

Facilitan la unión enzima-sustrato o estabilizan la estructura tridimensional de la enzima.

Los metales de transición: Fe3+, Cu2+, Co2+, Zn2+

Estos metales: Tienen una alta densidad de carga

positiva. Actúan aceptando pares de e-. Pueden mediar en reacciones Redox. Ayudan a polarizar las moléculas de agua. Juegan un papel directo en la catálisis. Forman complejos con los sustratos.

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ElementElementoo

Enzima ActivadaEnzima Activada

Zn++ Deshidrogenasas, Anhidrasa carbónica, RNA y DNA Polimerasas

Mg++ Fosfatasas, Fosfotransferasas

Mn++ Arginasa, Peptidasas, Quinasas

Mo Nitratoreductasa, Nitrogenasa

Fe2+, Fe3+ Citocromos, Catalasas, Ferredoxina, Peroxidasas, Nitritoreductasa

Cu2+ Citocromo Oxidasa, Tirosinasa,Ácido Ascórbico Oxidasa

Ca2+ Glucógeno sintetasa, Calmodulina

K+ Piruvato Quinasa, ATPasa

Co2+Vitamina B12 hallada en microorganismos y animales, pero no en plantas. Importante en la fijación simbiótica deNitrógeno.

Ni2+ Ureasa


COENZIMASCOENZIMAS

Son Cofactores enzimáticos, de naturaleza orgánica, no proteica, que ayudan a las enzimas en su acción catalítica.

Transportadores de grupos químicos. Los toman de los puntos de generación y los depositan en

los de consumo. Provienen de vitaminas del complejo B.

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Deficiencia o Avitaminosis Funcional toxinas o drogas que

inhiben proteínas que transportan vitaminas.

Dietética bajo aporte de vitamina.

Apoenzima + Coenzima ↔ Holoenzima

enzima inactiva) (enzima activa)

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VITAMINAS COMPLEJO BVITAMINAS COMPLEJO B

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B1


Clases de CoenzimasClases de Coenzimas Coenzimas de Transferencia y

Activación Participan directamente en la

catálisis formando un enlace covalente con el sustrato para facilitar la reacción. CoA Biotina PLP PPT FH4

Cobamida

Coenzimas de Oxido-Reducción

No forman enlace covalente con el sustrato.

Tienen un grupo funcional que acepta y dona e-

Transfieren: Hidrógenos, Hidruros, Oxigeno.

NAD+/NADH y NADP+/NADPH FAD/FADH2 FMN/FMNH2 Lipoato


Enlaces covalentes Grupos Prostéticos: FAD y FMN Fuerzas no covalentes NADH y NADPHEj.:

Isocitrato Deshidrogenasa (NAD+) Succinato Deshidrogenasa (FAD)

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COENZIMACOENZIMA GRUPO QUE GRUPO QUE TRANSPORTATRANSPORTA

Biotina -COO- (HCO3-)

Coenzima A (CoA) Acilos

Pirofosfato De Tiamina (PPT)

Aldehídos

Tetrahidrofolato (THF o FH4)

Metilos

Fosfato de Piridoxal (PAL o PALP)

Amino

Metil-Cobamida y 5’ Desoxi-Adenosil

Cobalamina Metilos

AscorbatoElectrones

(Hidrógenos)

Lipoamida (Lipoato)Electrones

(Hidrógenos)

NAD y NADPElectrones (Hidruros)

FMN y FAD Electrones (Hidrógenos)

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VITAMINAS HIDROSOLUBLES (1)VITAMINAS HIDROSOLUBLES (1)traaducirlotraaducirlo

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VITAMINAS HIDROSOLUBLES VITAMINAS HIDROSOLUBLES (2)(2)

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NIACINA – ÁCIDO NICOTÍNICO NIACINA – ÁCIDO NICOTÍNICO (NAD / NADP)(NAD / NADP)

O

OH OH

NOPO

O

O

O

OH OH

NOPO

O

C

O

NH2

H

N

N N

NH2

(PO32-)NAD+

(NADP+)

+ La Nicotinamida del NAD+

/ NADP+ acepta un hidruro (H más 2 e-) y un protón H+ pasa al solvente.

N

C

O

NH2

H

R

+R1C

H

H

OH N

C

O

NH2

H

R

H

+ R1C

H

O

oxred+

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N

N

N

NH

O

O

CH3

CH3

OP OO

O

OPO

OO

OH OH

Adenine

CH2COHCOHCOHCH2

HHH

FADFlavinAdenínDinucleótido

FMNFlavinMonoNucleótido

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RIBOFLAVINA (RIBOFLAVINA ( FAD/FMN)FAD/FMN)

!Gracias!!Gracias!

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