CARRERA DE ESPECIALIZACION EN CARRERA DE ESPECIALIZACION EN BIOTECNOLOGIA INDUSTRIALBIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL

FCEyNFCEyN--INTIINTI

Materia de Articulación CEBI_A4Materia de Articulación CEBI_A4

QUÍMICA BIOLÓGICA

Docente a cargo: Dra. Laura Matković

CEBI_A1_2 : Enzimas

COENZIMAS

• Existen dos tipos:

• Transfieren electrones.

• Transfieren grupos de átomos.

COENZIMAS COMO METABOLITOS DE LAS VITAMINAS

VITAMINAS

• Son compuestos esenciales para la salud y no pueden ser sintetizados por el organismo.

• Deben estar incorporados a la dieta.• Deben estar incorporados a la dieta.• Su deficiencia genera enfermedades por

carencia.• Se dividen en hidrosoluble y liposolubles.

VITAMINAS LIPOSOLUBLES

VITAMINAS HIDROSOLUBLES

CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS

EJEMPLO

• HEXOQUINASA • E.C.2.7.1.1.• TRANSFERASA• FOSFOTRANSFERASA• FOSFOTRANSFERASA• FOSFOTRANSFERASA CON OH COMO

ACEPTOR• D-GLUCOSA COMO ACEPTOR DEL P

ENZIMAS COMO CATALIZADORES BIOLÓGICOS

• CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO.

• ESPECIFICIDAD.

• MAGNITUD DE LA ACELERACIÓN DELA VELOCIDAD DE REACCIÓN.

SITIO ACTIVO

• Proporciona una superficie catalítica• Estabiliza el estado de transición.• Transforma el estado de transición en

producto.producto.

ESTABILIZACIÓN DEL SITIO ACTIVO

• Posee grupos reactivos.• Evita la influencia de agua.• Optimiza la interacción con S.• Optimiza la interacción con S.• La enzima no es perfectamente

complementaria al sustrato sino al estado de transición.

CINÉTICA ENZIMÁTICA

• Estado estacionario: producción y consumo del complejo ES transcurren a la misma velocidad. Por lo tanto se mantiene constante la concentración de ES.constante la concentración de ES.

MICHAELIS - MENTEN

ISOENZIMAS

COMPARACIÓN DEL KMDE DOS ISOENZIMAS

VOLVAMOS A MICHAELIS - MENTEN

¿CÓMO SE HACE EN LA PRÁCTICA PARA MEDIR UNA VELOCIDAD INICIAL?

MODELAMIENTO DE LA CINÉTICA DE HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DE PROTEÍNAS

DEL PLASMA BOVINO• Omar Alfredo Figueroa*, José Édgar Zapata**, Gail

Albeiro Gutiérrez***

RECORDAR

• Al realizar estos experimentos se debe:• Usar una cantidad definida de enzima.• Agregado de sustrato en varias

concentraciones cercanas al K .concentraciones cercanas al Km.• Realizar una curva de P vs. t para cada

concentración de sustrato.• Con cada valor de velocidad inicial

obtenido, estimar y calcular Vmax y Km.

MEDICIÓN DE CANTIDAD DE ENZIMA

• Unidad enzimática (UE):• Es la cantidad de enzima que cataliza la

formación de determinada cantidad de producto en la unidad de tiempo, en producto en la unidad de tiempo, en condiciones de velocidad máxima.

PURIFICACIÓN ENZIMÁTICA

El Rendimiento se conoce como la relación entre la actividad enzimática obtenida por cada uno de los pasos de purificación y la actividad total obtenida en la primera etapa.

Grado de purificación el cociente entre la Ae de dicha etapa y la del primer paso

¿Cómo comparar la eficiencia de diferentes enzimas?• Vimos que si la reacción está en equilibrio:

• Pero, ¿qué sucede con k3, constante catalítica, equivalente al numero de recambio?

CONSTANTE CATALÍTICA (Kcat)

RESUMIENDO

INHIBICIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

• Existen inhibidores que se unen covalentemente a la enzima o destruyendo el grupo funcional clave para la catálisis enzimática. la catálisis enzimática.

• Son los inhibidores suicidas.

• Permiten el diseño racional de fármacos.

ENFERMEDAD DEL SUEÑO

• Causada por el trypanosoma gambiense.

FASES DE LA ENFERMEDAD

• Primera fase, el parásito se multiplica en la sangre y en el sistema linfático, provocando en algunos casos la inflamación de los ganglios linfáticos y fiebre.

• Segunda fase, pocos meses más tarde, el parásito invade el cerebro provocando problemas neurológicos.

• Si no se trata antes de los tres años del contagio, el • Si no se trata antes de los tres años del contagio, el enfermo inevitablemente muere.

Leer más: http://www.monografias.com/trabajos65/tripanosomiasis-africana/tripanosomiasis-africana.shtml#ixzz4fHAvFnp2

FÁRMACOS INDICADOS

• El melarsoprol, es utilizado para tratar la segunda fase de la enfermedad, es el causante de la muerte de entre el 3% y el 10% de los pacientes a quienes se les inyecta.

• Este medicamento en algunas regiones ya no resulta efectivo. El fármaco contiene arsénico y resulta extremadamente doloroso al inyectarlo.extremadamente doloroso al inyectarlo.

• El DFMO es un tratamiento alternativo al melarsoprol. Es más efectivo y más seguro.

• La α-difluorometil ornitina (DFMO) es uno de los inhibidores (suicidas) más eficientes de la ornitina descarboxilasa. Esta enzima, es la primera enzima en la biosíntesis de las poliaminas.

• Ambos tipos de medicamentos producen efectos colaterales severos sobre el paciente sometido a tratamiento.

DFMO

INHIBICIÓN REVERSIBLE

INHIBICIÓN COMPETITIVA

• Ejemplo: El metanol forma formaldehído mediante la enzima alcohol deshidrogenasa. El etanol funciona como un inhibidor competitivo.competitivo.

SULFAMIDAS

GRÁFICOS

INHIBICIÓN NO COMPETITIVA

INHIBICION A COMPETITIVA

ENZIMAS ALOSTÉRICAS

• Son proteínas multiméricas complejas.• El modulador y el sustrato se unen a diferentes

subunidades.• La unión del modulador produce un cambio

conformacional que altera la actividad conformacional que altera la actividad enzimática.

• El modulador puede ser positivo o negativo.• Existe un sitio específico para cada modulador.• El modulador puede ser el mismo sustrato

(homotrópico) o no (heterotrópico).

REGULACIÓN ALOSTÉRICA

ENZIMAS REGULADAS POR CLIVAJE PROTEOLITICO

• La proteólisis expone el sitio activo.

• Es una regulación irreversible.• Es una regulación irreversible.

• Es necesario otro mecanismo para inactivar. Por ejemplo que el inhibidor se una fuertemente al sitio activo.

ENZIMAS REGULADAS POR MODIFICACIÓN COVALENTE

• Grupos de átomos unidos o removidos generalmente por otras enzimas.generalmente por otras enzimas.

FOSFORILACIONES

• A veces una misma enzima tiene varios sitios de fosforilación

ALTA AZÚCAR EN SANGRE

ENZIMAS EN LA TECNOLOGÍA

• La tecnología de enzimas involucra:• La producción.• El aislamiento.• La purificación.• La purificación.• El uso en forma soluble.• La inmovilización de las enzimas.• Todos estos puntos hacen que sea muy

importante su utilización en gran variedad de bio-reactores

.

• La utilización de sistemas enzimáticos libres de células, presenta ventajas respecto de los procesos químicos que involucran un número de reacciones secuenciales.número de reacciones secuenciales.

• En fermentación, el uso de microorganismos como catalizadores puede presentar limitaciones, como ser:

• Una alta preparación de sustrato será utilizada para convertirse en biomasa.

• Pueden ocurrir reacciones secundarias inútiles.

• Las condiciones para el crecimiento de los microorganismos pueden ser diferentes de las requeridas para la formación de producto.

• El aislamiento y purificación del producto deseado, a partir de la mezcla de fermentación, puede ser dificultoso.

OBJETIVOS A TENER EN CUENTA EN LA PREPARACIÓN DE ENZIMAS MODIFICADAS

• Aumentar la actividad de las enzimas.• Mejorar la estabilidad.• Permitir que funcionen en un ambiente • Permitir que funcionen en un ambiente

diferente.• Cambiar el pH o temperatura óptimos.• Cambiar la especificidad para que utilice un

sustrato diferente.• Cambiar la reacción catalizada.• Aumentar la eficiencia de un proceso.

Enzimas inmovilizadas

• El uso de enzimas solubilizadas o libres, debe considerarse como un posible derroche, dado que, la enzima en general no puede recuperarse al final de la reacción.

• La inmovilización de la enzima en polímeros insolubles, tales como membranas o partículas, actuando como portadores de la actividad enzimática mejoraría el desarrollo del proceso.

BIOTECNOLOGÍA