ENZIMAS

CONTENIDO

Enzimas

Definicin

Propiedades Generales

Definicin y Caractersticas de sitio Cataltico y Alostrico.

Especificidad de reaccin, de sustrato, de pH, de temperatura.

Mecanismo de accin enzimtica

Concepto y funcin de Coenzima, Isozimas, Ribozimas, Holoenzimas, Apoenzimas, Cofactor, cimgeno.

Mecanismo de Regulacin:

Alostrica, hormonal, modificacin covalente.

Mecanismo de Inhibicin Competitiva, alostrica.

Utilidad clnica de la medicin de enzimas.

QUE SON?

Biocatalizadores.

ENZIMA: griego zymos (fermento)

CATALIZADOR: Sustancia que aumenta la velocidad de una reaccin, sin alterarse en el proceso.

NATURALEZA QUMICA: proteica

PROPIEDADES

Mayor velocidad de reaccin.

(10 6 10 12 )

V= velocidad de conversin del sustrato en producto por unidad de tiempo (UI O kata)

Temperatura

presin atmosfrica

pH

Concentracin del sustrato

Condiciones optimas de reaccin:

PROPIEDADES

LOCALIZACION DENTRO DE LA CELULA

Asla el sustrato o el producto, de otras reacciones competidoras.

Proporciona un ambiente favorable para la reaccin.

Permite la organizacin de millares de enzimas en vas definidas.

LOCALIZACIN EN LA CLULA

MITOCONDRIAS

Ciclo de krebs

Oxidacin de cidos grasos

Oxidacin del piruvato

CITOSOL

Gluclisis

Va pentosa fosfato

Sntesis de cidos grasos

NUCLEO

Sntesis ARN y ADN

LISOSOMA

Degradacin de molculas complejas (AG cadena larga)

CARACTERSTICAS

Especificidad de reaccin

Tamao, estructura, cargas, polaridad y carcter hidrfobo de su lugar de fijacin.

Estereoespecficas

Especificidad geomtrica

CARACTERSTICAS DE LAS ENZIMAS

Especificidad

Especificidad de sustrato. El sustrato (S) es la molcula sobre la que el enzima ejerce su accin cataltica.

Especificidad de accin. Cada reaccin est catalizada por una enzima especifica.

Capacidad de regulacin

Control alostrico

Modificacin covalente

Variacin de la cantidad de enzima sintetizada.

Especificidad por el sustrato

Una enzima un

sustrato.

Una enzima una

coenzima.

Una enzima un

cofactor.

Isomerasas no tienen especificidad ptica

Especificidad de la reaccin Determinada qumicamente por los aa del centro

cataltico de la enzima.

Holoenzima

Apoenzima

COFACTOR:

Molcula no proteica

COENZIMA

Molcula orgnica no proteca, unida a la enzima

cosustrato

grupo prosttico

Cofactores

METAL ENZIMA FUNCIN

Fe citocromo oxidasa oxido-reduccin

Cu Ac. Ascrbico oxidasa oxido-reduccin

Zn Alcohol deshidrogenasa facilita unin NAD

Mn Histidina amonaco liasa extraccin de electrones

Co Glutamato mutasa Parte de Cobalamina

Ni Ureasa lugar cataltico

Mo Xantina oxidasa oxido-reduccin

V Nitrato reductasa oxido-reduccin

Se Glutatin peroxidasa Sustituye al S en una cistena

del lugar activo

Coenzima Vitamina Reaccin qumica

NAD+, NADP+ Niacina xido-reduccin

FAD Riboflavina (B2) xido-reduccin

Tiamina

pirofosfato

Tiamina (B1) Transferencia de grupo aldehdo

Coenzima A Pantotnico Transferencia de grupo acilo

Tetrahidrofolato Folato Transferencia de Carbono

Biotina Biotina Carboxilacin

Piridoxal fosfato Piridoxal (B6) Transaminacin

Coenzimas

HOLOENZIMA

COFACTOR

Metales (Zn, Fe)

inorgnico

COENZIMA

Cosustrato

Grupo prosttico

DEFINICIONES

RIBOZIMAS:

RNA que presenta actividad cataltica.

CIMGENO:

Compuesto catalticamente inactivo

Preenzima o proenzima

Ej.: Enzimas de la cascada de la coagulacin, enzimas de la digestin, sistema del complemento.

ISOENZIMAS: formas fsicamente diferentes con una misma actividad enzimtica.

Ejemplo: Lactato Deshidrogena. HHHH HHHM HHMM HMMM MMMM

LDH-1 (H4): en el corazn, msculos y eritrocitos. LDH-2 (H3M): en el sistema retculoendotelial y leucocitos. LDH-3 (H2M2): en los pulmones. LDH-4 (HM3): en los riones, placenta y pncreas. LDH-5 (M4): en el hgado y msculo esqueltico.

sitio activo o sitio cataltico

sitio alostrico

REACCIN CATALIZADA POR UNA ENZIMA.

La accin enzimtica se caracteriza por la formacin de un complejo que representa el estado de transicin.

Estado de transicin.

FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE LA REACCION

CONCENTRACION DEL SUSTRATO

velocidad mxima

FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE LA REACCIN

Temperatura afecta:

Velocidad

desnaturalizacin

FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE LA REACCION

pH

Efecto del pH sobre la localizacin del sitio activo

Efecto del pH sobre la desnaturalizacin de la enzima.

El pH ptimo vara para las diferentes enzimas.

Nomenclatura

Recomendado:

Sufijo: -asa aadido al nombre del sustrato o palabra que describe su actividad

Ej: Ureasa lactato

deshidrogenasa

Sistemtico:

Unin internacional de Bioqumica y Biologa Molecular (IUBMB)

6 clases segn el tipo de reaccin catalizada.

Subclases (13) y sub-subclase E.C. 2.7.1.1 (Hexocinasa) (2) Clase: Transferasas (7) Subclase: Transferencia de fosfato (1) Sub-subclase: el aceptor del fostato es un alcohol

(1) Nombre especfico de la enzima: ATP:hexosa-6-fosfotransferasa

CLASES

1) Oxidorreductasas: 2) Transferasas: 3) Hidrolasas 4) Liasas 5) Isomerasas 6) Ligasas

OXIDOREDUCTASAS:

Catalizan oxidaciones y reducciones.

Necesitan coenzimas que acepten o donen hidrgenos.

2. TRANSFERASAS:

catalizan la transferencia de grupos como glucosilo, metilo o fosforilo. Procesos de interconveccin de a, monosacridos, etc.

3. HIDROLASAS:

Catalizan la ruptura de enlaces por la adicin de una molcula de agua ( ruptura hidroltica), con la obtencin de monmeros a partir de polmeros.

Actan en la digestin de alimentos.

4. LIASAS

Catalizan reacciones en las que se eliminan grupos (H2O, CO2 y NH3) para formar un doble enlace o aadirse a un doble enlace

Sintasas

5. ISOMERASAS:

Catalizan cambios geomtricos o estructurales

dentro de una molcula dando formas isomricas

6. LIGASAS

Catalizan la formacin de enlaces entre C-C, C-O, C-S, C-N mediante reacciones de condensacin acopladas a la rotura de

ATP.

Sintetasas, carboxilasas.

REGULACIN

Disponibilidad Enzimtica:

Induccin

Represin

Vida media enzimtica (degradacin)

Modificacin Covalente

fosforilacin y desfosforilacin

Alostrica (positiva y negativa)

Efecto homotrpico

Efecto heterotrpico

Cooperatividad positiva y negativa

Disponibilidad

Induccin-sntesis (DNA)Represin- sntesis (DNA)

REGULACIN

Alostrica

Regulacin por molculas denominadas efectores

Efectores negativos: Inhiben actividad enzimtica

Efectores positivos: aumentan la actividad enzimtica.

Efectores Homotropos.

El propio sustrato acta como efector.

Efectos Heterotropos.

El efector es diferente del sustrato.

Inhibidor

competitivo

INHIBICION COMPETITIVA

Unin del inhibidor de forma reversible al sitio cataltico.

INHIBICIN DE LA ACTIVIDAD ENZIMTICA

INHIBICION COMPETITIVA

Unin del inhibidor de forma reversible al sitio cataltico.

Ejemplo : Estatinas.

Cambia la conformacin del sitio activoInhibidor

unido al sitio alostrico

INHIBICIN

INHIBICION NO COMPETITIVA

Unin del inhibidor a un sitio diferente

al sitio cataltico.

INHIBICION NO COMPETITIVA

Unin del inhibidor a un sitio diferente al sitio cataltico.

Ejemplo :

Plomo-Ferroquelatasa.

Valor diagnstico de las enzimas

presentes en la circulacin y desempean papel fisiolgico en la sangre

ej: Enzimas de la coagulacin

Enzimas plasmticas funcionales:

no presentes en la sangre normalmente, aparecen por dao , lesin o enfermedad

ej: Lipasa en pancreatitis aguda

Enzimas plasmticas no

funcionales:

enfermedad hereditaria debida a la ausencia total o parcial de uno o varios enzimas.

Ej. Deficiencia de lactasa Enzimopatas

Mecanismos causantes de enfermedad:

Sustrato Producto

Producto

Producto

enzima

receptor

2

4

3

1

Ejemplo: Lactato Deshidrogena.

HHHH

HHHM

HHMM

HMMM

MMMM

LDH-1 (H4): en el corazn, msculos y eritrocitos.

LDH-2 (H3M): en el sistema retculoendotelial y leucocitos.

LDH-3 (H2M2): en los pulmones.

LDH-4 (HM3): en los riones, placenta y pncreas.

LDH-5 (M4): en el hgado y msculo esqueltico.

Ejemplo: Lactato Deshidrogena.

LDH1: M M M M (abundante en el corazon, el cerebro y los eritrocitos;

alrededor del 33 % de la LDH en el suero humano es de este tipo)

LDH2: M M M H (abundante en el corazon, el cerebro y los eritrocitos;

alrededor del 45 % de la LDH en el suero humano es de este tipo)

LDH3: M M H H (abundante en el cerebro, los rinones y los pulmones;

constituye alrededor del 18 % de la LDH en suero humano)

LDH4: M H H H ((abundante en el higado, musculo esqueletico y el tejido

renal; constituye alrededor del 3 % de la LDH serica)

LDH5: H H H H ((abundante en el tejido hepatico, musculo esqueletico y el

ileum; apenas hasta 1 % de la LDH del suero humano es LDH5)

Enzimas utilizadas en el diagnstico clnico

Aspartato de aminotransferasa IAM

Alanino de aminotransferasa Hepatitis viralAminotransferasas

Pancreatitis agudaAmilasa

Dao hepatocelularCeruloplasmina

Dao muscularCreatincinasa

Enfermedades hepticasGlutamil transpeptidasa

IAMLactato deshidrogenasa

Pancreatitis agudaLipasa

Ca prstataFosfatasa cida

Enfermedades seas y hepticas obstructivasFosfatasa alcalina