Bioqu­mica II - Clase 1: Enzimas (23-4-14)

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BIOQUIMICA II

BIOQUIMICA IIProf. Ana Ma. Camerobioquimica2.farmaciausm@gmail.com4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero1Clases dinmicas y participativasInvestigarSeminariosHerramientas de internetEvaluacion contnua, 2 parciales y una nota final ponderada(asistencia, ortografa y caligrafa)

4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero2ENZIMAS4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero3CONCEPTOMolculas de naturaleza protica que catalizan reacciones qumicas.

Las enzimas logran que una reaccin energticamente posible sea cineticamente favorable transcurriendo a mayor velocidad.

Las enzimas son biocatalizadores complejos de gran especificidad y eficiencia, producidos por el organismo, que aumentan la velocidad de las reacciones biolgicas a travs de vas bien definidas y cuya actividad est sujeta a regulacin.

4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero4COMPOSICION QUIMICAProtenas simples o conjugadas de larga cadena de aa, de elevado peso molecular, no dializables y termolabiles, que incluyen en su estructura uno o varios SITIOS ACTIVOS, lugar donde ocurre su unin con el sustrato.

Estn formadas por:Apoenzima (enzima propiamente dicha)Coenzima (llamada cofactor o grupo prosttico)El complejo formado por apoenzima+coenzima es llamago HOLOENZIMA

4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero5HOLOENZIMA

6CARACTERISTICASSolo influyen en la velocidad de reaccin, no alteran el equilibrioActan en pequeas cantidadesForman un complejo reversible con el sustratoNo se consumen en la reaccinSon especficas para su sustratoSu produccin est determinada geneticamente4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero7REACCION ENZIMATICA

4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero8NOMENCLATURAPor el nombre de su descubridor.

Por su sitio de procedencia anatmica

Nomenclatura sistemtica: basada en el sustrato o en la reaccin catalizada seguido del sufijo asa. Ej.: Glucosa-fosfato-isomerasa

Nomenclatura de la comisin enzimtica: cdigo numrico encabezado por las siglas EC seguidas de 4 nmeros separados por puntos:Primer nmero: indica la clase de enzimaSegundo nmero: subclase dentro del grupoTercer y cuarto nmero: grupos qumicos que intervienen en la reaccin.

Ej.: ATP:glucosa fosfotransferasa (glucoquinasa) = EC 2.7.1.2. 2 = transferasa 7 = fosfotransferasa1 = el aceptor es un grupo OH2 = es un OH de la D-glucosa el que acepta el grupo fosfato

4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero9TIPOS DE ENZIMASOxidoreductasasTransferasasHidrolasasLiasasIsomerasasLigasas

4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero10OXIDOREDUCTASAS4/23/2014Footer Text11

Catalizan reacciones de oxido-reduccin.

Ej.: Deshidrogenasa alcohlica (alcohol deshidrogenasa)Deshidrogenasa del glicerol (glicerol deshidrogenasa)Oxidasa de la glucosa (glucosa oxidasa)

oxidoreductasasPi+gliceraldehdo-3-fosfato+ NAD+ NADH + H++1,3-bisfosfoglicerato

Otros ejemplos: alcohol deshidrogenasa, glicerol deshidrogenasa, glucosa oxidasa.

4/23/2014Footer Text12

TRANSFERASAS4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero13

Catalizan la transferencia de grupos qumicos, con excepcin del H

Ej.: transaminasas, acetilasas, etc.transferasas4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero14

HIDROLASAS4/23/2014Prof Ana Ma. Camero15

Catalizan reacciones de hidrlisis

Ej.: EsterasasFosfatasasGlicosidadas

hidrolasas4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero16

TRIACILGLICEROLGLICEROLACIDOSGRASOS LIBRES

LIASAS4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero17

Catalizan la escisin o adicin de un grupo qumico a un doble enlace.

Ej.:DescarboxiladasAldehido-liasasCetocido-liasas

liasas ATP AMPc + PPi4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero18ADENILATO CICLASAADENOSIN TRIFOSFATOADENOSIN MONOFOSFATO

ISOMERASAS4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero19

Catalizan cambios estructurales dentro de una misma molcula (ismeros)

Ej.:RacemasasEpimerasasIsomerasas cis-trans

ISOMERASAS4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero20

GLICERALDEHIDO-3-FOSFATODIHIDROXIACETONA FOSFATOTRIOSA-FOSFATO-ISOMERASA

LIGASAS4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero21

Catalizan la unin de 2 molculas al tiempo que degradan ATP o cualquier otra molcula energtica

Ej.:AcetilCoa-sintetasaEnzimas activadoras de aa

LIGASAS4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero22

GrupoAccionEjemplos1. OxidoreductasasCatalizan reacciones de oxidorreduccin. Tras la accin catlica quedan modificados en su grado de oxidacin por lo que debe ser transformados antes de volver a actuar de nuevo.DehidrogenasasAminooxidasaDeaminasasCatalasas2. TransferasasTransfieren gruposactivos(obtenidos de la ruptura de ciertas molculas)a otras sustancias receptoras. Suelen actuar en procesos de interconversiones de azucares, de aminocidos, etcTransaldolasasTranscetolasasTransaminasas3. HidrolasasVerifican reacciones de hidrlisis con la consiguiente obtencin de monmeros a partir de polmeros. Suele ser de tipo digestivo, por lo que normalmente actan en primer lugarGlucosidasasLipasasPeptidasasEsterasasFosfatasas4. LiasasRealizan la degradacin o sntesis (entonces se llaman sintetasas) de los enlaces denominados fuertes sin ir acoplados a sustancias de altovalorenergtico.AldolasasDecarboxilasas5. IsomerasasActan sobre determinadas molculas obteniendo de ellas sus ismeros de funcin o de posicin. Suelen actuar en procesos de interconversionIsomerasas de azcarEpimerasasMutasas6. LigasasRealizan la degradacin o sntesis de los enlaces fuertes mediante el acoplamiento a sustancias ricas en energa como los nucleosidos del ATPCarboxilasasPeptidosintetasas4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero23SISTEMA ENZIMATICOEst formado por:Enzima (apoenzima)Coenzima (cofactor o grupo prosttico)SustratoSustancias activadoras (en algunos casos)

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COFACTORESParte del sistema enzimtico de bajo peso molecular, dializable, termoestable y en general no protico, adherido de forma ms o menos laxa a la apoenzima, que puede estar muy intimamente ligada a ella (en cuyo caso recibe el nombre de GRUPO PROSTETICO), o ligada de manera dbil, llamandose entonces COENZIMA.

Su funcin es ceder y recibir parte de los productos de la reaccin enzimtica4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero25cofactoresTipos de Cofactores:Cofactores metlicos: Fe+2, Cu+2, K+, Mg+2, Mn+2, etc. Centro cataltico primarioPuente para reunir el sustrato y la enzima (complejo de coordinacin)Estabilizante de la enzima en su forma catalticaCofactores orgnicos: Coenzimas (vitaminas)4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero26ESPECIFICIDAD DE ACCION ENZIMATICALas enzimas son altamente especficas en cuanto a su sustrato y a la reaccin que catalizan, pudiendo solo actuar sobre una reaccin qumica.

Su especificidad depende de las caractersticas de su SITIO ACTIVO (regin de la enzima por donde se une al sustrato) la cual va en funcin de las cadenas de aa integrantes4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero27Especificidad enzimaticaEspecificidad Optica: algunas enzimas actan especificamente sogre la forma L o D de su sustrato. Ej.: la dipeptidasa intestinal solo acta sobre la forma L de la leuciglicina

Especificidad de Grupo: se refiere a la especificidad respecto a la accin que ejerce la enzima sobre enlaces entre molculas.4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero28ACTIVIDAD ENZIMATICALas enzimas actan de acuerdo a la siguiente secuencia:

ENZIMA + SUSTRATO ENZIMA-SUSTRATO ENZIMA + PRODUCTO

Las enzimas catalizan las reacciones qumicas debido a que contienen grupos funcionales ricos en electrones, pudiendo donar o recibir un par de ellos a un tomo vecino para as favorecer la velocidad de la reaccin.4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero29

UNIDADES DE LA ACTIVIDAD ENZIMATICAViene determinada por la velocidad de la reaccin catalizada

Se puede expresar en diferentes unidades:UNIDAD INTERNACIONAL DE ACTIVIDAD ENZIMATICA: cantidad de enzima que cataliza 1 uMol de sustrato por minuto bajo condiciones definidas.

KATAL (kat): cantidad de enzima que cataliza 1 uMol de sustrato por segundo bajo condiciones definidas. 1 kat = 6 x 107 UI

ACTIVIDAD ESPECIFICA: nmero de unidades de enzima por mg de protena

ACTIVIDAD MOLECULAR (nmero de recambio): nmero de molculas de sustrato transformado por minuto por unidad de enzima

4/23/201430SITIO ACTIVOEs el area especfica de la molcula de enzima donde ocurre su unin con el sustrato.

Estructuralmente, el sitio activo exige dos condiciones:Que el sustrato posea el enlace especfico que puede atacar la enzimaQue el sustrato tenga un grupo funcional que se ubique y una a la enzima haciendo accesible el enlace sobre el que la misma actuar4/23/201431ENERGIA DE ACTIVACION Y ESTADO ACTIVOENERGIA DE ACTIVACION: Cantidad de energa (caloras) necesaria para que 1 mol de enzima alcance su estado de activacin a condiciones determinadas.

ESTADO ACTIVO: estado rico en energa a partir del cual se produce la reaccin.

El mecanismo de accin de las enzimas es bajar la energa de activacin4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero32ENERGIA DE ACTIVACION

4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero33CINETICA ENZIMATICAEs la rama de la Enzimologa que estudia la velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas.

El estudio de lacinticade una enzima permite explicar los detalles de su mecanismo cataltico, su papel en elmetabolismo, cmo es controlada su actividad en laclula y cmo puede ser inhibida su actividad porfrmacos o venenos o potenciada por otro tipo de molculas.

4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero34Velocidad de reaccion 4/23/201435

Interaccion enzima-sustrato

4/23/2014Prof. Ana Ma. Camero

36cinetica DE MICHAELIS-MENTENOcurre una reaccin qumica bimolecular entre la E y el S para formar ESSeguidamente ocurre una reaccin unimolecular en la que ES d origen a E y P

A bajas concentraciones de S, la E est en equilibrio continuo con ESSi aumenta [S], aumenta [ES] a expensas de [E], desviando la reaccin a la derecha hasta que la