Enzima Alum

5/9/2018 Enzima Alum - slidepdf.com

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E N Z I M A S



E + S SE E + P



SUSTRATO: COMPUESTO CUYA TRANSFORMACIÓNQUÍMICA ES CATALIZADA POR LA ENZIMA.

(Molécula sobre la cual actúa la enzima)

+ +

SUBSTRATOSUBSTRATO

ENZIMAENZIMA

PRODUCTOSPRODUCTOS

ENZIMAENZIMA

Una enzima es un catalizador proteínico.

Es una sustancia que altera la velocidad de una reacción química



Características :

� La mayoría están constituidas X+100 aa

� Disminuyen la energía de activación; de tal f orma que f acilitan el inicio de la reacción.

� Se requieren en cantidades mínimas.� Alta especif icidad

� Pueden ser regulables o alostericas.

� Susceptibles a ser inhibidas al disminuir o aboliar su actividad X1/2 de diversas sustancias.

� Modif icar la estructura quí mica del sustrato según eltipo de reacción que catalicen.



SITIO ACTIVO

Es una porción pequeña de la proteína

completa, El sitio activo es el responsable de

la unión con el sustrato para catalizar su

transf ormación en productos.

Además de sitio activo, catalítico o isostérico algunas

enzimas poseen un sitio regulatorio o alostérico

El cual no se encuentra en el sitio activo,

sino en cualquier otra parte de la proteina



Características:

� Tamaño / relativamente pequeño.

� Forma / Tridimensional

� Unión / El S se une a las E por f uerzas débiles.� Interacción / SA + S se f orma un complejo muy

compacto

� Especif icidad



La porción proteíca

Es inactiva

El cofactor

Actúan como transportadores eventuales de

átomos específicos o de grupos funcionales



E: PM 100000, 7 nm Ø

S: PM 250, 0.8 nm Ø

Cofactor

Orgánico:

CoenzimasNAD,FAD,CoASH.

Orgánico:

CoenzimasNAD,FAD,CoASH.

Inorgánico:Fe2+, Mn2+, Zn2+,etc.

Grupo ProstéticoGrupo Prostético



Enzimas que requierenelementos inorgánicos

Citocromo oxidasaCatalasa, peroxidasa

Fe2+, Fe+,

Citocromo oxidasa Cu2+

DNA polimerasa

Anhídrasa carbónicaAlcohol deshidrogensa

Zn2+

Hexoquinasa

Glucosa 6-fosfatasa

Mg2+

Arginasa Mn2+

Piruvato quinasa K+, Mg2+

Ureasa Ni2+

Nitrato reductasa Mo2+



� Las enzimas corresponden a 2 clases

generales, algunas son PROTEINAS SIMPLESque solo contienen residuos de aa. ( ej. E.

digestivas tripsina, quimiotripsina y elastasa);

y otras son PROTEINAS COMPLEJAS que contienen residuos de aa y un cof actor no aa.



1. Oxidorreductasas

2. Transferasas

3. Hidrolasas

4. Liasas

5. Isomerasas

6. Ligasas

Clasificación en basa a su función:



Enzimas:

No. Clase Tipo de reacciónque catalizan

Ejemplo

1 Oxidorreductasas De óxido reducción(transferencia de e-)

Deshidrogenasas

PeroxidasaOxidasas

OxigenasasReductasas

Reducción: ganancia de electrones (hidrógeno o pérdida de oxígeno)

Oxidación: pérdida de electrones (hidrógeno o ganancia de oxígeno).

La Oxidación y la Reducción son reacciones acopladas (REDOX)



Si una molécula se reduce, tiene que haber otra que se oxide

1. Oxido-reductasas

( Reacciones de oxido-reducción).



Enzimas:

No. Clase Tipo de reacción que

catalizan

Ejemplo

1 Oxidorreductasas De óxido reducción (transferencia dee-)

Deshidrogenasas

Peroxidasa Oxidasas

Oxigenasas

Reductasas

2 Transferasas Transferencia de grupos KinasasTransaminasas



2. Transferasas(Transferencia de grupos funcionales)

grupos aldehídos

grupos acilos

grupos glucosilos

grupos fosfatos (kinasas)

SuccinatoDeshidrogenasa

Citocromo c oxidasa.



No. Clase Tipo de reacción quecatalizan

Ejemplo

1 Oxidorreductasas De óxido reducción (transferencia de e-)

Deshidrogenasas

Peroxidasa Oxidasas

Oxigenasas

Reductasas

2 Transferasas Transferencia de grupos Kinasas

Transaminasas

3 Hidrolasas

Desdoblan un enlace de unamolécula de agua (lisis por agua) con la formación dedos productos.

Pirofosfatasa

Tripsina

Aldolasa

Enzimas:



Transforman polímeros en monómeros.Actúan sobre:

3. Hidrolasas(Reacciones de hidrólisis)

enlace ésterenlace glucosídicoenlace peptídicoenlace C-N




Ejemplo


Deshidrogenasas

Peroxidasa Oxidasas

Oxigenasas

Reductasas


Transaminasas

3 Hidrolasas Desdoblan un enlace de unamolécula de agua (lisis por agua) con la formación de dosproductos.

Pirofosfatasa

Tripsina

Aldolasa

4 Liasas Cataliza el rompimiento de unenlace covalente o suformación

(Sintasas)

Descarboxilasapirúvica

Enzimas:



4. Liasas(Adición a los dobles enlaces)

Entre C y C

Entre C y O

Entre C y N




Ejemplo


Deshidrogenasas

Peroxidasa Oxidasas

Oxigenasas

Reductasas


Transaminasas

3 Hidrolasas Desdoblan un enlace de una moléculade agua (lisis por agua) con laformación de dos productos.

Pirofosfatasa

Tripsina

Aldolasa

4 Liasas Cataliza el rompimiento de un enlacecovalente o su formación

(Sintasas)

Descarboxilasapirúvica

5 Isomerasas Transferencia de grupos enel interior de las moléculaspara dar formas isómeras

Mutasas

Epimerasas

Racemasas

Enzimas:



5. Isomerasas(Reacciones de isomerización)




Ejemplo

1 Oxidorreductasas De óxido reducción (transferencia de e-)DeshidrogenasasPeroxidasa OxidasasOxigenasasReductasas

2 Transferasas Transferencia de grupos funcionales deuna molecula a otra.

KinasasTransaminasas

3 Hidrolasas Desdoblan un enlace de una molécula deagua (lisis por agua) con la formación de

dos productos.

PirofosfatasaTripsina

Aldolasa4 Liasas Cataliza el rompimiento de un enlace

covalente o su formación

(Sintasas)Descarboxilasa pirúvica

5 Isomerasas Transferencia de grupos en elinterior de las moléculas para dar formas isómeras

Mutasas

Epimerasas

Racemasas

6 Ligasas Formación de enlaces C-C,

C-S, C-O y C-N. Mediante

reacciones de condensación,

acopladas a la ruptura del ATP

Sintetasas

Enzimas:



6. Ligasas(Formación de enlaces, con aporte de ATP)

Entre C y O

Entre C y S

Entre C y N

Entre C y C



CINETICAE N Z I M A T I C A



� Es el estudio de las velocidades de las reacciones catalizadas por enzimas.

� Como las reacciones catalizadas por enzimas son saturables, la velocidad de catálisis no muestra un comportamiento lineal en una gráf ica al aumentar la concentración de sustrato.

Mecanismo de unión de único sustrato para una reacción enzimática.

k1, k-1 y k2 son las constantes cinéticas para cada una de las etapas

de la reacción.



� La velocidad de la reacción va aumentando a medida que aumenta la concentración de sustrato hasta que

la enzima se satura.� La reacción catalizada por una enzima utiliza la

misma cantidad de sustrato y genera la misma cantidad de producto que una reacción no catalizada.



� Si la velocidad inicial de la reacción se mide a una determinada concentración de sustrato (representado como [S]), la velocidad de la reacción (representado como V)

aumenta linealmente con el aumento de la [S], Sin embargo, cuando aumentamos la [S], la enzima se satura de sustrato y alcanza su velocidad máxima (Vmax), que no sobrepasará en ningún caso, independientemente de la [S].



INHIBICIÓNENZIMÁTICA



Los inhibidores enzimáticos son moléculas que

reducen o anulan la actividad enzimática. Estos

inhibidores pueden unirse a las enzimas de f orma

reversible (la desaparición del inhibidor restaura la

actividad enzimática) o irreversible (el inhibidor

inactiva permanentemente a la enzima).



Inhibidores reversibles

� Los inhibidores reversibles se unen a las

enzimas mediante interacciones no

covalentes tales como los puentes de

hidrógeno, las interacciones hidrof óbicas y los enlaces iónicos.

� Los enlaces débiles múltiples entre el

inhibidor y el sitio activo se combinan

para producir una unión f uerte y

especí f ica.



± Existen tres tipos de inhibidores reversibles. Se

clasif ican en base al ef ecto producido por la

variación de la concentración del sustrato de la

enzima en el inhibidor.

� Inhibición competitiva,

� Inhibición mixta,

� Inhibición no competitiva



� El sustrato y el inhibidor no se pueden unir a la misma enzima al mismo tiempo.

� Esto generalmente ocurre cuando el inhibidor tiene af inidad

por el sitio activo de una enzima en el que también se une elsustrato; el sustrato y el inhibidor compiten para el acceso alsitio activo de la enzima.

� Este tipo de inhibición se puede superar con concentraciones

suf icientemente altas del sustrato, es decir, dejando f uera de competición al inhibidor.

� El sustrato supera el ef ecto del inhibidor y por eso se llama competitivo.

INHIBICION COMPETITIVA



� Se produce cuando una molécula o un ion pueden unirse a un segundo lugar de una superf icie enzimática (no en el sitio activo).

� Un inhibidor no competitivo puede ser una molécula que no se perece al sustrato en lo

absoluto, sino que tiene una f uerte af inidad por un segundo lugar de unión.

INHIBICION NO COMPETITIVA



La presencia del

inhibidor hace que la

f ormacion del

producto sea mas

lenta



INHIBICION MIXTA� El inhibidor se puede unir a la enzima al mismo tiempo que el

sustrato (E-S). Sin embargo, la unión del inhibidor af ecta la unión del sustrato, y viceversa.

� Este tipo de inhibición se puede reducir, pero no superar al

aumentar las concentraciones del sustrato. Aunque es posible que los inhibidores de tipo mixto se unan en el sitio activo, este tipo de inhibición resulta generalmente de un ef ecto alostéricodonde el inhibidor se une a otro sitio que no es el sitio activo de la enzima.

� La unión del inhibidor con el sitio alostérico cambia la conf ormación (es decir, la estructura terciaria o la f orma tridimensional) de la enzima de modo que la af inidad del sustrato por el sitio activo se reduce.



� Algunas sustancias se combinan de f orma covalente con las enzimas y las inactivan de manera irreversible.

� Un inhibidor enzimático irreversible reacciona con una enzima y f orma un complejo estable.

� Casi todos los inhibidores irreversible son sustancias toxicas, naturales sinteticas (cianuro, penicilina). En la mayoria de los

casos estas sustancias reaccionana con algun grupo f uncionaldel sitio activo para bloquear el lugar del sustrato o para dejarlo cataliticamente inactivo.

Inhibidores Irreversibles



Aplicaciones de los inhibidores

� Los inhibidores enzimáticos pueden ser encontrados en la naturaleza, pero también son diseñados y producidos como parte de la f armacología y la bioquí mica.

� Los venenos naturales son a menudo inhibidores enzimáticos que han evolucionado para def ender a una planta o animalcontra sus depredadores. Estas toxinas naturales incluyen algunos de los compuestos más venenosos conocidos hasta hoy.

� Los inhibidores artif iciales son a menudo usados como medicamentos, pero también existen algunos utilizados como insecticidas (como el malathion), herbicidas (como elglif osato) o desinf ectantes, (como el triclosán).



Transformaciónde Alimentos

FermentacionesQuesosVinos

Medicina Transaminasas

IndustriaQuímica Penicilina

Agricultura hyzobium



FACTORES QUE AFECTAN LA ACTIVIDAD ENZIMATICA



Factores f ísico

y Temperatura: las enzimas son sensibles a la temperatura pudiendo verse modif icada su actividad

por este f actor. Los rangos de temperaturas óptimos

pueden llegar a variar sustancialmente de unas

enzimas a otras. Normalmente, a medida que aumente la temperatura, una enzima verá

incrementada su actividad hasta el momento en que

comience la desnaturalización de la misma, que dará

lugar a una reducción progresiva de dicha actividad.



y pH: el rango de pH óptimo también es muy

variable entre dif erentes enzimas. Si el pH del

medio se aleja del óptimo de la enzima, esta

verá modif icada su carga eléctrica al aceptar o

donar protones, lo que modif icará la

estructura de los aminoácidos y por tanto la

actividad enzimática.



Pepsina 1.5

Tripsina 7.7

Catalasa 7.6

Arginasa 9.7

Fumarasa 7.8

Ribonucleasa 7.8

E

nzima pH óptimo



Mamíferos 37

Bacterias y algas aprox. 100

Bacterias Árticas aprox. 0

E

nzima Temp. Ópt. (oC)

Bacterias en muestra de hielo antigua



y Concentración salina: al igual que en los casos anteriormente mencionados, la concentración de sales del medio es crucial para una óptima

actividad enzimática. Una elevada concentración o una ausencia de sales en elmedio pueden impedir la actividad enzimática, ya que las enzimas precisan de

una adecuada concentración de iones para mantener su carga y su estructura.



Estructuraglobular

Hervir con HCl

Tripsina

Temperatura elevada pH extremo

Funcionalidad Inactiva



CONTRIBUYENA INCREMENTAR

LA VELOCIDADDE LAS ENZIMAS

Factores quí micos:



MECANISMOS CATALITICOS

Catálisis es un proceso en el que aumenta la velocidad a la que una reacción se aproxima alequilibrio.

1.- Acido-básico2.- Covalente

3.- Iones metálicos

4.- Electroestático

5.- Orientación y aproximación6.- Complejo en estado de transición



1.- Catálisis Acido-básico

� En este proceso la transf erencia de un donador de protones disminuya la energía

libre del estado de transición de una reacción.

� Utilizada por la mayoría (esteres, péptidos, grupos f osf ato,

carbonilo)



2.- Catálisis Covalente

� Consiste en la f ormación de un enlace

covalente de transición sustrato-catalizador.



3.- Iones metálicos

� Pueden actuar por unión al sustrato y orientación de los mismos para la reacción, y pueden estabilizar al sustrato en f orma electrostática.

� Los metales pueden interactuar con el agua promover la

reacción de grupos hidroxilo. Actúan en gran medida igual que un protón.

� Los metales pueden tener cargas mayores y por eso a

veces se llaman superácidos.



4.- Electroestático

� El sitio activo de la enzima se comporta como

una constante dieléctrica (solvente no polar),

por lo que la interacción electrostática es

mucho mas f uerte que la que se puede establecer en solución acuosa.



5.- Orientación y aproximación

� Si se utiliza la PROXIMIDAD y la ORIENTACION,

los sustratos pueden unirse de tal manera que

los residuos de aa catalíticos de las enzimas

estén cerca de los átomos y enlaces del

sustrato que va a suf rir el cambio.



La unión de los sustratos puede producir un cambio de conf ormación en la enzima denominado AJUSTE INDUCIDO (una

mano con guante son complementarios).

Los cambios en la conf ormación pueden TENSAR o

DISTORSIONAR al sustrato y promover la f ormación del estadode transición.

6.- Complejo en estado de transición



REGULACIONDE LA

ACTIVIDADENZIMATICA



La cantidad de una enzima puede alterarse si se aumenta o disminuye su síntesis o degradación.

INDUCCION enzimática se ref iere a incremento de la biosíntesis de la enzima, y REPRESION signif ica

disminución en la biosíntesis de la enzima.



En f unción de su capacidad intrínseca para

ser regulables o no, las enzimas se pueden

dividir en dos grupos:

A) Enzimas alostéricas

o regulables.

B) Las enzimas isostéricas.

1.- Activación alostérica

2.- Inhibición alostérica



A) Enzimas alostéricas o regulables .

Presentan además de un sitio activo o

isostérico, otros sitios no catalíticos oalostéricos, capaces de aceptar moléculas

interaccionantes que ejercen un ef ecto regulador

sobre el sitio activo, al modif icar las características esteroisoméricas de la proteína y como consecuencia

del sitio activo.

)



A) Enzimas alostéricas o regulables .

La regulación puede ser de dos tipos:

1.- Activación alostérica: mecanismo por el cual la enzima aumenta su actividad por el sustrato (disminuye su Km), así como su velocidad de catálisis.

2.- Inhibicion alostérica: en la que habla de ef ectos negativos y el tipo de respuesta implica una modif icación en la proteína que de cómo resultado una disminución en la velocidad reacción o en la af inidad por el sustrato (aumentode la Km).



B) Las enzimas isostéricas

A dif erencia de las alostéricas, no son regulables por moléculas diferentesde su sustrato o productos de la reacción que catalizan.

También se conocen como enzimas de equilibrio, ya que mantienen un porcentaje dado de sustrato y producto, por lo que tienen una participación importante en la regulación de vías metabólicas.

Las enzimas de no equilibrio o alostéricas catalizan una reacción dada independientemente de la concentración de sustratos o productos.

Función fundamental es mantener una concentración dada de

productos y de sustrato, lo que permite un aporte adecuado

de productos a las enzimas subsecuentes.



V

IMPORTANCIACLINICA

DE LASE N Z I M A S



� La mayor parte de las enzimas encontradas en

el suero no realizan una f unción f isiológica en

el mismo, sino que son liberadas a la

circulación durante el intercambio normal de

los tejidos.

TRANSAMINASAS



TRANSAMINASAS� La transaminasa glutámica (GOT), o Aspartato

aminotransferasa (AST), cataliza la transferencia reversibledel grupo amino del glutamato al oxalato para formar a-cetoglutamato y aspartato.

� La SGOT se encuentra elevada en enf ermedades del hígado y después de inf arto al miocardio.

� La concentración en suero tiene valor diagnostico, puede estar elevada en pacientes con cirrosis y enf ermedad hepática obstructiva (+5) o muy elevada en casaos de hepatitis viral (+25).



FOSFATASAS� La fosfatasa es una enzima clasif icada dentro de las

hidrolasas. Las fosfatasas alcalinas son enzimas que se encuentran presentes en casi todos los tejidos del organismo, siendo particularmente alta en huesos, hígado, placenta, intestinos y riñón .

� Tanto el aumento, así como su disminución en plasma tienen signif icado

clínico. Las causas de un aumento de FAL:� Enf ermedad ósea de Paget, obstrucciones hepáticas, hepatitis,

hepatotoxicidad por medicamentos y osteomalacia.

� Además hay elevación fisiológica de la fosfatasa alcalina durantela adolescencia que se asocia a crecimiento del esqueleto.

(Procedimientos odontológicos)



� La fosfatasa acida (pH optimo 5-6)es una

enzima lizosomica. La elevación ocurre en

carcinomas metastáticos de la próstata.



AMILASA� Cataliza la hidrólisis del almidón y del

glicógeno. La amilasa es producida por elpáncreas y las glándulas salivales y se eleva durante la pancreatitis aguda.

� El la pancreatitis ocurre dolor abdominal y elevación de la amilasa. Puede haber elevaciones moderadas de la amilasa con inflamación de las glándulas salivales como en las paperas.



DESHIDROGENASA

� La lactato deshidrogenasa es una enzima catalizadora que se encuentra en muchos tejidos del cuerpo, pero su presencia es mayor en el corazón, hígado, riñones, músculos, glóbulos rojos, cerebro y pulmones.

� Corresponde a la categoría de las oxidorreductasas, dado que cataliza una reacción redox, en la que el piruvato es reducido a lactato gracias a la oxidación de NADH a NAD+.

� Esta enzima puede estas elevada después de infarto almiocardio y durante muchas enfermedades del hígado. Su

actividad también puede aumentar durante la anemiahemolítica cuando los eritrocitos se degradan masrápidamente que lo normal.



� Dado que la enzima también puede catalizar la oxidación del hidroxibutirato, ocasionalmente es conocida como Hidroxibutirato Deshidrogenasa (HBD).

� La enzima parece en la mayor parte de las células humanas. La actividad de la HBD se eleva después del inf arto al miocardio y esta elevación es posterior a la de CPK (Creatinfosfokinasa) y la SGOT(transaminasa glutámica).

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