BIOQUIMICA II: enzimas

BIOQUIMICA II: enzimas gy Marianna-ZanniPuIgar OcopaTR 12, 2015 12 pagos Tema 2 Bioqu[mica II ENZIMAS Son sustancias biológicas (PROTEINAS) que catalizan las reacciones químicas de los seres vivos, favoreciéndolas para que se produzcan rápida y espontáneamente en las condiciones fisiológicas de pH, temperatura y presión. NO SE ALTE-RAN durante el proceso (no se consumen) y actúan sobre sustratos MUY ESPECIFICOS. Su alta especificidad de sustrato las diferencia de los catalizadores inorgánicos. La catálisis química es la descom osición de sustancias complejas PACE 1 12 presencia de ciertos Sv. e to View nut*ge COMPONENTES DE CATALISIS QUIMICA SUSTRATO: sustancia química sobre la que se actúa o que se descompone. SITIO ACTIVO: hendidura o bolsillo de aminoácidos de la enzima. Lugar de union con el sustrato. PRODUCTO: sustancia quimica simple que se forma durante la catálisis. COFACTORES O COENZIMAS: sustancias químicas orgánicas no proteicas y de bajo peso molecular, que se unen a las enzimas, favoreciendo su actividad . Muchos son vitaminas o sus derivados y metales como Fe*+, Zn++, Mg++, Ca+*.

CATALISIS Si el cofactor de una Enzima se une a ésta por un enlace covalente, será llamado GRUPO PROSTETICO, a Entropía sea negativa y propiciar la formación de productos a partir de

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los sustratos, los cuales se les unen en su sitio activo para facilitar la catállsis. para tratar de explicar esto, existen 2 modelos: FISHER: llave – cerradura * KOSHLAND: ajuste inducido MECANISMO DE FISHER Fisher explicó la especificidad de las enzimas por un sustrato con su modelo llave – cerradura, en el cual, las enzimas se unen a los sustratos en su sitio activo, pero no explica totalmente la catálisls química.

MECANISMO DE KOSHLAND Koshland explica la catálisis química por una distorsión que sufren la enzima y los sustratos en su onformación, donde la enzima induce a los sustratos a adoptar una configuración parecida al estado de transición o de orientación adecuada, lo que aumenta su reactividad y permite la formación de los productos y el regreso de la enzima a su conformacón habitual para iniciar un nuevo ciclo. TIPOS DE ENZIMAS Las enzimas se pueden clasificar según su especificidad según su acción y sustrato. 1-.

La nomenclatura sistemática nos informa acerca de la acción especifica y los sustratos sobre los que actúa determinada enzima. El nombre de cada enzima consta de 3 partes, donde se menciona: A-. Sustrato preferente B-. Tipo de acción realizada C-. Terminación ASA 2 OF V ISOCITRATO DESHIDROGENASA Esta enzima le elimina hidrógenos al isocitrato 2-. Según la comisión enzimática, cada enzima puede ser clasificada e identificada por un código numérico que se encabeza con las letras EC, seguidas de 4 números separados por puntos, donde el ler NUMERO indica la clase a la que pertenece la enzima, el 2do.

NUMERO nos dice la subclase de cada grupo, el 3er. Y el 4to. NUMEROS se refieren a los grupos específicos que intervienen en la reacción. Ejemplo: ATP GLUCOSA TRANSFERASA o EC2. . 1. 2 El 2 es clase transferasa, el 7 fosfotransferasa, el 1 aceptor del grupo OHy el 2 es la glucosa quien lo hace. 3-. Según su acción catalítica pueden existir 6 clases de enzimas: GRUPO 1: OXIDOREDUCTASAS: catalizan reacciones de oxidoreduccion. ACOOH 4 A + BCOOH AB H20 AOH + BH AH2 + B A + BH2 GRUPO 2: TRANSFERASAS: transfieren grupos funcionales excepto el H. GRUPO 3: HIDROLASAS: realizan hidrólisis 4-. CLASE 4: LIASAS: catalizan las rupturas 5-.

CLASE 5: ISOMERASAS: catalizan las isomerizaciones Glucosa-6-P — -O Fructosa-6-P 6-. CLASE 6 LIGASAS: se encargan de unir sustratos Piruvato C02 OXALACETATO V PROPIEDADES importancia y se relacionan con los cambios conformacionales de las enzimas: pH, temperatura y la presencia de cofactores. pH: los grupos químicos ionizables proteínicos como: COOH, NH2 y los de la cadena lateral R de los aminoácidos pueden poseer cargas eléctricas +, – o ser neutras, según el pH del medio. Se conoce un rango óptimo de acción de las enzimas entre pH 5 y 9, sin embargo, cada una de ellas es única y posee su pH óptimo.

TEMPERATURA: los aumentos de temperatura importantes desconfiguran la proteína por desnaturalización y uptura de los enlaces primarios. La disminución de la temperatura solo realiza el efecto de manera reversible. El rango óptimo de acción enzimática es entre 25 y 42 0C COFACTORES: por transferencia de grupos reactivos el efecto de su presencia se asemeja a la de pH INHIBIDORE S química que puede Un Inhibidor es una sustancia parecerse o no al sustrato específico de cada enzima y que impide que se de la reacción enzimática de manera reversible o irreversible, dependiendo de su carácter y sitio de acción.

La inhibición y la inducción enzimática juegan un papel mportante en la regulación de las vías metabólicas y en la farmacocinética de las drogas, ya que regulan ciertas actividades enzimáticas. Los compuestos considerados pueden ser venenos, fármacos, conservantes alimenticios, entre otros. 40F estructural que poseen con éste, así impiden temporalmente que exista unión enzimasustrato y por ende, la formación de producto. 2-. COMPETITIVA-IRREVERSIBLE-: LOS inhibidores ocupan en forma permanente el sitio activo de la enzima, ya que establecen enlaces covalentes con ella y no se separan del sitio activo.

TIPOS DE INHIBICION 3-. ACOMPETITIVA: el inhibidor se une al complejo enzima-sustrato e impide su separación, por lo que no se forma el producto. Puede ser reversible y el inhibidor no tiene parecldo alguno con el sustrato. 4-. NO COMPETITIVA: el inhibidor tampoco tiene parecido al sustrato y se une a la enzima libre o al complejo enzima-sustrato. Modifica la conformación de la enzima y al cambiar su configuración, impide su acción catalítica y la formación de producto. -, POR RETROALIMENTACION: los productos que se forman en etapas tempranas de las rutas metabólicas actúan como inhibidores de la enzima REGULACION ENZIMATICA Todas las rutas metabólicas catalizadas por enzimas se organizan en secuencias, donde los productos finales de una reacción suelen actuar como sustratos de las siguientes y también como reguladores a la vez, para: 1-, Mantener un estado ordenado estructural y funcional de las células, evitando la pérdida de recursos (ahorro). 2-. Conservar la energía a través del consumo de nutrientes que aportan los s OF energéticos temperatura.

La regulación enzimática se puede dar por: 1-. FACTORES GENETICOS: se produce un aumento en la síntesis de determinados sistemas enzimáticos, para metabolizar a ciertos sustratos. El uso de fármacos induce a nivel hepático a las enzimas para favorecer la biotransformación de agentes terapéuticos 2-. MODIFICACION COVALENTE: existen enzimas que pueden pasar de una forma activa a menos activa o viceversa al unirse covalentemente a un grupo químico de pequeño tamaño como el fósforo. También puede suceder que se libere ese mismo grupo y con ello, se regule la acción de la enzima.

En las vías degradativas del metabolismo, la forma fosforilada de las enzimas es la más activa, mientras que en las vías biosintéticas, la forma más activa es la no fosforilada. -. REGULACION ALOSTERICA: se usa por las células para responder a variaciones en las condiciones intracelulares. Se considera un control que ejercen sobre la actividad catalítica de las enzimas sustancias de bajo peso molecular llamados MODULADORES ALOSTERICOS, que poseen poca o ninguna semejanza estructural con el sustrato o con la coenzima propia de cada enzima.

Según el modelo concertado, en cada enzima existe una zona R (relajada) que resulta más activa que la zona T (tensa). 6 OF V favoreciendo la actividad de la enzima. Los Moduladores Alostéricos Inactivos o Efectores Negativos on sustancias que favorecen la zona T de la enzima, disminuyendo su actividad catalítica y actúan sobre sitios diferentes al sitio activo. La combinación de ambos casos logra la regulación de la actividad enzimática según las condiciones intracelulares lo requieran. 4-.

POR RETROALIMENTACION NEGATIVA: comentada antenormente, los productos de las rutas metabólicas, inhiben la acción enzimática 5-. POR COMPARTIMENTALIZACION: estrategias celulares de asociación de sistemas multienzimáticos, hormonales, de liberación de productos por la membrana celular, que actúan como segundos ensajeros, complementando o favoreciendo la acción de diversas enzimas 6-. HORMONAS: Adrenalina e Insulina son importantes en la regulación enzimática, ya que favorecen o inhiben algunas rutas metabólicas según las necesidades energéticas del individuo.

Otras hormonas parecen tener algun efecto importante, tales como el glucagón. ASPIRINA: inhibe la ciclooxigenasa y produce bloqueo en la producción de prostaglandinas PENICILINA: inhibe la transpeptidasa bacteriana y formación de la pared celular, produciendo lisis ALOPURINOL: inhibe la xantinooxidasa y reduce la síntesis de ácido úrico. REGULACION ENZIMATIC 7-. ISOENZIMAS: existen e nción deshidrogenasa presenta isoenzimas en músculo y corazón. B-. Compartimiento celular: Malato deshidrogenasa es diferente en cltoplasma y mitocondrias.

C-. Desarrollo del individuo: enzimas de la glucólisis fetal son diferentes a las de los adultos. SISTEMAS MULTIENZIMATICOS Son grupos de enzimas(3) y coenzimas (5) que actúan coordinadamente, suavemente y sin reacciones secundarias para conseguir un ahorro de funcionamiento y energía importante. Juegan un papel importante en procesos de biotransformaclón y excrecón de agentes terapéuticos y óxicos orgánicos sin efectos colaterales, especialmente en hígado. De ellos depende la eficacia terapéutica.

Un ejemplo importante es el sistema PIRIJVATO DESHIDROGENASA, el cual interviene en la oxidación del Piruvato a Acetil COA, que se da en 6 reacciones diferentes IMPORTANCIA DE LAS ENZIMAS Además de mantener las condiciones de la vida en tiempos apropiados, las enzimas pueden ser utilizadas como marcadores de enfermedades. Por su presencia solo en tejidos especializados y específicos su determinación puede asociarse con procesos de desorden metabólico y corregirse, haciendo el eguimiento.

LDH (músculo)aumentada Indica un ataque cardiaco y daño a los tejidos; CK (cerebro, corazón y músculo) aumentada puede indicar un ACV, tumor cerebral y ataque cardiaco; ACE (controla impulsos nerviosos) se afecta por uso de plaguicidas y se utiliza en es del agro. 8 OF V información directa acerca del metabolismo, mecanismos de acción, especificidad, inhibidores, sustratos y la regulación de las vías metabólicas. La cinética de la reacción o curva de avance, se obtiene siguiendo la velocidad de aparición del producto o de la desaparición del sustrato en función del tiempo.

Acá se mide el efecto de la concentración de un sustrato sobre la velocidad de la reacción, manteniendo la enzima constante. CINETICA ENZIMATICA Michaelis y Menten tratan de explicar la relación entre la velocidad inicial y concentraclón inicial indicando que las reaccione químicas ocurren en 2 etapas: 1-. Se forma el complejo E-S y 2-. Se forma el producto y se libera la enzima En cada paso de la reacción existe una constante cinética individual de Velocidad de esa parte de la reacción. Kl : constante de formación del complejo ES K2: constante de disolución del complejo ES

K3: constante de formación del producto Por lo que V 1— Kl formación Q (ES) disolución V3= K3 (ES) liberación La concentración de la enzima es constante a lo largo de toda la reacción ET = E (libre) + ES(compIejo enzima-sustrato) CINÉTICA ENZIMATICA De la fórmula anterior, al despejar E, ésta será igual a ET ES, y VI Kits Esta cinética adopta la hip do despejar la K, obtenemos un valor llamado Km o constante de michaelis menten, que significa concentración del sustrato a la cual la velocidad de la reacclón es la mitad de la máxima, siendo ésta la que se lcanzaría cuando todas las enzimas disponibles están unidas al sustrato Km nos indica la cantidad de sustrato que debe usarse para medir la Vmáx de una reacción GRAFICA DE LA ECUACION Se representa el efecto de la concentración del sustrato sobre la velocidad de la reacción. La Vmáx es la velocidad máxima y Km concentración del sustrato donde la velocidad es la mitad de la máxima.

En B, la mitad de las moléculas de enzima están saturadas de sustrato y en C, la saturacion es completa, por lo que si se agrega más sustrato no habrá reacciona REACCIONES DE PRIMER ORDEN Y ORDEN O A concentraciones de sustrato pequeñas, la velocidad de la reacción seré directamente proporcional a la concentración de los reactantes (REACCIONES DE PRIMER ORDEN), pero a concentraciones grandes de sustrato, la velocidad de la reacción es independiente de la concentración de los reactantes (REACCIONES DE ORDEN 0) La actividad enzimática (U) se define como la cantidad de enzima que cataliza la conversión de 1 micromol de sustrato en 1 minuto y la actividad especifica se da por ml de disolución (U/ml). REPRESENTACION DE LINEWEAVER BURK Para determinar gráficam s de Km y 2 Vmáx se utiliza la represe ecíproca que