bioquimica enzimas

ENZIMASENZIMAS

ENZIMASENZIMAS

Proteínas más notables y altamente Proteínas más notables y altamente especializadasespecializadas

Poder catalítico en las reacciones de Poder catalítico en las reacciones de los sistemas biológicos.los sistemas biológicos.

Alto grado de especificidad respecto a Alto grado de especificidad respecto a sus sustratossus sustratos

Aceleran reacciones químicas Aceleran reacciones químicas específicas y funcionan en soluciones específicas y funcionan en soluciones acuosas en condiciones de Ph y acuosas en condiciones de Ph y temperatura estable.temperatura estable.

ENZIMASENZIMAS

En secuencias organizdas catalizan En secuencias organizdas catalizan cientos de reacciones consecutivas cientos de reacciones consecutivas de las rutas metabólicas:de las rutas metabólicas:

DEGRADANDO NUTRIENTESDEGRADANDO NUTRIENTES CONSERVA Y TRANSFORMA ENERGÍACONSERVA Y TRANSFORMA ENERGÍA FABRICA MACROMOLÉCULAS FABRICA MACROMOLÉCULAS

BIOLÓGICAS A PARTIR DE BIOLÓGICAS A PARTIR DE PRECURSORES SENCILLOS.PRECURSORES SENCILLOS.

ENZIMASENZIMAS

ENZIMAS REGULADORES:ENZIMAS REGULADORES: Responden a diversas señales metabólicas Responden a diversas señales metabólicas

cambiando adecuadamente su actividad cambiando adecuadamente su actividad catalítica.catalítica.

A ellos se debe la alta coordinación de los A ellos se debe la alta coordinación de los sistemas enzimáticos manteniendo una sistemas enzimáticos manteniendo una armonía recíproca entre las diferentes armonía recíproca entre las diferentes actividades metabólicas diferentes que actividades metabólicas diferentes que son necesarias para la vida. son necesarias para la vida.

ENZIMASENZIMAS

IMPORTANCIA PRÁCTICAIMPORTANCIA PRÁCTICA Enfermedades genéticamente Enfermedades genéticamente

heredables puede haber deficiencia o heredables puede haber deficiencia o ausencia total de enzimas en los tejidos.ausencia total de enzimas en los tejidos.

Situaciones anormales por Situaciones anormales por hiperactividad enzimática.hiperactividad enzimática.

Medición enzimática en el plasma Medición enzimática en el plasma sanguíneo, eritrocitos o tejido para el sanguíneo, eritrocitos o tejido para el diagnóstico oportuno de enfermedadesdiagnóstico oportuno de enfermedades

Descritos por primera vez a principios del Descritos por primera vez a principios del siglo IX, en estudios sobre digestión de siglo IX, en estudios sobre digestión de carne por secreciones del estómago y la carne por secreciones del estómago y la conversión del almidón en azúcar por la conversión del almidón en azúcar por la saliva y diversos extractos vegetales. saliva y diversos extractos vegetales.

Louis Pasteur concluyó que la Louis Pasteur concluyó que la fermentación del azúcar a alcohol por la fermentación del azúcar a alcohol por la levadura estaba catalizada por fermentos, levadura estaba catalizada por fermentos, a los que denomino ENZIMASa los que denomino ENZIMAS

ENZIMASENZIMAS

ENZIMAS : inseparables de la ENZIMAS : inseparables de la estructura de las células de estructura de las células de levaduras vivas. levaduras vivas. (Pasteur)(Pasteur)

Brucner (1897) Brucner (1897) demostró que los demostró que los extractos de levaduras podían extractos de levaduras podían fermentar el azúcar a alcohol y que fermentar el azúcar a alcohol y que los enzimas intervenían en la los enzimas intervenían en la fermentación separándose de la fermentación separándose de la estructura de células vivas.estructura de células vivas.

ENZIMASENZIMAS

Promoviendo a intentar el aislamiento

de muchos enzimas diferentes y sus

propiedades cataliticas

1929 Summer aislamiento y 1929 Summer aislamiento y cristalizacion de la ureasa. Postulo que cristalizacion de la ureasa. Postulo que todos los enzimas eran proteínas.todos los enzimas eran proteínas.

1930 Northrop John cristalizó la 1930 Northrop John cristalizó la pepsina y la tripsina encontraron que pepsina y la tripsina encontraron que también eran proteínastambién eran proteínas

Haldane: Los llamo ENZIMASHaldane: Los llamo ENZIMAS

ENZIMASENZIMAS

ENZIMASENZIMAS Todos son proteínas excepto un grupo Todos son proteínas excepto un grupo

pequeño de moléculas de RNA pequeño de moléculas de RNA catalítico.catalítico.

Características:Características: Su actividad depende de la integridad de su Su actividad depende de la integridad de su

conformación proteica nativa.conformación proteica nativa. Desnaturalizada o disociada pierde su actividad Desnaturalizada o disociada pierde su actividad

catalíticacatalítica Masas moleculares de 12 000 hasta 1 millonMasas moleculares de 12 000 hasta 1 millon Algunas requieren más que grupos de Algunas requieren más que grupos de

aminoácidos para su función.aminoácidos para su función.

ENZIMASENZIMAS

aa aa aa aa aa aaaa

aa aa aa aa aa aa cofactor

Uno o varios iones inorgánicos

aa aa aa aa aa aa coenzima

Complejo orgánico o metalorgánico

GRUPO PROSTÉTICO

HOLOENZIMA

APOENZIMA o APOPROTEÍNA

COENZIMASCOENZIMAS Actúan como transportadores Actúan como transportadores

transitorios de grupos funcionales transitorios de grupos funcionales específicosespecíficos

Algunas vitaminas son nutrientes Algunas vitaminas son nutrientes orgánicos requeridos en la dieta y son orgánicos requeridos en la dieta y son precursores de coenzimasprecursores de coenzimas

ENZIMASENZIMAS

Transferencia de electrones (iones hidruro o átomos de H)Reacción de transferencia de grupos

Reacciones de hidrólisis (transferencia de grupos funcionales al agua)

Adición de grupos a dobles enlaces o formación de dobles enlaces por eliminación de grupos

Transferencia de grupos dentro de moléculas dando formas isoméricas

Formación de enlaces C-C, C-S. C-O y C-N mediante reacciones de condensación acopladas a la rotura del ATP

Sufren modificaciones por Sufren modificaciones por mecanismos de :mecanismos de : Fosforilación Fosforilación GlucosilaciónGlucosilación Otros procesosOtros procesos

Muchos enzimas utilizan el sufijo “asa” al Muchos enzimas utilizan el sufijo “asa” al nombre de su sustrato o a una palabra nombre de su sustrato o a una palabra que describe su actividad.que describe su actividad.

EJ. EJ. HEXOHEXOQUINQUINASAASAhexosa

fosforila

PIRUVATOPIRUVATO QUINASA QUINASA : fosforila: fosforila

UREAUREASA : SA : hidroliza ureahidroliza urea

DNADNA POLIMERASAPOLIMERASA: cataliza la : cataliza la síntesis de DNAsíntesis de DNA

ENZIMASENZIMAS

FUNCION:FUNCION: pH neutropH neutro Temperatura equilibradaTemperatura equilibrada Ambiente acuosoAmbiente acuoso

Sitio activo

Sustrato:

Molécula fijada en el sitio activo y sobre la que actúa el enzima.

COMPLEJO ENZIMA-SUSTRATO

ENZIMAENZIMA COMPLEJO ENZIMA SUSTRATOCOMPLEJO ENZIMA SUSTRATO

Importancia central en el funcionamiento Importancia central en el funcionamiento enzimáticoenzimático

Punto de partida de la cinética de las Punto de partida de la cinética de las reacciones catalizadas por enzimas reacciones catalizadas por enzimas

ENZIMAS ALOSTÉRICOSENZIMAS ALOSTÉRICOS: : Son de corta estructuraSon de corta estructura Son enzimas que modifican su estructura con el fin Son enzimas que modifican su estructura con el fin

de regular su producciónde regular su producción Tienen múltiples sitios activos. Tienen múltiples sitios activos.

La velocidad de una reacción esta La velocidad de una reacción esta determinada por: determinada por: La concentración de reactivosLa concentración de reactivos Por una constante de velocidad Por una constante de velocidad

representada por Krepresentada por K

S P

V = K [S]

K

CINÉTICACINÉTICA

Estudio de las velocidades de Estudio de las velocidades de reacción enzimática de la forma en reacción enzimática de la forma en que cambian en respuesta a que cambian en respuesta a modificaciones en parámetros modificaciones en parámetros experimentales variables que la experimentales variables que la afectan y a la concentración de un afectan y a la concentración de un sustrato. sustrato.

S PS es una variableV = K

[S]

Punto energético en la que la caída hacia el lado S o P es igualmente probable, fase por la cual debe pasar la molécula que reacciona

Estado basal, energía libre en su forma normal con una cantidad característica constante.

Variación de energía libre estándar (temp. Presión y conc)

ENERGÍA DE ACTIVACIÓN: diferencia entre los niveles de energía del estado basal y del estado de transición, es dependiente de la velocidad. Necesaria para llegar al estado de transición (ENERGÍA LIBRE ESTÁNDAR DE ACTIVACIÓN)

La catálisis aumenta las velocidades de reacción disminuyendo la energía de activación.

Cantidad creciente de sustrato

ECUACIÓN DE MICHAELIS MENTEN

Estudio de la actividad de un enzima en relación con la

concentración del sustrato.

Cantidad de uno de los productos de la reacción liberada de un tiempo dado (actividad de la enzima)

Hipérbola rectangular: contienen la velocidad

límite o velocidad máxima

Valor que trata de alcanzar la curva a medida que se aumenta el sustrato

Punto fijado arbitrariamente en el que la mitad de la velocidad límite corresponde a una concentración específica del sustrato

Se representa habitualmente como KM se denomina

CONSTANTE DE MICHAELIS MENTEN

ECUACIÓN DE MICHAELIS MENTEN

Explica la actividad enzimática, en base a la información de un compuesto de la enzima con el sustrato (complejo enzima sustrato), previamente al ataque del sustrato por la enzima y a la liberación de los productos de la reacción.Km es la concentración de sustrato con la cual se alcanza la mitad de la velocidad limite o velocidad máxima de la reacción.

Relaciones de afinidad entre el sustrato y la enzima.

Km que implica una alta concentración de sustrato que al combinarse con una enzima produzca la mitad de la velocidad máxima quiere decir una baja afinidad E-S

Km que implica una baja concentración de sustrato para alcanzar mitad de la velocidad máxima quiere decir una alta afinidad E-S

Depende de de la existencia física, en la enzima de sitios donde se

absorbe el sustrato para ser activado.

INHIBIDORESINHIBIDORES

INHIBICIÓNINHIBICIÓN : FALTA DE : FALTA DE ACTIVIDAD DE UN SISTEMA ACTIVIDAD DE UN SISTEMA

ENZIMATICO POR ADICIÓN DE ENZIMATICO POR ADICIÓN DE SUSTANCIAS. SUSTANCIAS.

INHIBIDORINHIBIDOR: SUSTANCIA QUE : SUSTANCIA QUE IMPIDE LA REALIZACIÓN DE LA IMPIDE LA REALIZACIÓN DE LA

ACTIVIDAD PROPIA DE LA ACTIVIDAD PROPIA DE LA ENZIMA.ENZIMA.

Los inhibidores pueden ser :Los inhibidores pueden ser : Agentes que desnaturalizan a los enzimas (químicos) Agentes que desnaturalizan a los enzimas (químicos)

aniones o metales pesados como el Zn. aniones o metales pesados como el Zn. Actúan sobre casi todas las enzimas lo que Actúan sobre casi todas las enzimas lo que

demuestra su acción no específica al actuar sobre demuestra su acción no específica al actuar sobre toda la molécula. toda la molécula.

Otras actúan específicamente en determinadas Otras actúan específicamente en determinadas reacciones enzimáticas y también en determinado reacciones enzimáticas y también en determinado sustrato.sustrato.

Por lo anterior de manera general, la inhibición se Por lo anterior de manera general, la inhibición se clasifica en:clasifica en:

INHIBICIÓN COMPETITIVAINHIBICIÓN COMPETITIVA INHIBICIÓ NO COMPETITIVAINHIBICIÓ NO COMPETITIVA

INHIBIDORESINHIBIDORES

1. No permite la formación del complejo enzima sustrato normal

2. Se forma un complejo enzima-inhibidor

3. El inhibidor ocupa el lugar activo de la enzima

4. El complejo inhibidor-enzima no se separa

5. La enzima no tiene acción por el inhibidor por lo tanto queda bloqueada la parte activa de la enzima.

6. El sustrato no puede entrar al lugar activo, que esta ocupado por el inhibidor y de esta manera impide su acción enzimático.

INHIBICIÓN COMPETITIVA

Al añadir el inhibidor la Al añadir el inhibidor la actividad enzimática actividad enzimática disminuye.disminuye.

Si se añaden cantidades Si se añaden cantidades mayores del sustrato natural mayores del sustrato natural de la enzima, nuevamente de la enzima, nuevamente empieza a aparecer actividad empieza a aparecer actividad enzimáticaenzimática

Esta situación representa un Esta situación representa un fenómeno de competencia fenómeno de competencia entre el sustrato natural y el entre el sustrato natural y el inhibidor para ocupar el sitio inhibidor para ocupar el sitio activo de la enzima.activo de la enzima.

La cantidad presente de una La cantidad presente de una sustancia o de otra en el sitio sustancia o de otra en el sitio de la reacción determina si se de la reacción determina si se dirige en un sentido o de otro.dirige en un sentido o de otro.

INHIBICIÓN COMPETITIVA

Se unen en un sitio Se unen en un sitio distinto al sitio activo.distinto al sitio activo.

Pero solo se unen al Pero solo se unen al complejo enzima complejo enzima sustrato.sustrato.

Se unen en un Se unen en un sitio distinto al sitio distinto al sitio activo.sitio activo.

Pero solo se unen Pero solo se unen al complejo al complejo enzima sustrato.enzima sustrato.

Disminuye la Disminuye la VmaxVmax

INHIBICIÓN ACOMPETITIVA

INHIBICIÓN MIXTA

Se unen a sitios Se unen a sitios separados.separados.

Pueden unirse Pueden unirse tanto a E com a tanto a E com a ESES

Afecta tanto a Afecta tanto a Km como a VmaxKm como a Vmax

Enzimas reguladores Enzimas reguladores (alostéricos) (alostéricos)

ENZIMAS QUE TIENEN UN MAYOR EFECTO SOBRE LA ACTIVIDAD GLOBAL DE LA SECUENCIA DE REACCIONES

MUESTRAN UNA MAYOR O MENOR ACTIVIDAD EN RESPUESTA A SEÑALES.

FUNCIONAN A TRAVES DE UNION REVERSIBLE NO COVALENTE DE COMPUESTOS LLAMADOS REGULADORES ALOSTERICOS O EFECTORES ALOSTERICOS. (metabolitos o cofactores)

RETROINHIBICIÓNRETROINHIBICIÓN

IsoenzimasIsoenzimas

Enzimas diferentes Enzimas diferentes según el órgano (tipo según el órgano (tipo celular) que catalizan celular) que catalizan la misma reacción . la misma reacción .

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ISOENZIMASISOENZIMAS

FOSFATASA ALCALINAFOSFATASA ALCALINA

Puede distinguir entre una enfermedad ósea o Puede distinguir entre una enfermedad ósea o hepática especialmente en pacientes en los hepática especialmente en pacientes en los que se sospecha metástasis en el hueso o en que se sospecha metástasis en el hueso o en el hígado.el hígado.

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ISOENZIMASISOENZIMAS ISOENZIMA 2 DE LA ISOENZIMA 2 DE LA

CREATINA-CINASACREATINA-CINASA

Es útil para el diagnóstico Es útil para el diagnóstico precoz del infarto agudo del precoz del infarto agudo del miocardio. miocardio.

El músculo cardiaco contiene El músculo cardiaco contiene proporcionalmente más de proporcionalmente más de esta isoenzima que el esta isoenzima que el músculo esquelético y sus músculo esquelético y sus concentraciones elevadas concentraciones elevadas indican que ha ocurrido un indican que ha ocurrido un infarto agudo de miocardio. infarto agudo de miocardio.

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UTILIDAD CLINICAUTILIDAD CLINICA

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ENZIMAENZIMA PROBABLE DIAGNOSTICOPROBABLE DIAGNOSTICO

Fosfatasa ácidaFosfatasa ácida Marcador tumoral en el Marcador tumoral en el carcinoma de próstatacarcinoma de próstata

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ENZIMAENZIMA PROBABLE DIAGNOSTICOPROBABLE DIAGNOSTICO

alanina-aminotrasferasaalanina-aminotrasferasa Indicador de lesión hepatocelularIndicador de lesión hepatocelular

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ENZIMAENZIMA PROBABLE DIAGNOSTICO PROBABLE DIAGNOSTICO

Fosfatasa alcalinaFosfatasa alcalina Aumenta en la enfermedad hepática Aumenta en la enfermedad hepática colestática y es un marcador de colestática y es un marcador de actividad osteoblástica en la actividad osteoblástica en la enfermedad óseaenfermedad ósea

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Alfa-amilasaAlfa-amilasa Indicador de daño celular en la Indicador de daño celular en la pancreatitis agudapancreatitis aguda

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aspartato- aminotransferasaaspartato- aminotransferasa Indicador de lesión hepatocelular Indicador de lesión hepatocelular o un marcador de lesión muscular o un marcador de lesión muscular , como en infarto agudo de , como en infarto agudo de miocardiomiocardio

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creatina-cinasacreatina-cinasa Marcador de lesión celular e infarto Marcador de lesión celular e infarto agudo de miocardioagudo de miocardio

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gamma-glutamiltransferasagamma-glutamiltransferasa Marcador sensible de lesión Marcador sensible de lesión celular hepáticacelular hepática

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lactato- deshidrogenasalactato- deshidrogenasa Marcador de lesión de músculo Marcador de lesión de músculo esqueléticoesquelético

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QUIMICA SANGUINEAQUIMICA SANGUINEAValores normales

•Albúmina: 3.9 a 5.0 mg/dL•Fosfatasa alcalina: 44 a 147 UI/L•ALT (alanina transaminasa): 8 a 37 UI/L•AST (aspartato de aminotransferasa): 10 a 34 UI/L•BUN (urea en la sangre): 7 a 20 mg/dL•Calcio en suero: 8.5 a 10.9 mg/dL•Cloruro en suero: 101 a 111 mmol/L•CO2 (dióxido de carbono): 20 a 29 mmol/L•Creatinina: 0.8 a 1.4 mg/dL **•Bilirrubina directa: 0.0 a 0.3 mg/dL•Gama GT (gamma-glutamiltranspeptidasa): 0 a 51 UI/L•Examen de glucosa: 64 a 128 mg/dL•DHL (deshidrogenasa láctica): 105 a 333 UI/L•Fósforo en suero: 2.4 a 4.1 mg/dL•Examen de potasio: 3.7 a 5.2 mEq/L•Sodio en suero: 136 a 144 mEq/L•Bilirrubina total: 0.2 a 1.9 mg/dL•Colesterol total: 100 a 240 mg/dL•Proteína total: 6.3 a 7.9 g/dL•Ácido úrico: 4.1 a 8.8 mg/dL

Gracias...Gracias...

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