quÍmica biolÓgica lic. nutriciÓn 2015. Área de química biológica - universidad nacional de...
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QUÍMICA BIOLÓGICAQUÍMICA BIOLÓGICA
LIC. NUTRICIÓNLIC. NUTRICIÓN
2015
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Área de Química Biológica - Universidad Nacional de San Luis
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Licenciatura en BioquímicaFarmaciaBiología MolecularIngeniería en AlimentosAnalista BiológicoOptativo en plantasLicenciatura en NutriciónLicenciatura en QuímicaLicenciatura y Profesorado en Ciencias Biológicas
PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN LIC. NUTRICIÓNLIC. NUTRICIÓN QCA. BIOLÓGICAQCA. BIOLÓGICA
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Tema 1: Introducción a la Bioquímica de la Nutrición. Objeto de estudio. Relación con otras ramas de las ciencias biológicas y de la salud. Compuestos constituyentes de la materia viva. Función de los nutrientes y otros componentes dietéticos en la nutriciónConcepto de Metabolismo. Anabolismo y catabolismo. Vías, ciclos y cascadas metabólicas.
Enzimas. Caracteres generales. Nomenclatura y clasificación. Coenzimas. Cinética enzimática. Factores que afectan la actividad enzimática: temperatura, pH, concentración de enzima y concentración de sustrato. Ecuación de Michaelis-Menten. Inhibición de enzimas, competitiva y no competitiva. Regulación enzimática: compartimentalización, enzimas alostéricas, modificación por unión covalente. Isoenzimas. Zimógenos.
¿Qué son las Enzimas?¿Qué son las Enzimas?
• Las ENZIMAS son macromoléculas que tienen la capacidad de AUMENTAR LA VELOCIDAD de las reacciones, por ello se denominan catalizadores biológicos
• Catalizador: agente capaz de acelerar una reacción química, sin formar parte de los productos formados, ni desgastarse en el proceso.
•La mayoría de las ENZIMAS (E) son PROTEÍNAS con la excepción de un pequeño grupo de moléculas de RNA catalítico, llamadas ribozimas.
• La actividad catalítica depende de la integridad de su conformación proteica.
¿Cuál es la naturaleza química de las Enzimas?¿Cuál es la naturaleza química de las Enzimas?
• Las enzimas deben ser sintetizadas correctamente, con las estructuras proteicas: primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria si la tuviera
• Cualquier alteración de la síntesis de estas proteínas puede llevar a una patología
• A veces estas alteraciones puede A veces estas alteraciones puede solucionarse con cambios en la dietasolucionarse con cambios en la dieta.
• La sustancia sobre las cuales actúan se denominan SUSTRATO
•Ningún ser vivo puede vivir sin las ENZIMAS
•La mayoría de las reacciones deben ser catalizadas para que ocurran en el tiempo y el
momento que la célula lo requiere.
Transformación (síntesis) de moléculas de nutrientes simples en moléculas mas complejas, y viceversa (degradación).
Extracción de energía desde combustibles o compuestos degradables por oxidación.
Polimerización de subunidades para formar macromoléculas.
¿Qué funciones tienen las ¿Qué funciones tienen las Enzimas?Enzimas?
Transformación de moléculas complejas en moléculas simples y viceversa
Ejemplos de transformacionesEjemplos de transformacionesmediadas por Enzimasmediadas por Enzimas
PAN
PAPAS
ARROZ
ALMIDON
GLUCOGENO (GLUCOSA)n
n (GLUCOSA)
ENZIMAS
ENZIMAS
PANCETA
CHIZITOS
CHORIZOS
GRASAS(TG)
TRIGLICERIDOS
MONOGLICERIDOS
ENZIMAS
ENZIMAS
GLICEROL+3 AC.GRASOS
ENZIMAS
• Al nombre del sustrato o del producto, se le agrega la terminación ASAASA
Por ejemplo: sacarasa, ureasa, amilasa, etc.
• Por la reacción que catalizan, por ej.: oxidoreductasa, deshidrogenasa, descarboxilasa, etc.
• Otras tienen nombres arbitrarios, como: ptialina salival, pepsina del jugo gástrico, tripsina, etc. • Cada enzima tiene un nombre y un numero asignado por la
Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular.Por ej.: Lactato deshidrogenasa (EC 1.1.1.27)
¿Cómo se denominan las Enzimas?
Clase - subclase - subsubclase - nº de orden 1 1 1 27
CLASE DE ENZIMA REACCIÓN QUE CATALIZA Ejemplos
1. OxidorreductasasReacciones de óxido-
reducciónLactato deshidrogenasa
2. Transferasas
La transferencia de un grupo de átomos, como amina,
carboxilo, carbonilo, metilo, desde un sustrato
considerado donante, a otro compuesto aceptor
Aminotranferasas
Hexoquinasa
3. HidrolasasLa ruptura de enlaces C-O, C-N, C-S y O-P por adición
de aguafosfatasas, disacaridasas
4. Liasas
La ruptura de uniones C-C, C-S y C-N de la molécula de
sustrato, por un proceso distinto al de hidrólisis
Aldolasa
5. IsomerasasLa interconversión de
isómeros ópticos, geométricos o de posición
Fosfotriosa isomerasa.
6. Ligasas o sintetasas
La formación de enlaces entre C y O, S y N acoplada a
la hidrólisis de fosfatos de alta energía.
Piruvato carboxilasa.
¿Cómo se clasifican las enzimas?-Según la reacción que catalizan-
¿Cómo se clasifican las enzimas?-Según la reacción que catalizan-
1-OXIDORREDUCTASAS1-OXIDORREDUCTASAS
2-TRANSFERASAS2-TRANSFERASAS
Alcohol deshidrogenasa
(EC 1.1.1.1)
Hexoquinasa
(EC 2.7.1.2)
Clase - subclase - subsubclase - nº de orden
Lactato 1 1 1 27
deshidrogenasa
4. 4. LIASASLIASAS
5. 5. ISOMERASASISOMERASAS
6. 6. LIGASASLIGASAS
Piruvato descarboxilasa
(EC 4.1.1.1)
Fumarasa ó malato isomerasa
(EC 5.2.1.1)
Piruvato carboxilasa
(EC 6.4.1.1)
3. HIDROLASAS3. HIDROLASAS
Carboxipeptidasa A
(EC 3.4.17.1)
ESTRUCTURA TERCIARIA Y CUATERNARIA
SITIO DE UNION AL SUSTRATO: SITIO ACTIVO Uniones no Covalentes: Puente de hidrógeno
Hidrofóbicas Electrostáticas
NECESITAN DE FACTORES NO ENZIMATICOS: inorgánicos (Metales) y orgánicos (Coenzimas)
ESPECIFICIDAD DE SUSTRATO. Estereoespecificidad y especificidad geométrica.
SON REGULABLES: su actividad, su degradación y la síntesis de la proteína-enzima.
Características de las Enzimas Características de las Enzimas
Reacción catalizada por una Enzima
Enzima Producto
E + P
Complejo ES
ES
ALTA ESPECIFICIDAD
Único sustrato
Ej: Glucoquinasa Glucosa
ESPECIFICIDAD RELATIVA Grupo de sustratos
Ej: Hexoquinasas Hexosas
(Glucosa, Fructosa, Manosa)
ESPECIFICIDAD DE LAS ENZIMAS
D-Glucosa
Glucoquinasa
GLUCOSA GLUCOSA-6P
ATP ADP- P
Glucoquinasa
ENZIMA TOTAL
PROTEÍNA(termolábil)
NO PROTEICA(termoestable)
HOLOENZIMA APOENZIMA COENZIMACOENZIMA= +
COMPONENTES DE UNA ENZIMACOMPONENTES DE UNA ENZIMA
COFACTOR COFACTOR ENZIMÁTICOENZIMÁTICO
Unión débil
Unión fuerte
(covalente)
COFACTOR COFACTOR ENZIMÁTICOENZIMÁTICO
Molécula orgánica No Proteica
IONES Inorgánicos
COENZIMASCOENZIMAS
COENZIMASCOENZIMAS
Fe 2+
Mn 2+
Mg 2+
Zn 2+
GRUPO GRUPO PROSTÉTICOPROSTÉTICO
COENZIMASCOENZIMAS
COENZIMASCOENZIMAS
Transportadores de grupos funcionales
Transportadores de electrones y protones
METALOENZIMASMETALOENZIMAS
VITAMINAS
NUCLEÓTIDOS
BiotinaTiaminaPiridoxal-P
NADFAD
COENZIMASCOENZIMAS - VITAMINAS
NiacinaNiacina NAD, NADPNAD, NADP Ion Hidruro (:H -)Ion Hidruro (:H -) PDH GADPDH GAD
Riboflavina (Vit.B2)Riboflavina (Vit.B2) FAD, FMNFAD, FMN ElectronesElectrones SDHSDH
Tiamina (Vit. B1)Tiamina (Vit. B1) PP-tiaminaPP-tiamina AldehídosAldehídos PDH, TCPDH, TC
Acido fólicoAcido fólico TH4TH4
Grupos monocarbonadosGrupos monocarbonados
Ser-Tre Deshidrat.
Ser-Tre Deshidrat.
Acido lipoicoAcido lipoico LipoamidaLipoamida Electrones y grupos acilos. Electrones y grupos acilos. PDHPDH
Piridoxina (B6)Piridoxina (B6) P-piridoxalP-piridoxal Transferencia grupos aminosTransferencia grupos aminos
TransaminasasTransaminasas
Acido pantoténicoAcido pantoténico Coenzima ACoenzima A Grupos aciloGrupos acilo TiolasaTiolasa
Enzimas que requieren Iones Metálicos como COFACTORES
(METALOENZIMAS)
Citocromo oxidasa
Catalasa
Peroxidasa
Fe++ ó Fe+++
Anhidrasa carbónica Zn++
Hexoquinasa
Glucosa-6-fosfatasa
Piruvato quinasa
Mg++
COMPARTIMENTALIZACION: Diferente localización dentro de la célula (Enzimas mitocondriales, liosomales, citosólicas, de membrana)
SISTEMAS MULTIENZIMATICOS: Enzimas relacionadas, ordenadas espacialmente en una secuencia de reacciones (Ej: Cadena respiratoria).
ENZIMAS MULTIFUNCIONALES: Una enzima que presenta distintos sitios catalíticos que catalizan deferentes reacciones (Ej: Acido graso
DISTRIBUCIÓN DE LAS ENZIMASDISTRIBUCIÓN DE LAS ENZIMAS