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UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENORUNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR
ORREGOORREGOFACULTAD DE MEDIDINA HUMANAFACULTAD DE MEDIDINA HUMANA
BIOQUIMICABIOQUIMICA
ENZIMOLOGENZIMOLOGÍÍ A A
Pedro LezamaPedro Lezama
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EnzimologiaEnzimologia
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ENZIMASENZIMAS DefiniciDefinicióónn
CatalizadoresCatalizadores biolbiolóógicosgicos
FunciFuncióón:n:
Viabilizar Viabilizar lala actividadactividad de lasde las ccéélulas,lulas, separando oseparando o
uniendo moluniendo molééculas para formar nuevosculas para formar nuevos
conpuestos.conpuestos.
Naturaleza quNaturaleza qu í ímica: en su mayor partemica: en su mayor parte prote proteíínas,nas,excepto un pequeexcepto un pequeñño grupo de molo grupo de molééculas de RNA conculas de RNA con
propiedades catalpropiedades catal í íticas:ticas: RIBOZIMASRIBOZIMAS
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PROTEPROTEÍÍNASNAS
Clasificación de proteínas
globulares fibrosasESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS
Primaria secundaria terciaria cuaternaria
ENZIMAS
PROTEINAS GLOBULARES
ESTRUCTURA TERCIARIA
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ESTRUCTURA ENZIMATICAESTRUCTURA ENZIMATICA
RNARNA
EstructuraEstructuraEnzimEnzimááticatica
RibozimasRibozimas
covalente
Apoenzima oApoproteína
Grupo Prostético
Holoenzima
Cofactor
Coenzima
Proteína
Puede ser:• íon inorgánico• molécula orgánic
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COMPONENTES DE LA REACCIONCOMPONENTES DE LA REACCIONENZIMATICAENZIMATICA
Sustrato se une alSITIO ACTIVOde la enzima
E + S [ES] [EP] P + E
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Enzima(sacarasa)
Sitiocatalítico
1
2
3
Sustrato
(sacarosa)
Enzima disponible con
sitio catalítico vacío
Sustrato se une
a la enzima por encaje inducido
Sustrato esconvertido aproductos
4 Productos sonliberados
Glucosa Fructosa
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Sustrato
Si la E solo se une al S, entonces
la reacción no continua
Estado deTransicion Producto
La E, no solo reconoce al S, sino induce la
formación del estado de transición (ET)
X
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Naturaleza de la Catálisis enzimática
●● LaLa EE proporcionaproporciona unauna superficiesuperficie catalcatalííticatica
●● EstaEsta superficiesuperficie estabilizaestabiliza ETET
●● ET seET se transformatransforma aa productoproducto (P)(P)
B
B ASuperficie Catalitica
A
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La Enzima estabiliza el estado de transición
S
P
ES
EST
EP
ST
Dirección de la Reacción
Cambio de energíaE n e r gi a r e q u e r i d a
( n o c a t a l i s i s
)
L a E n e r gí a d i s m
i n u y e ( c on
c a t a l i s i s )
Cuál es la diferencia?T = estado de Transicion
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reactantes
products
ener gia
reacciónexergónica
Energía deactivacion
Eaa
Estado de transicion
(o complejo activado)
Rupturade
enlaces Formación
de enlaces
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Diferencia entrela energia libre
de S y P
Camino de la Reacción
Energia de activación conenzima
E
n e r
g i a
Energia de activación sin enzima
SSPP
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MODELOS DE ACCIONMODELOS DE ACCION
ENZIMATICA ENZIMATICA
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Modelo de llaveModelo de llave--cerraduracerradura
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Modelo del encaje (acoplamiento)Modelo del encaje (acoplamiento)
inducidoinducido
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CLASIFICACION DE ENZIMASCLASIFICACION DE ENZIMAS
1. Oxidoreductasas transferencia de electrones2. Transferasas reacciones de transferencia de grupo(no agua)
3. Hidrolasas reacciones de hidrólisis(transferencia al agua)
4. Liasas Adición de grupos a dobles enlaces oformación de dobles enlaces por eliminación de
grupos
5. Isomerasas transferencia de grupos dentro de lamisma molécula para dar isómeros6. Ligasas Formación de enlaces C-C, C-S, C-O y C-
N por reacciones de condensación acopladas ahidrólisis de ATP
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Factores que afectan la actividadFactores que afectan la actividadenzimenzimááticatica
I
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n c r e
m en t o
en c on c en t r a
c i ó n d e S
21 3 4 5 6 7 80
0 2 4 6 8
Sustrato (μmol)
P
r o d u c t o
80
60
40
20
0
S+
E
↓
P ( en un p e
r i o d o d e t i em p o
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EFECTO DE LA TEMPERATURA
Temperatura óptima paraenzima de termófila
A c t i v i d a d
0 20 40 80 100
Temperatura (Cº)Temperatura óptima para dos enzimas
Temperatura óptima para unatípica enzima humana
(Bacteria termo-tolerante)
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Efecto del pHENZIMA pH
Fosfatasa alcalina 9.5
Lipasa pancreática 8.0
Quimotripsina 8.0
Tripsina 7.9
Catalasa 7.6Carboxipeptidasa 7.5
Amilasa salival 6.8
Fosfatasa ácida 5.0
Pepsina 1.5
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CINETICA ENZIMATICA CINETICA ENZIMATICA
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Efecto de SEfecto de Svo
[S]
Vmax
[S]
v
Vmax2
v = Vmax
v = Vmax [S]
Km
Km
11
22
33
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¿Como funciona una Holoenzima?
Ejemplos de Holoenzima
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Ejemplos de Holoenzima
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INHIBICION
ENZIMATICA
Tipos
INHIBICIONINHIBICION
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INHIBICIONINHIBICION
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Inhibición enzimática (Resumen)
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Km
II
Competitiva No-competitiva Acompetitiva
P l o t e o d
i r e c t o
D
o b l e R e c i p
r o c o
Vmax Vmax
Km K
m’ [S], mM
vo
[S], mM
vo
I I I I
Km [S], mM
Vmax
I I
Km’
Vmax’Vmax’
Vmax no se alteraK
mse incrementa
Vmax disminuyeK
mno se altera Vmax & Km deisminuye
I I
1/[S]1/Km
1/vo
1/Vmax
I I I I 1/vo
1/Vmax
1/[S]1/Km 1/[S]1/Km
1/Vmax
1/vo
= Km’
Angiotensinógeno
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Angiotensinógeno
Angiotensina IDRVYIHPFHL
Angiotensina IIDRVYIHPF
HL
Renina
Enzima convertidorade Angiotensina, ECA
Hipotensión,
hipovolemia,
ortostatismo
Aumento de la presión arterial
Captopril
Análogo delestado detransicion
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CONTROL Y REGULACIONCONTROL Y REGULACIONENZIMATICA ENZIMATICA
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ProenzimasProenzimas ((cimogenoscimogenos))
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ProenzimasProenzimas ((cimogenoscimogenos))
Sitio de
síntesis
Zimógeno Enzima activa
Estómago Pepsinógeno Pepsina
Páncreas Quimotripsinógeno Quimotripsina
Páncreas Tripsinógeno Tripsina
Páncreas Procarboxipeptidasa Carboxipeptidasa
Páncreas Proelastasa Elastasa
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TELOMERASATELOMERASA
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TELOMERASA TELOMERASA Esta enzima reparalos telómeros de los
cromosomasmediante la adiciónde secuenciasTTAGGG
TELOMERASATELOMERASA
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TELOMERASA TELOMERASA
Ciclo celular normal y el de lasCiclo celular normal y el de las
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ccéélulas tumoraleslulas tumorales
RibozimasRibozimas
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RibozimasRibozimas
Rib iRib zi
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RibozimasRibozimas
Abzimas Abzimas
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Granzima BGranzima B
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Granzima B y perforina,
sonproteínas liberadas por
células efectoras (LT
citotoxicos), pueden inducir
apoptosis en células blanco
formando poros transmembranay el clivaje deefectores de
caspasas, tal como caspasa-3,
aunque la apoptosis puede
lograrse independiente degranzima B. DNAasa
dependiente de caspasa (CAD),
es activada por clivaje del
inhibidor asociado (ICAD) por
caspasa 3. CAD interactúa con
diversos componentes como
topoisomerase II (Topo II),
condensa la cromatina, conduce
a fragmentación y finalmenteapoptosis
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APLICACIONES DE LAS ENZIMAS APLICACIONES DE LAS ENZIMAS
EN LA MEDICINA EN LA MEDICINA
GeneralidadesGeneralidades
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Por su alta especificidad y eficacia catalPor su alta especificidad y eficacia catal í ítica sontica sonmuy apreciadas para su aplicacimuy apreciadas para su aplicacióón comon como
agentes terapagentes terapééuticosuticos. As. As í í mismo tienenmismo tienen valor valordiagndiagnóóstico y/o pronstico y/o pronóóstico,stico, y como y comoreactivos de laboratorioreactivos de laboratorio
Pare ello requieren:Pare ello requieren:
un alto grado de pureza, alta estabilidad a lasun alto grado de pureza, alta estabilidad a las
condiciones de temperatura y pH fisiolcondiciones de temperatura y pH fisiolóógicosgicos
Baja antigenicidad y accesibilidad al sitioBaja antigenicidad y accesibilidad al sitio
corporal de destinocorporal de destino
APLICACIONES TERAPEUTICAS APLICACIONES TERAPEUTICAS
CONVENCIONALESCONVENCIONALES
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CONVENCIONALESCONVENCIONALES
ENZIMA ENZIMA ORIGENORIGEN FUNCIONFUNCION PancreatinaPancreatina ppááncreas bovinoncreas bovino ayudaayuda--digestivodigestivo
PepsinaPepsina mucosa estomacal porcinamucosa estomacal porcina ayudaayuda--digestivodigestivo
Amilasa Amilasa Aspergillus Aspergillus spsp ayudaayuda--digestivodigestivo
PapainaPapaina Carica Carica papaya papaya ayudaayuda--digestivodigestivo CelulasaCelulasa Aspergillus Aspergillus spsp ayudaayuda--digestivodigestivo
LipasaLipasa ppááncreas porcinoncreas porcino ayudaayuda--digestivodigestivo
BromelinaBromelina Ananas Ananas comosus comosus ( ( pipiñña)a) antiinflamatorio
PeptidasaPeptidasa Serratia Serratia spsp.. antiinflamatorio DextranasaDextranasa Penicillium Penicillium funicolosum funicolosum tratamiento de cariestratamiento de caries
EstreptoquinasaEstreptoquinasa Streptococcus Streptococcus spsp.. agenteagente tromboltrombol í íticotico
UroquinasaUroquinasa orinaorina agenteagente tromboltrombol í íticotico
ColagenasaColagenasa Clostridium Clostridium hystolyticum hystolyticum tratamientotratamientoquemaduras cutquemaduras cutááneasneas
LisozimaLisozima clara de huevoclara de huevo oftalmolog oftalmolog í ía:a:
potenciadorpotenciador dede
antibiantibióóticosticos
Actuales Actuales
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Tratamiento de deficiencias metabTratamiento de deficiencias metabóólicas conglicas congéénitasnitas::catalasa,catalasa,
para el tratamiento depara el tratamiento de acatalasemiaacatalasemia; fenilalanina; fenilalanina hidroxilasahidroxilasa yyfenilalanina amoniaco liasa (Fenilcetonuria), Galactosa, 1fenilalanina amoniaco liasa (Fenilcetonuria), Galactosa, 1-- PP uridiluridiltransferasa (Galactosemia)transferasa (Galactosemia)
EliminaciEliminacióón de metabolitos tn de metabolitos tóóxicos por malfuncionamiento dexicos por malfuncionamiento deóórganosrganos: ureasa y: ureasa y uricasauricasa en caso de mal funcionamiento renal (paraen caso de mal funcionamiento renal (paraeliminar urea yeliminar urea y áácidocido úúrico); UDPrico); UDP glucoronilglucoronil transferasa y bilirrubinatransferasa y bilirrubinaoxidasa (eliminacioxidasa (eliminacióón de bilirrubina) en casos de ictericia; anhidrasan de bilirrubina) en casos de ictericia; anhidrasacarbcarbóónica y catalasa en intercambio gaseoso de O2 y CO2 ennica y catalasa en intercambio gaseoso de O2 y CO2 enrespiradores artificialesrespiradores artificiales
EliminaciEliminacióón selectiva de nutrientes especn selectiva de nutrientes especííficos de cficos de céélulaslulas
malignasmalignas:: asparaginasaasparaginasa y glutaminasa en la eliminaciy glutaminasa en la eliminacióón de Ln de L--asparaginaasparagina y Ly L--glutamina en el tratamiento de leucemia;glutamina en el tratamiento de leucemia;carboxipeptidasacarboxipeptidasa; fenilalanina y tirosina en el control del crecimiento; fenilalanina y tirosina en el control del crecimientode tumores.de tumores.
ALGUNAS ENZIMAS CON VALOR ALGUNAS ENZIMAS CON VALOR
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DIAGNOSTICO COMPROBADODIAGNOSTICO COMPROBADO
NOMBRE ALTERADO EN• Lactato deshidrogenasa (LDH) Isquemia miocárdica, anemia perniciosa• Glutamato deshidrogenasa (GLDH) Ictericia obstructiva, Tumores
hepáticos• ϒ-Glutamiltransferasa ( GT) Cirrosis alcohólica, tumores hepáticos• Aspartato aminotransferasa (AST) Enfermedades hepáticas, isquemia miocardica
Glutamato oxalacetato transaminasa (GOT)
• Alanina aminotransferasa (ALT) Enfermedades hepáticas, isquemia miocardicaGlutamato piruvato transaminasa (GPT)• Creatin quinasa (CPK) Isquemia miocárdica, lesiones del Músculo
esquelético
• Lipasa Pancreatitis aguda
• Colinesterasa (CHE) Hígado graso, intoxicación alcohólica aguda• Fosfatasa alcalina (AP) Ictericia obstructiva, tumores• Fosfatasa ácida (ACP) Carcinoma de próstata• α-Amilasa Pancreatitis aguda
• Fructosa, 1,6 bifosfato aldolasa ( ALD) Trastornos musculares• Glutamato descarboxilasa (GAD) Trastornos de pancreas endocrino
INFARTO AL MIOCARDIO
LDH
HEPATITISS
ALT(GPT)
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LDH
AST(GOT)
CK
ALT(GPT)
AST (GOT)
γ GT