enzimas
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ENZIMAS
Mecanismos de Acción
y
Cinética Enzimática
ENZIMAS
Importancia BiomédicaDegradación de nutrientes
Generación de energía y elementos de construcción celulares
Ensamble de elementos de construcciónProteínas, membranas, ácidos nucleicos, etc.
Ribozimas (RNA catalítico)
Deficiencias en calidad y cantidad de actividad enzimáticaDefectos genéticosDéficits nutricionalesToxinasFármacos (inhibición de enzimas)Terapia génica (remediar déficits)
Proteínas: Catalizan las reaccionesquímicas que hacen posible la vida.
ENZIMASImportancia BiomédicaEl análisis de ciertas enzimas ayuda al diagnóstico de enfermedades.
Principales enzimas séricas usadas en diagnóstico clínicoAminotransferasas (AT)
AspAT
AlaAT
Amilasa
Creatíncinasa
-Glutamiltranspeptidasa
Lactato deshidrogenasa
Lipasa
Fosfatasa ácida
Fosfatasa alcalina
Infarto al miocardio
Hepatitis viral
Pancreatitis aguda
Desórdenes musculares e infarto al miocardio
Enfermedades del hígado
Infarto al miocardio
Pancreatitis aguda
Carcinoma metastásico de próstata
Desórdenes de huesos,
enfermedades obstructivas del hígado.
ENZIMASQué son y qué hacen?
Catalizadores altamente efectivos y específicos
Catalizan conversión de sustrato(s) en producto(s)
Aumentan velocidad de reacción al menos 1;000,000 de veces
Catalizadores: No son consumidos ni alterados en la reacción
Selectividad
Tipo de reacción catalizada (no cualquiera)
Un solo sustrato o grupo de sustratos
Estereoespecificidad (D-azúcares, no L)
Por lo menos tres puntos de unión al sustrato
Regulación
Estereoespecificidad de las Enzimas
Nomenclatura de EnzimasNomenclatura trivial: Tipo de reacción o sustrato + sufijo “asa”
Deshidrogenasa: Elimina hidrógenos del sustratoProteasa: Hidrólisis de proteínasIsomerasa: Rearreglo de configuración
Desventaja: Se presta a confusiones, ambigüedades, nombres raros, etc.
Nomenclatura sistemática: Unión Internacional de Bioquímica yBiología Molecular (International Union of Biochemistryand Molecular Biology, IUBMB)
Nombre y número de código: Reflejan el tipo de reaccióncatalizada y los sustratosinvolucrados
Ejemplo: Hexocinasa ATP:D-hexosa-6-fosfotransferasa E.C. 2.7.1.1.
Nomenclatura de Enzimas
Nomenclatura sistemática:Ejemplo: Hexocinasa
ATP:D-hexosa-6-fosfotransferasa E.C. 2.7.1.1.
E.C.: Enzyme Commission
Clase 2: Transferasas
Suclase 7: Transferencia de un grupo fosforilo
Sub-subclase 1: Un grupo alcohol es el aceptor del fosforilo
Número 1: Designa a la hexocinasa propiamente dicha.
ATP: Donador del grupo fosforilo
D-hexosa-6-: Sólo el hidroxilo del carbono 6 de D-hexosas acepta el fosforilo
Clasificación de Enzimas
Clases1. Oxidorreductasas: Catalizan reacciones de oxidación-reducción
2. Transferasas: Transferencia de grupos de una molécula donadora a una aceptora
3. Hidrolasas: Ruptura hidrolítica de enlaces C-C, C-O, C-N y otrosenlaces con adición de una molécula de agua
4. Liasas: Catalizan ruptura de enlaces por eliminación (formando dobles enlaces). También añaden grupos a dobles enlaces.
5. Isomerasas: Catalizan cambios geométricos o estructurales a lasmoléculas sustrato.
6. Ligasas: Catalizan unión de dos moléculas acoplada a hidrólisis de ATP o moléculas de alta energía similares.
Estructura de Enzimas
Holoenzima =
Apoenzima+
Cofactor enzimático
Sitio activo: Bolsa o ranuradonde se lleva a cabo lareacción enzimática(catálisis).Ambiente adecuadopara la reacción.
Sitio alostérico: Sitio deunión de factor regulatorio.La unión modifica laestructura proteica y porlo tanto la funcionalidad.
Estructura de EnzimasCofactores Enzimáticos
Grupos prostéticosUnión covalente al polipéptido. Ejem.: Hemo de la hemoglobina
CoenzimasAcarreadores reciclables (shuttles)Transportan sustrato de A a BUnión transitoria a la enzima (disociable, enlaces débiles).Ejem.: Flavín-mononucleótido (FMN)
Flavín –adenín-dinucleótido (FAD)Nicotín-adenín-dinucleótido (NAD)Pirofosfato de tiamina (vit. B1)
Ácido fólico, vit. B2, vit. B6, etc.
Iones metálicosUnión iónica y de coordinación (fuerte, estable)Metaloenzimas
Óxidorreductasas
Transferasas
Grupo Prostético Común: Grupo Hemo
Hemo:Protoporfirina + Fe
Coenzimas Comunes
Coenzima
Biocitina
Cobalamina
Coenzimas de flavina
Coenz. de nicotinamida
Fosfato de piridoxal
Tetrahidrofolato
Pirofosfato de tiamina
Vitamina
Biotina
Vit. B12
Vit. B2 (riboflavina)
Niacina
Vit. B6 (piridoxina)
Ácido fólico
Vit. B1 (tiamina)
Reacción
Carboxilación
Alquilación
Óxido-reducción
Óxido-reducción
Transf. de aminos
Transf. de 1 C
Transf. de aldehído
Deficiencia
**
Anemia perniciosa
**
Pelagra
**
Anemia, y otras
Beriberi
** No hay nombre específico, o la deficiencia es rara o no observada en humanos
Elemento inorgánico
Fe (II) ó Fe (III)
Cu (II)
Zn (II)
Mg (II)
Mn (II)
K (I)
Ni (II)
Mo
Se
Enzimas
Citocromo oxidasa, catalasa, peroxidasa.
Citocromo oxidasa
DNA polimerasa, anhidrasa carbónica, alcohol deshidrogenasa
Hexocinasa, glucosa-6-fosfatasa
Arginasa
Piruvato cinasa [también requiere Mg (II)]
Ureasa
Nitrato reductasa
Glutatión peroxidasa
Algunas Enzimas que RequierenElementos Inorgánicos como Cofactores
Actividad Enzimática
Las enzimas soncatalizadores.
Aumentan la velocidadde la reacciónrespecto a la reacciónno catalizada.
Actividad Enzimática
Catalizadores:Disminuyen la barrerade energía de activaciónde la reacción.
Energía de activación:Cantidad de energía(calorías ó Joules)necesaria para llevar atodas las moléculasal estado de transición.
Estado de transición
Estado de transición
Catalizadores:Disminuyen la barrerade energía de activaciónde la reacción.
Energía de activación:Cantidad de energía(calorías ó Joules)necesaria para llevar atodas las moléculasal estado de transición.
Actividad Enzimática
Actividad EnzimáticaUnidades para medirla
1 Katal Cantidad de enzima que cataliza la transformaciónde 1 mol de sustrato por segundo en condicionesestándar.
1 Unidad Cantidad de enzima que causa la transformaciónde 1 micromol de sustrato por minuto a 25 °C bajocondiciones óptimas de medición.
Actividad Número de unidades de actividad enzimática por Específica miligramo de proteína. Medida de la pureza de la enzima.
Número de Número de moléculas de sustrato transformadas por recambio unidad de tiempo por una sola molécula de enzima.
-galactosidasa (intestino, lactasa) 12,500 / seg-amilasa (malta): 1;100,000 / seganhidrasa carbónica (eritrocitos) 36;000,000 / seg
E + S ES E + Pk1
k2
kcat
Cinética Enzimática
V = Vmax[S]
[S] + Km
Ecuación de Michaelis-Menten
V= Velocidad de reacción
Vmax = Velocidad máxima
[S] = Conc. de sustrato
Km = Constante de Michaelis Medida de la afinidad de la enzima por el sustrato.