1.1 y 1 1. EL NOMBRE Y EL CDIGO DE LAS ENZIMAS En 1964 la Comisin de Enzimas (E.C.) de la Unin Internacional de Bioqumica y Biologa Molecular (IUBMB) organiz los nombres de las enzimas y las clasific en seis clases, de tal forma que cada enzima debera quedar completamente identificada con un nombre completo no ambiguo y con un cdigo numrico de cuatro partes. NOMBRE DE LAS ENZIMAS En forma sistemtica el nombre de una enzima se construye con la siguiente informacin: -Nombre del sustrato (o sustratos). -Nombre del cambio qumico que realiza la enzima sobre el sustrato. -Sufijo asa. -Ejemplo: NADH H+ CoQ ENZIMA NAD+ CoQH2 -Nombre de los sustratos: NADH Coenzima Q. -Cambios qumicos que realiza la enzima: Oxida al NADH y reduce a la coenzima Q. -Nombre de la enzima: NADH, coenzima Q xido-reductasa. 1.2 CLASIFICACIN DE LAS ENZIMAS De acuerdo a la accin qumica de las enzimas sobre los sustratos, aquellas se clasifican en seis categoras o clases: Clase 1: xido-reductasas.

2 Clase 2: Transferasas. Clase 3: Hidrolasas. Clase 4. Liasas. Clase 5: Isomerasas. Clase 6: Ligasas. Cada clase se subdivide a su vez en subgrupos con el propsito de especificar en forma inequvoca el tipo de enlace formado, o destruido o transformado, o los grupos transferidos, o las sustancias dadoras y aceptoras de grupos o de electrones, y las sustancias realmente implicadas. 1.3 CDIGO NUMRICO DE LAS ENZIMAS Es una identificacin numrica derivada de la clasificacin, que contiene cuatro partes separadas por puntos, as: X. Y. Z. W El significado de cada parte es el siguiente: X: Denota la clase a la cual pertenece la enzima. Indica el cambio qumico global que realiza la enzima sobre el sustrato. Y: Denota la subclase a la cual pertenece la enzima. Indica un cambio mas especfico en la transformacin del sustrato, como: -El grupo funcional que se oxida o se reduce. -El grupo funcional que se transfiere. -El grupo funcional que se transforma. -El enlace que se forma o se destruye. Z: Denota la subsubclase a la cual pertenece la enzima. Indica mayor especificidad de los cambios qumicos sealados por Y, como por ejemplo detallar sobre cules tomos se realizan las oxidaciones o las reducciones, o cules grupos reciben a los que se transfieren, o cules grupos de tomos se eliminan o desprenden, o cules enlaces se forman o se rompen.

- 3 W: Este ltimo nmero corresponde a la identificacin precisa de las sustancias sobre las cules acta la enzima, y normalmente indica el orden en el que cada enzima se va agregando a la lista. Veamos algunos ejemplos especficos: Enzima 1: Etanolamina amonio liasa (o desaminasa). Reaccin que cataliza: CH2 CH2 ENZIMA CH CH2 NH3 HO NH2 HO Cdigo E.C. (comisin de enzimas): 4. 3. 1. 7 Significado: La enzima es una liasa (clase 4), que rompe un enlace C-N (subclase 3), para desprender amonaco (subsubclase 1), en un sustrato que se llama etanolamina (nmero 7). Enzima 2: Tripsina (enzima digestiva). Reaccin que cataliza: O O O O NH CH C NH CH C ENZIMA NH CH C O H3N CH C aa bsico R H2O aa bsico R Cdigo E.C: 3. 4. 21. 4

4 Significado: La enzima es una hidrolasa (clase 3), que rompe con agua un enlace peptdico (subclase 4), usando para ello un residuo de serina en su centro activo (subsubclase 21). Esta enzima es la cuarta (4) agregada a una lista de proteinasas. Enzima 3: Maleato, fumarato isomerasa. Reaccin que cataliza: ENZIMA COO HC OOC CH COO HC OOC CH MALEATO FUMARATO Cdigo E.C: Significado: 5. 2. 1. 1 La enzima es una isomerasa (clase 5), que interconvierte ismeros cis-trans (subclase 2), formados a travs de un enlace C-C (subsubclase 1), y especficamente en este par de sustratos (maleato y fumarato) (nmero 1). Enzima 4: Catalasa (perxido de hidrgeno peroxidasa). Reaccin que cataliza: 2H2O2 ENZIMA 2H2O O2 Cdigo E.C: 1. 11. 1. 6 Significado: Es una xido-reductasa (clase 1), que usa H2O2 como aceptor de electrones (subclase 11), y como donador a otra molcula de H2O2 (subsubclase 1). Le toc el sexto lugar en la lista de enzimas.

5 Enzima 5: Adenilato Kinasa (ATP, AMP, ?-fosfotransferasa). Reaccin que cataliza: ENZIMA AMP ATP 2ADP Cdigo E.C: Significado: 2. 7. 4. 3 Es una transferasa (clase 2), que traspone un grupo fosforilo (subclase 7) desde un nucletido dador (ATP, GTP), hasta un sustrato receptor que para recibirlo utiliza un grupo fosfato (subsubclase 4). El sustrato receptor especfico es el grupo adenilato o AMP (nmero 3). Enzima 6: Acetil CoA carboxilasa. Reaccin que cataliza: O ENZIMA O O CH3 C SCoA CO2 O C CH2 C SCoA ACETIL CoA ATP ADP Pi MALONIL CoA Cdigo E.C: Significado: 6. 4. 1. 2 Es una ligasa (clase 6), que forma un enlace C-C (subclase 4) entre el sustrato y el CO2 (subsubclase 1). El sustrato especfico es el acetil CoA (nmero 2).

+ + 6 2. LAS CLASES DE ENZIMAS 2.1 XIDO-REDUCTASAS Son las enzimas encargadas de catalizar las reacciones celulares donde se pierden y se ganan electrones. En la clasificacin de la IUBMB, la subclase especifica los grupos que actan como donadores de electrones, y la subsubclase precisa las molculas que los reciben. En la literatura bioqumica es muy frecuente encontrar las siguientes xido- reductasas: deshidrogenasas, oxidasas, oxigenasas, peroxidasas y reductasas. 2.1.1 DESHIDROGENASAS: Oxidan a los sustratos sustrayendo protones y electrones, que son recibidos por molculas como NAD+, NADP+ o FAD, que actan como agentes oxidantes: PO O GLC-6-P DESHIDROGENASA PO O OH O 1.1.1.49 GLUCOSA-6-P NADP NADPH H 6-P-GLUCOLACTONA Otras deshidrogenasas comunes son: etanol deshidrogenasa (1.1.1.1), lactato deshidrogenasa (1.1.1.27), glicerol-3-fosfato deshidrogenasa (1.1.1.8), succinato deshidrogenasa (1.3.5.1), 6-fosfogluconato deshidrogenasa (1.1.1.x), acetaldehdo deshidrogenasa (1.2.1.3). 2.1.2 OXIDASAS: Oxidan a los sustratos sustrayendo electrones y a veces tambin protones, usando al oxgeno molecular (O2) como receptor de los mismos: 2Fe2+ (cit. C) 2H+ 1/2 O2 CIT.C OXIDASA 2Fe3+ (cit. C) H2O (1.9.3.1)

- O2 7 COO- ASPARTATO COO- H2N CH H2O OXIDASA C O NH3 (1.4.3.1) CH2 CH2 COO ASPARTATO O2 H2O2 COO- OAA En este ltimo ejemplo la enzima, adems de realizar el cambio qumico principal: extraer electrones y protones del enlace H2N CH, posibilita tambin la adicin de H2O al doble enlace recin formado y la posterior eliminacin de NH3 y formacin simultnea del grupo carbonilo. 2.1.3 OXIGENASAS: Oxidan a los sustratos, incorporando uno o dos tomos de oxgeno en sus estructuras: Dioxigenasas: Cuando los dos tomos del oxgeno molecular se incorporan al sustrato: CISTEAMINA HS CH2 CH2 NH2 DIOXIGENASA O S CH2 CH2 NH2 (1.13.11.19) CISTEAMINA O2 HO HIPOTAURINA CATECOL-1,2- OH DIOXIGENASA COOH (1.13.11.1) OH CATECOL COOH CIS,CIS - MUCONATO Monooxigenasas o Hidroxilasas: Cuando solamente uno de los dos oxgenos del O2 se adiciona al sustrato. El otro formar H2O con los electrones y protones que debe ceder otra molcula como NADH, NADPH, FADH2, tetrahidrobiopterina, ascorbato.

+ 8 Se les llama tambin oxidasas de funcin mixta porque oxidan a dos molculas en forma ligeramente diferente: al sustrato principal le agregan un oxgeno, y al otro sustrato le quitan electrones y protones: FENILALANINA-4- CH2 CH COO- NH3 HIDROXILASA HO CH2 CH COO- NH3 PHE O2 TETRAHIDRO BIOPTERINA H2O DIHIDRO BIOPTERINA TYR (1.14.16.1) 4-HIDROXIFENILACETATO HO CH2 COO- 3-HIDROXILASA HO CH2 COO- HO NADH H + O2 H2O NAD + (1.14.13.2) 2.1.4 PEROXIDASAS: Oxidan a los sustratos sustrayendo electrones y protones, los cuales son recibidos por H2O2 (perxido de hidrgeno), que acta como agente oxidante: NADH NADH H PEROXIDASA NAD+ (1.11.1.1) H2O2 GLUTATION 2H2O G S G S H H PEROXIDASA G S G S (1.11.1.9) GLUTATION REDUCIDO H2O2 2H2O GLUTATION OXIDADO

9 Se denomina glutatin al tripptido ?-glutamil cisteinil glicina, un agente antioxidante presente en plantas y animales. Otro ejemplo es el de la catalasa, enzima que destruye el H2O2 producido por algunas oxidasas: CATALASA H2O2 H2O2 2H2O O2 (1.11.1.6) 2.1.5 REDUCTASAS: Son las enzimas encargadas de reducir a ciertos sustratos, cedindoles electrones y protones a partir de un agente reductor como el NADPH, o como los ditioles tioredoxina (una protena) y cido lipoico (una coenzima). Algunos ejemplos importantes son: NITRATO NO3 REDUCTASA NO2 H2O (1.6.6.2) NADPH H + NADP + NITRITO NO2 REDUCTASA NH4OH OH (1.6.6.4) 3NADPH + 3H + 3NADP

- - - 10 PiPiO O BASE NUCLESIDO DIFOSFATO REDUCTASA PiPiO O BASE H2O (1.17.4.1) HO OH TIOREDOXINA TIOREDOXINA HO HS SH S S HN CH COO- D-PROLINA REDUCTASA CH2 CH2 CH2 CH2 COO (1.4.4.1) NH2 SH SH CH2 COO 4 S S CH2 COO 4 2.2 TRANSFERASAS Son las enzimas que catalizan aquellas reacciones celulares donde un grupo de tomos se transfiere de un sustrato a otro. La subclase especifica los grupos que se transfieren (metilos, formilos, carboxilos, acilos, glicosilos, alquilos, arilos, grupos nitrogenados, fosforilos, que contienen azufre); la subsubclase detalla aspectos de esos grupos como el tamao, la constitucin ms especfica y los grupos que actan como receptores. Las transferasas comunes son: las fosfotransferasas, las aminotransferasas, las metiltransferasas, las glicosiltransferasas, las transcetolasas y las transaldolasas. 2.2.1 FOSFOTRANSFERASAS: Comnmente denominadas kinasas. Transfieren el grupo fosforilo (-PO32-) desde un nucletido como ATP, GTP, UTP, hasta un grupo receptor que puede ser un hidroxilo (HO-), un carboxilo (- COO-), un fosfato (-OPO32-) o un grupo amino (-NH2):

- - 11 COO- CREATINA COO- CH2 H3C N KINASA CH2 H3C N (2.7.3.2) H2N C NH2 ATP ADP H2N C O - NH P O O- CREATINA P-CREATINA COO- O PIRUVATO COO- C O P O KINASA C O (2.7.1.40) CH2 O ADP ATP CH3 PEP PIRUVATO Otras kinasas de comn ocurrencia son: arginina kinasa (2.7.3.3), fructokinasa (2.7.1.4), fosfofructokinasa-1 (2.7.1.11), fosfofructokinasa-2 (2.7.1.105), glucokinasa (2.7.1.2), hexokinasa (2.7.1.1), galactokinasa (2.7.1.6), glicerol kinasa (2.7.1.30), glicerato kinasa (2.7.1.31). 2.2.2 AMINOTRANSFERASAS: Llamadas tambin transaminasas. Transfieren el grupo amino (-NH2) desde un a-aminocido dador hasta un a- cetocido receptor. Estas enzimas requieren para su funcin cataltica el concurso de la coenzima piridoxal fosfato (PLP): H2N CH COOH CH3 O C COOH CH2 CH2 ALA, alfa-KG AMINOTRANSFERASA (2.6.1.2) O C COOH CH3 H2N CH COOH CH2 CH2 ALA COO- PIRUVATO COO- alfa KG 2.2.3 METILTRANSFERASAS: GLUTAMATO Transfieren el grupo metilo (-CH3) entre sustratos, soportado normalmente por la coenzima tetrahidrofolato (THF):

A 12 H2N CH COOH CH2 SERINA HIDROXIMETIL TRANSFERASA H2N CH2 COOH H2O (2.1.2.1) OH THF THF CH2 GLICINA SERINA 2.2.4 GLICOSILTRANSFERASAS: pentosas entre diferentes sustratos: GLUCGENO UDP-GLUCOSA Transfieren residuos de hexosas o O O GLUCOSILTRANSFERASA O O O HO O O O UDP HO A O O O GLUCGENO (n) HO O UDP GLUCGENO (n+1) Esta enzima se conoce con el nombre comn de glucgeno sintasa y corresponde al cdigo EC 2.4.1.11. 2.2.5 TRANSCETOLASAS Y TRANSALDOLASAS: Son enzimas que se encuentran preferencialmente en la Ruta de las Pentosas (ambas) y en el Ciclo de Calvin-Benson (slo la transcetolasa). Transfieren respectivamente el grupo cetol y el grupo a-hidroxicetol: C CH2OH O GRUPO CETOL CH C CH2OH OH O GRUPO alfa-HIDROXICETOL Dos ejemplos comparativos son los siguientes:

13 CH2OH C O CH2OH O CH O CH TRANSCETOLASA C O (2.2.1.1) CH2OP SEDO HEPTULOSA-7-P CH2OH CH2OP G-3-P CH2OP XILULOSA-5-P CH2OH CH2OP RIBOSA-5-P C O C O HC O HC O TRANSALDOLASA CH2OP (2.2.1.2) CH2OP CH2OP G-3-P CH2OP ERITROSA-4-P FRUCTOSA-6-P SEDO HEPTULOSA-7-P 2.3 HIDROLASAS Son las enzimas que realizan la ruptura de un gran nmero de biomolculas usando como cosustrato a la molcula de H2O. La subclase especifica el tipo de enlace que se rompe (ster, ter, glicosdico, peptdico), y la subsubclase indica los tomos involucrados en esos enlaces. Las hidrolasas ms comunes incluyen a las lipasas, las glicosidasas, las proteinasas y las fosfatasas. 2.3.1 LIPASAS: Son las enzimas que actan sobre los lpidos, hidrolizando enlaces tipo ster. Realmente son esterasas:

O 14 O O CH2O C R R C OCH O CH2O C R TRIACILGLICEROL LIPASA CH2OH HOCH CH2OH (3.1.1.3) 3 H2O 3 R C O - Existen lipasas sublinguales, gstricas y pancreticas. 2.3.2 GLICOSIDASAS: Hidrolizan los enlaces glicosdicos de los carbohidratos. Dependiendo del sustrato especfico, toman diferentes nombres: a-Amilasa (3.2.1.1): Rompe los enlaces a-1,4 internos del almidn y el glucgeno, liberando glucosa, maltosa y maltotriosa. -Amilasa (3.2.1.2): Rompe los penltimos enlaces a-1,4 del almidn y le glucgeno, iniciando por el extremo no reductor. Libera unidades de -maltosa. Sacarasa o Invertasa (3.2.1.26): Rompe el enlace 1a - 2 de la sacarosa, liberando D-glucopiranosa y D-fructofuranosa. Se puede considerar como una -D-fructofuranosidasa o como una a-D-glucopiranosidasa. Celulasa (3.2.1.4): Rompe los enlaces -1,4 de la celulosa, liberando D- glucopiranosa. Realmente es una -D-glucohidrolasa o -D glucopiranosidasa. Lactasa (3.2.1.108): Rompe el enlace -1,4 de la lactosa, liberando D- galactopiranosa y D-glucopiranosa. Se puede considerar como una -D- galactohidrolasa: O O O LACTASA O O (3.2.1.108) LACTOSA H2O alfa-D-GALACTO PIRANOSA alfa-D-GLUCO PIRANOSA

15 2.3.3 PROTEINASAS: Llamadas tambin enzimas proteolticas. Cuando actan sobre pptidos se denominan peptidasas. Todas ellas hidrolizan los enlaces peptdicos que existen en estas biomolculas. Son comunes las siguientes proteinasas: Pepsina (3.4.23.1): Es una enzima digestiva que acta en el estmago, hidrolizando enlaces peptdicos cuyos extremos amino pertenecen a restos de aminocidos aromticos. Tripsina (3.4.21.4): Enzima digestiva que acta en el intestino delgado, hidrolizando enlaces peptdicos cuyos extremos carboxilo pertenecen a restos de aminocidos bsicos. Quimotripsina (3.4.21.1): Enzima digestiva que acta en el intestino delgado, hidrolizando enlaces peptdicos cuyos extremos carboxilo pertenecen a restos de aminocidos aromticos. Elastasa (3.4.21.36): Enzima digestiva que acta en el intestino delgado, hidrolizando enlaces peptdicos cuyos extremos carboxilo pertenecen a restos de aminocidos pequeos (alanina, glicina, serina, cistena). Enteropeptidasa (3.4.21.9): Se conoce tambin con el nombre de enterokinasa. Es una enzima digestiva que secreta la mucosa intestinal con el fin de hidrolizar el tripsingeno y generar la tripsina. Renina (3.4.23.15): Peptidasa producida por el rin que contribuye a aumentar la presin arterial. Acta sobre el pptido angiotensingeno, generando angiotensina I. Trombina (3.4.21.5): Se denomina tambin fibrinogenasa porque acta sobre la preprotena fibringeno, inductora del proceso de coagulacin de la sangre. Insulisina (3.4.24.56): Es una peptidasa que acta que acta sobre la hormona insulina y sobre el tripptido glucagn, degradndolos. Tambin se conoce con el nombre de insulinasa: H3N COO - O H N O CH2 N H O O - INSULISINA (3.4.24.56) H3N COO - O O - H3N O CH2 O - H3N O O - SH SH GLUTATIN 2 H2O GLUTAMATO CISTENA GLICINA

16 2.3.4 FOSFATASAS: Son las enzimas que rompen hidrolticamente los enlaces fosfoster y fosfoanhdridos: Ruptura de un enlace fosfoster: FRU-1,6-BP PO O OP HIDROLASA PO O OH (3.1.3.11) FRU-1,6-BP H2O Pi FRU-6-P Esta enzima se conoce normalmente con el nombre de fructosa-1,6-bifosfatasa. Otras fosfatasas de esta subclase son: glucosa-6-fosfatasa (3.1.3.9) y fructosa-2,6- bifosfatasa (3.1.3.46). Ruptura de enlaces fosfoanhdridos: O O PIROFOSFATASA O O P O P OH O O H2O INORGNICA 2 O P OH O (3.6.1.1) PIROFOSFATO FOSFATO 4 ATP H2O ATP asa 3 ADP 2 Pi H+ (3.6.1.36)

+ 17 2.4 LIASAS Son las enzimas que causan rupturas no oxidativas, no reductivas y no hidrolticas en las molculas. Tales rupturas ocasionan normalmente la salida de otra molcula como CO2, H2O, NH3, SH2, R-NH2 y OHC-COOH. La subclase indica el tipo de enlace que se rompe (C-C, C-O, C-N, C-S), y la subsubclase especifica el grupo funcional implicado en el enlace (carboxi, aldehdo, cetona, etc.). Las liasas mas comunes son: descarboxilasas (carboxi-liasas), deshidratasas (hidro-liasas), desaminasas (amonio-liasas), y las carboxilasas que no requieren ATP. 2.4.1 DESCARBOXILASAS: Se agrupan aqu las enzimas que separan la molcula de CO2 de un sustrato, generalmente cuando ste es un a o un - cetocido: Descarboxilacin en un a-cetocido. Requiere el concurso de la coenzima tiamina pirofosfato (TPP): COO- C O CH3 H PIRUVATO DESCARBOXILASA (4.1.1.1) H C O CH3 CO2 PIRUVATO ACETALDEHDO Descarboxilacin en un -cetocido. No requiere ninguna coenzima: COO- CH2 C O CH3 H+ ACETOACETATO DESCARBOXILASA (4.1.1.4) CH3 C O CH3 CO2 OXALOACETATO PIRUVATO

- 18 2.4.2 DESHIDRATASAS: Son las liasas que al romper un sustrato eliminan o sustraen una molcula de H2O, generando un doble enlace en aquel. Pueden catalizar tambin la reaccin inversa, es decir, la hidratacin: COO- CH OP CH2 OH 2-P-GLICERATO DESHIDRATASA (enolasa) COO- C OP CH2 H2O (4.2.1.11) 2-P-GLICERATO 2.4.3 DESAMINASAS: PEP Enzimas que al rompen los sustratos aminados, eliminan NH3 y forman un doble enlace. Estas enzimas normalmente no pueden catalizar la reaccin inversa, es decir, la adicin de NH3: FENILALANINA - CH2 CH COO NH3 FENILALANINA AMONIOLIASA (4.3.1.5) CH CH COO trans CINAMATO NH3 2.4.4 CARBOXILASAS QUE NO REQUIEREN ATP: Son enzimas que adicionan CO2 a un sustrato sin gastar energa de un nucletido (ATP, GTP), porque el mismo sustrato u otra especie provee la energa para la carboxilacin. Estas enzimas se clasifican como liasas porque al funcionar en sentido inverso, implican realmente una ruptura de una molcula. Los ejemplos ms notorios son la fosfoenolpiruvato carboxilasa y la fosfoenolpiruvato carboxikinasa (PEPCK): COO- C OP CH2 CO2 H2O PEP- CARBOXILASA (4.1.1.31) COO- C O CH2 COO- Pi PEP OAA

- 19 COO C OP CH2 CO2 GDP PEPCK (4.1.1.32) COO- C O CH2 COO- GTP PEP OAA Dos liasas importantes son: citrato liasa (4.1.3.8), que hace parte del sistema lanzadera del citrato, e isocitrato liasa (4.1.3.1), que participa en el ciclo del glioxilato. 2.5 ISOMERASAS Comprende las enzimas encargadas de catalizar conversiones entre los diferentes tipos de ismeros: estructurales, geomtricos y pticos. La subclase indica el tipo de isomera implicada (ptica, cis-trans, de grupo funcional, de posicin), y la subsubclase especifica el grupo funcional sobre el cual se acta, o el que se convierte o se transpone. Entre las isomerasas mas frecuentes estn las racemasas, las epimerasas, las mutasas, las cis-trans isomerasas y las isomerasas de grupo funcional. 2.5.1 RACEMASAS: Estas enzimas catalizan la interconversin de un par de enantimeros (ismeros pticos que son imgenes especulares entre s): COOH ASPARTATO RACEMASA COOH H2N H H NH2 (5.1.1.13) CH2 COOH L-ASPARTATO CH2 COOH D-ASPARTATO

- 20 Otras racemasas son: Alanina racemasa (5.1.1.1), glutamato racemasa (5.1.1.3) y fenilalanina racemasa (5.1.1.11). 2.5.2 EPIMERASAS: Catalizan la conversin entre epmeros (diastermeros que se diferencian en la configuracin de uno de sus centros quirales): CH2OH C O CH2OP D-RIBULOSA-5-P RIBULOSA-5-P 3-EPIMERASA CH2OH C O CH2OP D-XILULOSA-5-P (5.1.3.1) Otras epimerasas son: Metil malonil CoA epimerasa (5.1.99.1), 3-hidroxibutiril CoA epimerasa (5.1.2.3), UDP-glucosa epimerasa (5.1.3.2) y L-ribulosa-5-p-4- epimerasa (5.1.3.4). 2.5.3 CIS-TRANS ISOMERASAS: Catalizan la interconversin de un par de ismeros geomtricos: COO- CH OOC CH COO MALEATO FUMARATO ISOMERASA CH OOC CH (5.2.1.1) MALEATO FUMARATO Otra cis-trans isomerasa es la maleil piruvato isomerasa con el cdigo E.C 5.2.1.4. 2.5.4 MUTASAS: estructurales de posicin: Catalizan la conversin entre un par de ismeros

21 COO- FOSFOGLICERATO COO- CHOH CH2OP 3-P-GLICERATO MUTASA CHOP CH2OH 2-P-GLICERATO (5.4.2.1) Otras mutasas son: Fosfoglucomutasa (5.4.2.2), lisina-2,3-amino mutasa (5.4.3.2) y -lisina-5,6-amino mutasa (5.4.3.3). 2.5.5 ISOMERASAS DE GRUPO FUNCIONAL: Catalizan la interconversin de un par de ismeros estructurales de grupo funcional. Las ms comunes interconvierten los grupos aldehdo y cetona: H C O TRIOSA FOSFATO ISOMERASA CH2OH CHOH C O (5.3.1.1) CH2OP GLICERALDEHDO 3-FOSFATO CH2OP DIHIDROXIACETONA FOSFATO Otras isomerasas de esta subclase son: la fosfoglucoisomerasa, tambin conocida como fosfohexoisomerasa, cuyo cdigo E.C es 5.3.1.9, la fosfomanoisomerasa con el cdigo 5.3.1.8 y la ribosa-5-fosfato isomerasa, conocida como fosforiboisomerasa, que tiene el cdigo 5.3.1.6. En esta subclase tambin se ubican las tautomerasas, encargadas de interconvertir grupos enoles y cetnicos, como la dopacromo tautomerasa (5.3.2.3), que acta sobre el cido 5,6-dihidroxiindol-2-carboxlico, o simplemente dopacromo.

22 2.6 LIGASAS Se agrupan aqu las enzimas que catalizan la formacin de nuevas sustancias, ya sea agregando a un sustrato grupos como CO2, NH3, HSCoA, o condensando varias sustancias para generar otra diferente. Tales sntesis y condensaciones requieren el consumo de energa, expresamente contenida en un nucletido como ATP y GTP. La subclase indica el enlace nuevo que se forma (C-O, C-S, C-N, C-C), y la subsubclase especifica los grupos que contienen a esos enlaces: ster, tioster, amino, amido, etc. Las ligasas ms frecuentes son las carboxilasas y las sintetasas. 2.6.1 CARBOXILASAS: Son las enzimas que adicionan CO2 a un sustrato, pero a diferencia de las descritas en la seccin de las liasas, stas si requieren energa proveniente de un nucletido: COO- C O CH3 PIRUVATO CO2 PIRUVATO CARBOXILASA ADP + Pi ATP + H2O COO- C O CH2 COO- (6.4.1.1) OAA Otras carboxilasas son: Acetil CoA carboxilasa (6.4.1.2) y propionil CoA carboxilasa (6.4.1.3). 2.6.2 SINTETASAS: Condensan varios sustratos para formar o sintetizar diversas molculas como: acil CoA, aminocidos, pptidos, polinucletidos: Formacin de acetil CoA: O ACETIL CoA O CH3 C OH HSCoA SINTETASA CH3 C SCoA (6.2.1.1) ATP AMP + PPi

ATP 23 Formacin de glutamina: COOH H2N CH CH2 CH2 COOH NH3 GLUTAMINA SINTETASA ADP + Pi COOH H2N CH CH2 CH2 C O NH2 (6.3.1.2) GLUTAMATO GLUTAMINA Esta enzima tambin se conoce con el nombre de glutamato, amonio ligasa. Formacin de un pptido: CH3 H2N CH COOH D-ALANIL ALANINA SINTETASA H2N CH3 CH C NH CH O C OH (6.3.2.4) CH3 O CH3 H2N CH COOH ATP ADP + Pi D-ALANIL ALANINA Esta enzima se puede llamar tambin D-alanina, D-alanina ligasa. Otras sintetasas son: asparagina sintetasa (6.3.5.4), succinil CoA sintetasa (6.2.1.4), carbamoil fosfato sintetasa I (6.3.4.16).

24 3. LAS ENZIMAS DENOMINADAS SINTASAS Las sintasas no constituyen una categora o clase como tal; es un trmino que se aplica genricamente a una serie de enzimas, cuyas actividades se concretan en catalizar la sntesis o formacin de una sustancia sin requerir la energa de hidrlisis de un nucletido. Cada sintasa se ubicar en la clase o categora que se derive de su actividad enzimtica especfica. 3.1 XIDO-REDUCTASAS Algunas sintasas son oxido-reductasas como las siguientes: -xido ntrico (NO) sintasa: 1.14.13.39 -Glutamato sintasa: 1.4.1.13 -Piruvato sintasa: 1.2.7.1, que cataliza la siguiente reaccin: O PIRUVATO O CH3 C SCoA CO2 SINTASA - CH3 C COO HSCoA (1.2.7.1) FERREDOXINA FERREDOXINA REDUCIDA OXIDADA 3.2 TRANSFERASAS Otras sintasas se ubican en la clase de las transferasas: -Timidilato sintasa: 2.1.1.45 -Almidn (glucgeno) sintasa: 2.4.1.11 -Celulosa sintasa: 2.4.1.12 -Sacarosa-6-fosfato sintasa: 2.4.1.xx -Dihidroxiacetona sintasa: 2.2.1.3 -Lactosa sintasa: 2.4.1.22, que cataliza la siguiente reaccin:

- - O 25 O O LACTOSA SINTASA O O O (2.4.1.22) O UDP UDP-GALACTOSA GLUCOSA UDP LACTOSA Esta enzima es realmente una galactosil transferasa. 3.3 HIDROLASAS Tambin existen sintasas que son hidrolasas como la ATP-sintasa (o ATP-asa), cuyo cdigo E.C es 3.6.1.36, y que cataliza en ambos sentidos la siguiente reaccin: ATP H2O ATP SINTASA ADP Pi H+ (3.6.1.36) 3.4 LIASAS Y otras sintasas pertenecen a la clase de las liasas como: -Malato sintasa: 4.1.3.2 -Citrato sintasa: 4.1.3.7 -2-Acetolactato sintasa: 4.1.3.18 Para las dos ltimas enzimas, estas son las reacciones que catalizan: C COO - H2C COO OXALOACETATO O CH3 C SCoA H2O CITRATO SINTASA HSCoA H2C COO- HO C COO - H2C COO CITRATO (4.1.3.7)

26 COO- O 2-ACETOLACTATO COO- O O C OOC C CH3 SINTASA HO C C CH3 CO2 CH3 PIRUVATO PIRUVATO (4.1.3.18) CH3 2-ACETOLACTATO Esta enzima tambin podra llamarse 2- acetolactato carboxilasa. Sobre las dos carboxilasas que no requieren ATP descritas en el apartado de las liasas (fosfoenolpiruvato carboxilasa y fosfoenolpiruvato carboxikinasa), realmente podran ser dos sintasas, que no se denominan as porque tendran el mismo nombre: oxaloacetato sintasa, y no habra forma de diferenciarlas.

+ 27 4. ENZIMAS CON ALGUNA PARTICULARIDAD 4.1 XIDO-REDUCTASAS 4.1.1 ENZIMA MLICA (1.1.1.39). Enzima ubicua que en los vegetales participa en la va C4 de la fotosntesis, y en los animales hace parte del sistema de la lanzadera del citrato que impulsa la sntesis de cidos grasos en el citoplasma. Cataliza la siguiente reaccin: COO- HO CH CH2 COO- ENZIMA MLICA NADP+ NADPH + H+ COO- C O CH3 CO2 (1.1.1.39) L-.MALATO PIRUVATO Es una enzima que oxida y descarboxila a la vez sin requerir el concurso de la coenzima tiamina pirofosfato (TPP). Es una xido-reductasa. 4.1.2. SUPERXIDO DISMUTASA (1.15.1.1). Es una xido-reductasa de amplia distribucin que se encarga de destruir los agresivos radicales aninicos llamados superxidos, que se pueden generar en la fase final de la cadena respiratoria. La reaccin implicada es la siguiente: SUPERXIDO 2 O2 2H DISMUTASA O2 H2O2 (1.15.1.1) Los radicales superxidos son convertidos en perxido de hidrgeno (H2O2), sustancia destruida luego por las peroxidasas, y especficamente por la catalasa. 4.1.3 NITROGENASA (1.18.6.1). Es una xido-reductasa presente en ciertas especies de bacterias (bacterias fijadoras de nitrgeno), que cataliza la reduccin del N2 atmosfrico en amonaco (NH3), usando como agente reductor a la

- 28 protena ferredoxina (Fe2+), y consumiendo una considerable cantidad de energa en forma de ATP: N2 6 H+ NITROGENASA 2 NH3 (1.18.6.1) 6 Fe2+ 12 ATP 12 ADP 6 Fe3+ 12 Pi Aunque podra considerarse como una sintetasa, prevaleci la variacin de los estados de oxidacin de las especies para ubicarla como una xido-reductasa. 4.1.4 GLUTAMATO DESHIDROGENASA. Es una xido-reductasa de amplia distribucin que participa activamente en la biosntesis y degradacin de los aminocidos. Cataliza en ambos sentidos la siguiente reaccin: COO- COO- H2N CH GLUTAMATO DESHIDROGENASA C O CH2 H2O CH2 NH3 CH2 COO GLUTAMATO NAD(P)+ NAD(P)H H+ CH2 COO- alfa-CETOGLUTARATO Existen tres formas isoenzimticas, con el mismo nombre pero con diferente cdigo: 1.4.1.2: Utiliza nicamente NAD+ como agente oxidante. 1.4.1.4: Utiliza nicamente NADP+ como agente oxidante. 1.4.1.3: Puede usar cualquiera de las dos especies como agente oxidante. 4.1.5 DESATURASAS. Son xido-reductasas de amplia distribucin que catalizan la formacin de dobles enlaces CIS en los cidos grasos. Un ejemplo es

29 la ?9 Estearoil CoA Desaturasa, cuyo cdigo E.C es 1.14.99.5, y que sintetiza oleoil CoA de acuerdo a la siguiente reaccin: O 9 ESTEAROIL CoA O C SCoA DESATURASA 10 9 C SCoA ESTEAROIL CoA O2 2 H2O OLEOIL CoA NAD(P)H NAD(P)+ (1.14.99.5) H+ Estas enzimas usan un agente oxidante y dos agentes reductores. El oxgeno molecular (O2) oxida tanto al sustrato principal como al NAD(P)H. 4.2 TRANSFERASAS 4.2.1 PIRUVATO, FOSFATO DIKINASA (2.7.9.1). Enzima vegetal que participa activamente en la va C4 de la fotosntesis. Cataliza esta reaccin: COO- PIRUVATO, FOSFATO COO- C O Pi DIKINASA C OP PPi (2.7.9.1) CH3 CH2 PIRUVATO ATP AMP PEP Es una enzima que transfiere dos grupos fosforilos desde el ATP hacia dos receptores: piruvato y fosfato. Por ello se llama dikinasa. 4.2.2 SACAROSA FOSFORILASA (2.4.1.7). Es una glucosil transferasa usada por plantas y bacterias para metabolizar sacarosa y obtener fructosa libre:

- - - 30 O O O SACAROSA FOSFORILASA O O O P O O (2.4.1.7) O- O SACAROSA HO P O GLUCOSA-1-FOSFATO FRUCTOSA O- Aparentemente esta enzima se podra mirar como una liasa que usa el dianin fosfato para romper la molcula de sacarosa, pero su cdigo numrico la ubica en la clase de las transferasas, indicando que el cambio qumico es en forma preferencial una transferencia del radical glucosilo desde la molcula de sacarosa hasta el dianin fosfato. Otras transferasa de este tipo son: -Glucgeno (o almidn) fosforilasa: 2.4.1.1 -Glucogenina, glucosil transferasa: 2.4.1.186 4.2.3 GLUCOSA-1-FOSFATO, UTP, URIDILTRANSFERASA (2.7.7.9). Es una transferasa usada por plantas, animales y microorganismos para activar la glucosa que se emplea en la biosntesis de sacarosa, lactosa y glucgeno. Cataliza la siguiente reaccin: O O O O P O GLUCOSA-1-FOSFATO,UDP, URIDILTRANSFERASA O O O O P O P O O N N H O O- O O O- O- GLUCOSA-1-FOSFATO UTP O P O P OH O- O- UDP-GLUCOSA (2.7.7.9) La molcula de UDP-glucosa formada es el punto de partida para la sntesis de lactosa, sacarosa, almidn, glucgeno y hasta celulosa.

31 Lo particular de esta enzima es que en la mayora de los textos se conoce con el nombre de UDP-glucosa pirofosforilasa, sencillamente porque la reaccin inversa es como una ruptura de UDP-glucosa con el in pirofosfato, ubicndola errneamente en la clase de las liasas. El cdigo E.C de la enzima indica que es una transferasa, trasponiendo el radical uridilo desde el UTP hasta glucosa-1- fosfato. Otras enzimas similares son: galactosa-1-fosfato, UTP, uridiltransferasa (2.7.7.10), conocida con el nombre de UDP-galactosa pirofosforilasa, y galactosa-1-fosfato, UDP-glucosa, uridiltransferasa, conocida simplemente como uridiltransferasa, y que tiene una funcin central en el catabolismo de la galactosa. 4.3 LIASAS 4.3.1 FOSFOENOLPIRUVATO CARBOXIKINASA (PEPCK) (4.1.1.32). Enzima esencial en la ruta gluconeognica. Cataliza la siguiente reaccin: COO- C O CH2 COO- GTP PEPCK GDP COO- C OP CH2 CO2 (4.1.1.32) OAA PEP Aunque es una liasa en la direccin como normalmente ocurre porque descarboxila, tambin cumple la funcin cataltica de transferir un grupo fosforilo desde el GTP. En sentido inverso se aprecia como una carboxilasa, y en sentido directo como una kinasa; de ah el nombre que tiene. 4.3.2 ACONITASA (4.2.1.3). Es una liasa del Ciclo del cido Ctrico que cataliza en los dos sentidos la siguiente reaccin:

- - - 32 H2C COO- ACONITASA H2C COO- HO C COO - H2C COO CITRATO H C COO HO HC COO ISOCITRATO (4.2.1.3) Aunque interconvierte un par de ismeros estructurales de posicin, no es una isomerasa porque su mecanismo de accin incluye una deshidratacin del citrato, y luego una hidratacin estereoselectiva del producto anterior (cis- aconitato). 4.4 COMPLEJO PIRUVATO DESHIDROGENASA Es un conjunto de enzimas y coenzimas que cataliza y regula un paso estratgico en la oxidacin aerbica de carbohidratos y algunos aminocidos, como es la conversin de piruvato en acetil coenzima A: O - CH3 C COO PIRUVATO HSCoA COMPLEJO PIRUVATO DESHIDROGENASA NAD+ NADH + H+ O CH3 C SCoA ACETIL CoA CO2 Este complejo comprende tres enzimas catalticas y dos enzimas reguladoras, que son las siguientes: 4.4.1 PIRUVATO DESHIDROGENASA (1.2.4.1): Es una xido-reductasa que posibilita la descarboxilacin del piruvato con el concurso de la coenzima TPP. Esta enzima provoca que el grupo acetilo quede unido temporalmente a otra coenzima denominada cido lipoico (o lipoamida cuando est unida a la respectiva enzima):

4 4 - 4 4 O C 4 4 33 CH3 O C COO S S CH2 CO2H PIRUVATO DESHIDROGENASA (1.2.4.1) CH3 O C S S H CH2 CO2H CIDO LIPOICO CO2 CIDO ACETIL DIHIDROLIPOICO 4.4.2 DIHIDROLIPOIL TRANSACETILASA (2.3.1.12): Es una transferasa que posibilita el traspaso del grupo acetilo desde el cido hidrolipoico hasta la coenzima A: O CH3 C S S H CH2 CO2H DIHIDROLIPOIL TRANSACETILASA H S S H CH2 CO2H (2.3.1.12) CIDO CIDO S-ACETIL DIHIDROLIPOICO HSCoA CH3 SCoA DIHIDROLIPOICO 4.4.3 DIHIDROLIPOIL DESHIDROGENASA (1.8.1.4): Es una xido- reductasa que regenera la forma oxidada del cido lipoico, para que ste pueda intervenir en otro ciclo del complejo piruvato deshidrogenasa: HS S H CH2 CO2H DIHIDROLIPOIL DESHIDROGENASA S S CH2 CO2H (1.8.1.4) CIDO DIHIDROLIPOICO NAD+ NADH + H+ CIDO LIPOICO

34 4.4.4 PIRUVATO DESHIDROGENASA KINASA (2.7.1.99): Es una enzima reguladora del complejo, que lo inactiva al fosforilar con ATP la primera enzima del mismo, es decir, a la piruvato deshidrogenasa. Es una fosfotransferasa. 4.4.5 PIRUVATO DESHIDROGENASA FOSFATASA (3.1.3.43): Es la otra enzima reguladora que activa el complejo, hidrolizando el enlace fosfoster formado por la kinasa. Pertenece a la clase de las hidrolasas.