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2015

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Área de Química Biológica - Universidad Nacional de San Luis

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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