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ENZ IMA S

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Page 1: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

ENZIMAS

Page 2: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Introducción

Un rasgo especial de la célula es su capacidad para realizar reacciones químicas rápidas y a temperatura ambiente, fuera de la célula estas reacciones serian lentas y la compleja actividad metabólica de la célula no podría realizarse a velocidades tan bajas.

La vida, tal y como la conocemos, no seria posible si no existieran catalizadores para facilitar y controlar los procesos metabólicos. Esos catalizadores son las enzimas.

185019261960

Page 3: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Enzimas y CoenzimasProteínas sintetizadas en la célula, catalizan una

reacción, van desde 12,000 hasta 1 millón de tipos y peso molecular es

en kDa

Actividad catalítica a través de Cofactores

(iones inorgánicos como metales).

Complejo metalorgánico llamado Coenzima, que

actúan como transportadores

transitorios de grupos funcionales específicos.

Grupo prostéticoHaloenzimaApoproteína

DESCRIPCION

Page 4: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Elementos inorgánicos que sirven como cofactores para

las Enzimas

Page 5: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Algunos coenzimas actúan como portadores transitorios de átomos o grupos funcionales específicos

Page 6: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Vitaminas, cofactores o precursores de enzimas

Page 7: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Hemoglobina con su

coenzima o grupo HEMO

HALOENZIMA

Page 8: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Clasificación y Nomenclatura

Sufijo asa, clasificación 1961 Comisión de Enzimas de la Unión Internacional de Bioquímica

Page 9: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Descripción de la Clasificación

OXIDORREDUCTASASCantidad en el grupo:

187

Deshidrogenasas O2 actúa como

receptorOxidasas

Oxigenasas

O2 es incorporado

parcialmente a las moléculas

Catalizan reacciones Redox fisiológicas. Peroxidasas

H2O2 sirve como receptor

Page 10: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

TRANSFERASASCantidad en el

grupo: 171

Transaminasa

Catalizan la transferencia de

grupos de un substrato a otro

como metilo, amino, alquilo y acilo y de grupos

que contienen fosforo y azufre,

O2 es incorporado parcialmente a las moléculas.

Quinasas

Transcetilasas

Page 11: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

HIDROLASASCantidad en el

grupo: 181

Fosfatasas

Hidrolisis de gran variedad

de compuestos

por medio del agua

Peptidasas

Amidasas

Proteasas

Sacarasas

Page 12: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

LIASASCantidad en el grupo:

88

Fumarasa

Catalizan la supresión de

grupos químicos sin

hidrolisis. Actúan sobre enlaces C-C, C-O, C-N, C-S

Descarboxilasa

Aldolasa

Page 13: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx
Page 14: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

ISOMERASAS

Cantidad en el grupo: 37,

catalizan reacciones

de isomeración

RacemasasCatalizan la inversión de la configuración alrededor del

átomo de carbono asimétrico en un sustrato con único (racemasas)

o más (epimerasas) centros de asimetríaEpimerasas

Cis-trans isomerasa Transforma un isómero de un

compuesto químico en otro. Puede, por ejemplo, transformar una molécula de glucosa en una

de galactosa.Ceto-isomerasa

intramoleculares

Mutasas o transferasas

intramoleculares

Pueden facilitar el traspaso de grupos acilo, o fosforilo de una

parte a otra de la molécula, como la lisolecitina acil mutasa que

transforma la 2 – lisolecitina en 3 – lisolecitina, etc

Page 15: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

LIGASASCantidad en el grupo: 41

C-O

Catalizan la unión entre dos

moléculas, dando lugar a un nuevo enlace químico; generalmente, sucede con la

hidrólisis de un compuesto de alta energía, como el

ATP, con rotura de un enlace

pirofosfato del ATP, generalmente actúa sobre compuestos de alta energía.

C-S

C-N

C-C

Esteres fosfóricos

N-Fe, Zn, Cu, Mg, K, Ni, Mo, Se

Page 16: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Como funcionan las Enzimas

Substrato: es el compuestos o tipo de substancia sobre el cual actúa la enzima.Sitio activo: bolsa enzimática, sobre la cual se acopla el substrato.

Page 17: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Especificidad de las Enzimas

Especificidad (capacidad de un enzima de distinguir entre dos substratos

competitivos)

Especificidad de grupo: una serie de compuestos pueden servir

como sustratos, ejemplo las

aldohexosas, son fosforiladas por la

quinasa

Especificidad absoluta de

grupo: atacan solamente un

sustrato, ejemplo solo pueden atacar al glucosa y no a

los demás monosacáridos

Especificidad relativa de

grupo: puede

atracar a series

homologas de aldohexosas

Estereo - especificidad:

ataca isómeros D y L

Page 18: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Inhibición Enzimática

Son moléculas que se unen a enzimas y disminuyen su actividad.

La unión de un inhibidor puede impedir la entrada del sustrato al sitio activo de la enzima y/u obstaculizar que la enzima catalice su reacción correspondiente, la unión del inhibidor puede ser reversible o irreversible.

1. Irreversibles reaccionan con la enzima de forma covalente y modifican su estructura química a nivel de residuos esenciales de aminoácidos necesarios para la actividad enzimática.

2. Reversibles se unen a la enzima de forma no covalente, dando lugar a diferentes tipos de inhibiciones, dependiendo de si el inhibidor se une a la enzima, al complejo enzima-sustrato o a ambos.

Page 19: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Inhibición de las Enzimas

AUMENTO DE

TEMPERATURA

CAMBIO DE pH

ADICION DE PRECIPITANTES DE PROTEINAS

ADICION DE AGENTE OXIDANTE QUE ATACA

LOS GRUPOS SH

1.Inhibición competitiva

2.Inhibición no competitiva

Page 20: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Inhibición competitiva

COMPITEN DIRECTAMENTE CON

EL SUBSTRATO, POR EL

LUGAR ACTIVO EN

LA SUPERFICI

E EN LA ENZIMA.

Page 21: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Son inhibidores potentes que se combinan, con grupo en el lugar activo

de la enzima y no pueden ser desplazados por un substrato adicional.

Inhibición no competitiva

Page 22: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

La velocidad de la reacción catalizada por las enzimas.

El estudio de las velocidades de reacción y la forma en que cambia su respuesta, en cuanto a parámetros experimentales se llama Cinética.

La actividad enzimática se ve afectada por muchos factores, entre ellos se encuentra:

1. Concentración de substrato2. Sitio activo3. Efecto de la enzima4. Efecto del pH 5. Efecto de la temperatura6. Efecto de los productos terminales7. Efecto de los inhibidores

Cinética y Actividad Enzimática

Page 23: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Medición del Cambio químico catalizado por

la enzima

Medición de la Actividad Enzimática

Incubar substrato,

con enzima

Tomar muestras

en intervalos breves del substrato

Se determina

la Actividad Enzimática

Page 24: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

La concentración del substrato cambia durante el transcurso de una reacción, a medida que este se convierte en producto.

Medir la (Vo) de la reacción, cuando la (S) es mayor que la concentración de la Enzima

1. Cuando el tiempo de reacción es corto la disminución en la (S) es insignificante

2. A baja (S) la Vo inicial aumenta linealmente con el aumento (S)3. A mayor (S) de substrato, hay incrementos pequeños de Vo, y

pequeños incrementos de (S)4. Finalmente los incrementos de (S), Vo son casi equivalente y es ahí

donde se forma una meseta llamada Vmax

1. Concentración de Substrato (S)

Page 25: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

La Vmax se alcanza cuando todos los centrosactivos están ocupados con sustrato

Page 26: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Ecuación de Michaelis-Mente, ecuación de velocidad

catalizada enzimáticamente con un sustrato.

Page 27: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Dependencia de la velocidad inicial con respecto a la

concentración de sustrato en la que se muestran los parámetros cinéticos que definen los limites

de la curva a (S) alta y baja.

A baja (S), Km > (S), por lo que la (S) en la ecuación de Michaelis-Menten es insignificante y la ecuación queda: Vo = Vmax(S)/Km, y Vo tiene una dependencia lineal con respecto a (S).

A alta (S), donde (S) > Km, Km en la ecuación de Michaelis-Menten es insignificante y la ecuación queda: Vo = Vmax, de acuerdo a la meseta formada a (S) elevada.

La ecuación de Michaelis-Menten tienen una dependencia de la Vo con respecto a (S).

Page 28: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

2. Sitio Activo

En la especificidad de acción de muchas enzimas, y solo una pequeña porción de la proteína enzimática interviene en su actividad característica. El sitio activo esta formado de una serie de aminoácidos específicos . Por lo cual al llevarse a el complejo enzima-substrato se debe acoplar de manera completa, toda la porción de la proteína enzimática.

Page 29: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

3. Efecto de la Enzima

Cuando se emplea una enzima purificada, el ritmo de reacción es proporcional a la concentración de la enzima, por lo cual concentración de substrato debe conservarse constante y hallarse siempre en exceso de la necesaria para combinarse con la enzima.

Page 30: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

4. Efecto del pH

La concentración de ion hidrogeno, en la mezcla ejerce una influencia sobre el ritmo de la actividad enzimática. La intensidad máxima ocurre en el pH optimo, si el pH sigue aumentado la velocidad disminuye. El pH optimo representa las condiciones en que las cargas sobre la enzima, y el substrato permiten la acción catalítica mas eficaz. Los grandes cambios de pH, con adición de ácidos o bases pueden desnaturalizar o inactivar por completo la enzima.

Page 31: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

5. Efecto de la temperatura

La rapidez de la mayor parte de las reacciones aumenta al doble o al triple por cada 10° C de temperatura., y esta debe ir entre 10 y 50 °C, la temperatura optima de las enzimas en el cuerpo es de 37 °C, arriba de 50 °C se desnaturaliza la enzima, y la proteína enzimática se coagula, y la actividad enzimática desaparece. Q10 es el cambio de intensidad de la actividad enzimática, para la mayoría de las enzimas es 1.5 y 3.0, es por cada 10 °C.

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6. Efecto de los productos terminales

Los productos finales de una reacción enzimática tienen un efecto sobre el ritmo de la actividad enzimática, Si se deja aumentar su concentración sin alejarlos, disminuirán el ritmo de la reacción. Ya que algunos productos son de tipo acido o alcalino, y afectan el pH y por lo tanto se disminuye el ritmo de la reacción. Esto se llama retroalimentación química con inhibición o disminución del ritmo denominado retroalimentación negativa.

El producto Z inhibe la reacción de A, B

Page 33: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

7. Efecto de los Inhibidores

Ciertas moléculas pueden inhibir la acción catalítica de un enzima: son los inhibidores. Estos inhibidores bien pueden ocupar temporalmente el centro activo por semejanza estructural con el sustrato original (inhibidor competitivo) o bien alteran la conformación espacial del enzima, impidiendo su unión al sustrato (inhibidor no competitivo).

Page 34: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Tienen una actividad catalítica mayor o menor en respuesta a señales enviadas en cada secuencia metabólica, para regulación de la velocidad enzimática, la cual se ajusta constantemente para adaptarse a los cambios en las necesidades de la célula con respecto a la energía y a las biomoléculas requeridas durante el crecimiento celular y e la reparación de lesiones.

1. Enzimas alostéricas2. Enzimas reguladas con modificación covalente

reversible

Enzimas Reguladoras

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Alostéricas Enzimas reguladas covalentes reversibles

Unión reversible no covalente de un metabolito regulador denominado modulador.

1. Homotropicas: El sustrato actúa, también como modulador. Estas enzimas contienen dos o más centros de unión para el sustrato. La modulación dependerá de cuántos sean los centros del sustrato que están ocupados.

2. Heterotropicas: Son estimuladas o inhibidas por un modulador diferente a la del sustrato.

Algún aminoácido de la enzima se une covalentemente a algún grupo químico y de esta forma se activa o se inactiva la enzima. El grupo que más frecuentemente interviene en este tipo de regulación es el grupo fosfato (Pi) y los aminoácidos que normalmente intervienen son la serina y la treonina.

Clasificación de Enzimas Reguladoras

Page 36: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Enzima regulador aspartato transcarbamoilasa. Los polipéptidos catáliticos de cada agrupamiento se muestran en tono azul y purpura. Los sitios de fijación de los moduladores alostéricos se encuentran en blanco y rojo. La fijación del modulador produce grandes cambios en la conformación y actividad de enzima.

Page 37: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Obtención y Producción de Enzimas

• Bacterias• Hongos• Plantas• Animales

• Órganos• Tejido• Células

SINTETIZAR ENZIMAS

EN GRANDES FERMENTADORES

• 88% Bacillus • Aspergillus• 4% plantas• 8% animales

• Extermófilos (Termófilos 70 °C)

• Halófilos (0.5 M)

DESNATURALIZACIÓN Y

SALINIDAD ELEVADA

1. HIPEREXPRESIÓN DEL GEN QUE LA

CODIFICA

2. MUTAGENESIS

Page 38: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Purificación de enzimas mediante manipulación y cromatografía de afinidad.

1. Se aísla y se modifica el gen de la proteína.

2. Se expresa el gen recombinante en una bacteria apropiada

3. Se prepara un soporte gelificado con un grupo químico, que se una a la proteína recombinante

4. Se cultiva la bacteria recombinante de forma que exprese la proteína

5. Se aplica un extracto acelular de la bacteria a la columna: la proteína recombinante se une al gel y las demás no

6. Se aplica una solución que contenga un compuesto químico o ion que desplace a la proteína del gel

Page 39: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Inmovilización de Enzimas

Page 40: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Aplicaciones de la Tecnología Enzimática

INDUSTRIA ENZIMA UTILIDAD

CLINICA a Amilasa Elevada en pancreatitis aguda

CLINICA Fosfatasa acida Elevada en cáncer de próstata

FARMACEUTICA Hialuronidasa Infartos de miocardio

FARMACEUTICA Asparraginasa Leucemia y tumores

TEXTIL AmilasasEliminan el almidón usado para reforzar

los hilos

LAVANDERIA Proteasa

Elimina manchas de huevo, sangre, a pH

alcalino y baja temperatura

Page 41: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

Aplicaciones de la Tecnología Enzimática

INDUSTRIA ENZIMA UTILIDAD

TENERIAS LipasasHidroliza las grasas,

ahorrando tensoactivos

PAPELERAHemicelulasas,

Celulasas, Oxidorreductasas

Reforzar el blanqueo del papel

ALIMENTOS Endoproteasas

Aumentan el contenido de

aminoácidos, reforzar el sabor de sopas y

caldos

ACEITES Y GRASAS Peptolíticas , Lipasas

Aumentan el rendimiento de

extracción de aceites de oliva. Hidrolizan

ésteres y triglicéridos

ALCOHOL IsomerasasProcesado de

azucares, licores ricos en fructuosa

Page 42: UNIDAD 3 ENZIMAS.pptx

1. Donald J. Burton et al., QUIMICA ORGANICA Y BIOQUIMICA, Editorial McGraw-Hill, Traducción de la primera edición en ingles 1997, pp. 302 a 321

2. Dirección General de Educación Media Superior y Superior, BIOQUIMICA, Editorial, Telebachillerato, Edición 2004, pp. 99 a 109

3. Eric E. Conn et al., BIOQUIMICA FUNDAMENTAL, Limusa 1965, Capitulo 7

4. Francisco C. Rodríguez et al., BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL, Editorial Tebar 2005, pp. 301 a 317

5. Leningher et al., PRINCIPIOS DE BIOQUIMICA, Omega 2000, pp. 198 a 235

Bibliografía