Biocatalisis juan
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BIOCATALISISBIOCATALISIS
JUAN AQUINO PUMAJUAN AQUINO PUMA
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OBJETIVOSOBJETIVOS1. Define que es una enzima describiendo sus
propiedades y su mecanismo de acción
2. Enumera las clases de enzimas e indica el tipo de reacción que cada una de ellas cataliza.
3. Construye e interpreta gráficas que relacionen el efecto de la (S) sobre la Vi de una reacción catalizada por una enzima.
4. Indica los mecanismos mediante los cuales la temperatura, el pH y la concentración de la enzima afectan la velocidad de una reacción enzimática
5. Describe la importancia y uso de enzimas en clínica.
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DEFINICIONDEFINICION
Las enzimas son proteínas que aceleran la velocidad de las reacciones químicas que ocurren en los seres vivo
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IMPORTANCIA BIOMEDICAIMPORTANCIA BIOMEDICA
La determinación de enzimas en los líquidos biológicos ayuda en el diagnostico de muchas enfermedades ya que muchas de las enzimas tienen especificidad por unos pocos órganos.
CREATINO KINASA (MB)
TRANSAMINASA GLUTAMICO OXALACETICA (TGO)
LACTATO DESHIDROGENASA (LDH)
INFARTO AL MIOCARDIO
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GAMMA GLUTAMIL TRANSPEPTIDASA
TRANSAMINASA GLUTAMICO PIRUVICA (TGP)
ENFERMEDADES HEPATICAS
AMILASA PANCREATICA
PANCREATITIS AGUDA
FOSFATASA ACIDA
PROSTATITIS, CANCER PROSTATA
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FOSFATASA ALCALINAVARIOS TRASTORNOS OSEOS
ENFERMEDADES HEPÁTICAS OBSTRUCTIVAS
CERULOPLASMINA
ENFERMEDAD HEPATOCELUAR (ENFERMEDAD DE WILSON)
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TERMINOSTERMINOSAPOENZIMA.- Parte estrictamente
proteica de la enzima.
COFACTOR.- Parte NO PROTEICA, tipos:
• Iones metálicos.- Fe++, Fe+++, Cu+, Mg++, Zn++, K+, Ni++, Mo, etc.
• Coenzima.- Union laxa a la enzima, (NAD) y (NADP)
• Grupo prostético.- Union fuertea la enzima (FAD).
HOLOENZIMA.- Es la unión de la apoenzima mas el cofactor
SUSTRATO (S).- Compuesto sobre la cual actúa la enzima y lo transforma en un producto
PRODUCTO (P).- Es el resultado de la acción de la enzima sobre el sustrato
ACTIVADOR.- Compuesto que aumenta la actividad enzimatica
INHIBIDOR (I).- Sustancia que deprime o anula su actividad.
G
+
SITIO ACTIVO
COFACTOR
CS
APOENZIMAI
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• ZIMOGENO O PROENZIMA.- Enzimas se sintetizan como precursores inactivos, siendo necesario un cambio en su estructura para manifestar su actividad catalítica. Son ejemplos de zimógenos el pepsinógeno, tripsinogeno, quimotripsinogeno, procarboxipeptidasa, proelastasa, etc. En el caso del pepsinógeno se convierte a la forma activa, pepsina
• ISOENZIMA.- Son enzimas que catalizan la misma reacción, ya que existen en formas moleculares múltiples en un mismo organismo o incluso en una misma célula. Estas pueden ser separadas por electroforesis lo que indica que difieren en su pI. También se les denomina como isozimas.
••
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CREATINO FOSFOQUINASA (CPK) CREATINO FOSFOQUINASA (CPK)
B
M
B
M
M B
(CPK1)
(CPK2)
(CPK3)
cerebro
músculo esquelético
músculo cardiaco
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LACTATO DESHIDROGENASA (LDH) LACTATO DESHIDROGENASA (LDH)
H
M
(LDH1)
(LDH2)
(LDH3)
HHH
HHH
MMHH
MMMH
MMMM
(LDH4)
(LDH5)
músculo cárdiaco
músculo cárdiaco
cerebro, riñon
músculo esquelético
músculo esquelético, hígado
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MECANISMO DE ACCIÓNMECANISMO DE ACCIÓN
+
SITIO ACTIVO
COFACTOR
CS PP+
E + ES ES + P
ENZIMA
Mecanismo de acción de una enzima
C
ENZIMA
C
ENZIMA
S
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CARCATERISTICASCARCATERISTICASa) Elevada especificidad ya que reconocen un solo sustrato o
en algunos pocos casos tienen algunos sustratos que son estructuralmente semejantes.
b) Son catalizadores muy poderosos y eficientes en pequeñas cantidades, es decir que para transformar grandes cantidades de sustrato se requieren pequeñas cantidades de enzima. Un millón de veces.
c) No se consumen ni se degradan en el curso de las reacciones que catalizan ya que al transformar un sustrato inmediatamente pueden actuar sobre otros sustratos y la enzima permanece químicamente inalterada.
d) No modifican la constante de equilibrio (Keq) de las reacciones que catalizan. Las reacciones químicas tienen una constante de equilibrio que les es característica.
e) Disminuyen la energía de activación de las reacciones. La cantidad de energía que deben tener las moléculas para poder activarse se reduce notablemente cuando en el medio esta presente la enzima.
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NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMASNOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS
Comisión de Enzimas de la Unión Internacional de Bioquímica (UIB),
denominada etanol: NAD oxidorreductasa
denominada L-aspartato: 2-oxoglutarato aminotransferasa
CH3 CH2OH + NAD+CH3 CHO NADH + H++
CH COOHNH2
CH2 COOH
CO COOH
CH2 CH2 COOH+
CO COOH
CH2 COOH
CH COOH
CH2 CH2 COOH
NH2+
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CLASIFICACIONCLASIFICACION
• CLASE I : OXIDORREDUCTASAS.- Catalizan diversos tipos de reacciones de oxidorreducción
Incluyen a las deshidrogenasas y oxidasas
A
B
H
B
A
H
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CLASE II : TRANSFERASAS, Que catalizan reacciones de transferencia
incluyen las quinasas, mutasas, transaldolasas, transcetolasas, transaminasas y fosforilasas
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• CLASE III : HIDROLASAS.- Enzimas que catalizan reacciones de ruptura, con agua
incluyen las fosfatasas y proteasas
H2O +OH
H
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• CLASE IV : LIASAS.- Catalizan reacciones de ruptura de enlaces C-O, C-C, C-N y otros, pero por medios diferentes a la hidrólisis y oxidación
• incluyen a las descarboxilasas
NH2
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CLASE V : ISOMERASAS.- Catalizan reacciones de isomerización
incluyen las epimerasas, racemasas
Glucosa Galactosa
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• CLASE VI : LIGASAS.- Catalizan reacciones de condensación de dos moléculas, acoplado a la hidrólisis del ATP o de otro compuesto rico en energía.
• Incluyen las sintetasas y tioquinasas
+ATP + ADP + Pi
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CINÉTICA ENZIMATICACINÉTICA ENZIMATICA
En la práctica resulta muy difícil estimar la cantidad de una enzima determinada, ya que en la mayoría de los casos, la enzima a cuantificar se encuentra en una mezcla compleja de diferentes proteínas; de otro lado las cantidades en que se encuentran las enzimas son generalmente muy pequeñas para ser fácilmente cuantificadas
la actividad de una enzima es directamente proporcional a su concentración
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se puede estimar la actividad de una enzima por la cantidad de sustrato consumido ( o producto formado) por unidad de tiempo
S P
12 0
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S P
93
E 1 min
3/min3/min
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unidades internacionales (UI) de unidades internacionales (UI) de actividad enzimáticaactividad enzimática
número de micromoles de sustrato transformado por minuto bajo las condiciones definidas de medida
U = umol / min
katal .- moles de sustrato transformados por segundo (mol/seg)
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Velocidad de reacciónVelocidad de reacción
E S+ ES E P+
Condiciones de velocidad inicialCondiciones de velocidad inicial
Pocos minutosPocos minutos
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FACTORES QUE AFECTAN LA ACTIVIDAD DE LAS FACTORES QUE AFECTAN LA ACTIVIDAD DE LAS ENZIMASENZIMAS
pH
pH
vi
7.06.0 8.0
Efecto del pH sobre la actividad de la ureasa
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Temperatura
T (ºC)
vi
37
Efecto de la Temperatura sobre la velocidad de reacción enzimática
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Concentracion de la enzima
E
vi
Efecto de la concentración de la enzima sobre la velocidad de reacción enzimática
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Concentracion del sustrato
E S+ ES E P+K1
K2
K3
K4
(1)
Michaelis-Menten
(7) =S
Km + SVi
Vmax .
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Vmax
Vmax2
Km S
vi
a
b
c
Efecto de la concentración de sustrato sobre la velocodad de reacción enzimática
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Km como la concentración de sustrato con la cual se alcanza la mitad de la velocidad máxima
Km es una medida de la afinidad de la enzima por el sustrato
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Valores de Km para los sustratos de la Hexoquinasa
HEXOSA Km (M)
Galactosa 1.0 x 10-1
Fructosa 1.6 x 10-3
Glucosa 8.0 x 10-6
Manosa 3.0 x 10-6
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Ploteo de Lineweaver- BurkPloteo de Lineweaver- Burk
(8) =Km
+SVi Vmax
1
Vmax .
11
![Page 33: Biocatalisis juan](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042818/55ad46b31a28ab473c8b4811/html5/thumbnails/33.jpg)
1/ S
1/vi
1/Vmax
-1/ Km
Ploteo de Lineweaver-Burk
![Page 34: Biocatalisis juan](https://reader034.fdocuments.es/reader034/viewer/2022042818/55ad46b31a28ab473c8b4811/html5/thumbnails/34.jpg)
ENZIMAS ALOSTERICASENZIMAS ALOSTERICAS
están constituidos por 2 ó más subunidades (proteínas multiméricas) y tienen además del sitio destinado a unirse al sustrato, otro (u otros) denominado sitio alostérico
Las enzimas alostéricas catalizan reacciones estratégicas en las vías metabólicas
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SITIO ACTIVO
SITIO ALOSTÉRICO
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CINETICACINETICA
Vmax
Vmax2
Ks S
vi
a
b
c