UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR

ORREGO

FACULTAD DE MEDICINA HUMANA

BIOQUIMICA

ENZIMOLOGA

Dr. Pedro Lezama A.

plezamaa@upao.edu.pe

bioqupao@.yahoo.comP. Lezama - UPAO

ENZIMAS

Definicin

Catalizadores biolgicos

Funcin

Viabilizar la actividad celular por suparticipacin en todas las reacciones

biolgicas

Naturaleza qumica: protenas globulares principalmente, excepto las RIBOZIMAS (RNA

con propiedades catalticas)

P. Lezama - UPAO

ESTRUCTURA ENZIMATICA

Ribozimas

Estructurabsica

RNA

- Nucleotidos- Comp. Vit. B

ApoenzimaApoprotena

Grupo Prosttico

Holoenzima

CofactorProtena

Coenzima

AnticuerposAbzimas

Actividad citotxica(apoptosis)

Granzimas

P. Lezama - UPAO

Enzimas de restriccion

Enzima

(sacarasa)

Sitio

cataltico

1

2

3

Sustrato

(sacarosa)

Enzima disponible con

sitio cataltico vaco

Sustrato se une

a la enzima por

encaje inducido

Sustrato es

convertido a

productos

4 Productos son

liberados

Glucosa Fructosa

E+S [ES] [EP] P+E

P. Lezama - UPAO

E+S

P. Lezama - UPAO

Diferencia entrela energia libre

de y P

Reaccin

Energia de activacin conenzima

Energia de activacin sin enzima

S

P

Modelo de Accin enzimtica

Establecer las

diferencias

P. Lezama - UPAO

MODELOS DE ACCION ENZIMATICA

P. Lezama - UPAO

Modelo llave-

cerradura

P. Lezama - UPAO

Modelo del encaje (acoplamiento) inducido

P. Lezama - UPAO

CLASIFICACIN DE ENZIMAS (IUB)

1. Oxidoreductasas transferencia de electrones

2. Transferasas reacciones de transferencia de

grupo, glicosilo, metilo, fosforilo (no agua)

3. Hidrolasas reacciones hidrolticas (con agua) de

separacin C-C, C-O, C-N, y otros

4. Liasas catalizan reacciones de ruptura C-C, C-O,

C-N, y otros enlaces mediante eliminacin de

tomos, dejando dobles enlaces.

5. Isomerasas transferencia de grupos dentro de la

misma molcula para dar ismeros.

6. Ligasas catalizan formacin de enlaces C-C, C-S,

C-O y C-N por reacciones de condensacin

acopladas a hidrlisis de ATP P. Lezama - UPAO

IsoenzimasEjemplo: Lactato deshidrogenasa (LDH)

P. L

ezam

a -

UPA

O

HHHH

MMMM

HMMM

HHMM

HHHM

Piruvato LactatoNADH+ NAD+

LDH

P. Lezama - UPAO

CINTICA ENZIMTICA

Que se necesita para que las molculas reaccionen?

P. Lezama - UPAO

Indice de reaccin

Aproximarse dentro de la distancia formadora de enlace de la otra

Poseer suficiente energa cintica para vencer la barrera del estado de transicin

Cinetica enzimatica

P. Lezama - UPAO

Analizar

P. Lezama - UPAO

EFECTO DE LA TEMPERATURA

P. Lezama - UPAO

Efecto del pH

ENZIMA pH Prom.

Fosfatasa alcalina 9.5

Lipasa pancretica 8.0

Quimotripsina 8.0

Tripsina 7.9

Catalasa 7.6

Carboxipeptidasa 7.5

Amilasa salival 6.8

Fosfatasa cida 5.0

Pepsina 1.5P. Lezama - UPAO

Analizar algunas

de ellas

Incre

me

nto

en c

on

ce

ntra

ci

n d

e S

21 3 4 5 6 7 80

0 2 4 6 8

Sustrato (mmol)

Pro

du

cto

80

60

40

20

0

S

+

E

P

(en un periodo de tiempo

P. Lezama - UPAO

Concentracin constante ES en estado de transicin

SP

E

ES

Tiempo de Reaccin

Con

cen

traci

n

P. Lezama - UPAO

INHIBICION ENZIMATICA

Constante de Michaelis-Menten

[S]

v

Vmax

2

v = Vmax

v = Vmax [S]

Km

Km

Cuando se alcanza la

velocidad mxima? P. Lezama - UPAO

Lineweaver - Burk

P. Lezama - UPAO

Tipo de inhibidores

P. Lezama - UPAO

COMPETITIVO

Tipo de inhibidores

P. Lezama - UPAO

NO COMPETITIVO

Tipo de inhibidores

P. Lezama - UPAO

ACOMPETITIVO

Inhibidor acompetitivo

RESUMEN DE INHIBICION

P. Lezama - UPAO

Km

Inhibicin enzimtica (Resumen)

I II Competitiva No-competitiva Acompetitiva

Plo

teo

dire

cto

Do

ble

Re

cip

roco

Vmax Vmax

Km Km [S], mM

vo

[S], mM

vo

I I

Km [S], mM

Vmax

I

Km

VmaxVmax

Vmax no se alteraKm se incrementa

Vmax disminuyeKm no se altera

Vmax & Km disminuye

I

1/[S]1/Km

1/vo

1/ Vmax

II1/vo

1/ Vmax

1/[S]1/Km 1/[S]1/Km

1/ Vmax

1/vo

= Km

P. Lezama - UPAO

ALGUNOS EJEMPLOS DE

INHIBIDORES

COMPETITIVA NO COMPETITIVA ACOMPETITIVA

AINEs

lactmicos (penicilina)Sulfas (~PABA)

IECAs (Captopril, enalapril)

Alopurinol

Fluorouracilo

Organofosforados

Plomo

EDTA

Litio

P. Lezama - UPAO

REVISAR EN LA LITERATURA OTROS EJEMPLOS

Angiotensingeno

Angiotensina I

Angiotensina II

Renina

Enzima convertidora

de Angiotensina, ECA

Hipotensin,

hipovolemia

Aumento de la presin arterial

IECA

Captopril

Anlogo del

estado de

transicion

Ejemplo de inhibicin competitiva

X

P. Lezama - UPAO

NUCLEOTIDOS

DE GUANINANUCLEOTIDOS

DE ADENINA

Xantina

Acido Urico

xantina

oxidasa

Pedro Lezama - UAP

X alopurinol

Factores de Regulacin

1. Temperatura

2. pH

3. Concentraciones de:

Enzima

Sustrato

Producto (retroalimentacin

negativa)

4. Localizacin

5. Moduladores

Positivos

Activadores

Inductores

Negativos

Inhibidores

Represores

Inhibidores

Especiales

Alostrica

Covalente

ZimgenosP. Lezama - UPAO

Regulacin

de

actividades

MECANISMOS DE REGULACIN

ENZIMTICA Activacin/inhibicin alostrica

El modulador alostrico se une a un sitio diferente al activo

La unin del modulador es reversible e implica cambio conformacional

Generalmente son enzimas multimricas

Presentan cintica sigmoide

Modificacin covalente Fosforilacin

ADP-ribosilacin

Metilacin

Activacin proteoltica de proenzimas Zimgenos

Activacin en cascadaP. Lezama - UPAO

Revisar la bilbiografia y

plantear ejemplos

P. Lezama - UPAO

ENZIMAS ESPECIALES

P. Lezama - UPAO

TELOMERASA

Esta enzima repara

los telmeros de los

cromosomas

mediante la adicin

de secuencias

TTAGGG

P. Lezama - UPAO

Ciclo celular normal y el de las

clulas tumorales

P. Lezama - UPAO

Ribozimas

Son RNA antisentido con actividad catalitica Clasificacin por su secuencia y estructura

tridimensional: Intron de grupo I (Tetrahymena thermophyla) RNAse P Cabeza de martillo (hammerhead ribozyme) Tipo horquilla (hairpin ribozyme) Ribozima de virus de hepatitis delta Propiedades

Especificidad de sustrato y reaccin Se regeneran Son inhibibles

P. Lezama - UPAO

Abzimas (aczimas)

Anticuerpos que presentan regiones con actividadcataltica

Normalmene son constructos que se obtienencombinando un anticuerpo (especificidad) y la enzima(propiedad cataltica

Tambien se encuentran de manera natural en seresvivos, incluyendo humanos, tal como: autoanticuerpos antipptido vasoactivo intestinal En lupus eritematoso (LUE) en el que los autoanticuerpos

se pueden unir al ADN e hidrolizarlo

Son herramientas potenciales de biotecnologa Son muy especficas y eficientes Mayor sensibilidad a la inhibicin por producto

P. Lezama - UPAO

Granzima B

Granzima B, y perforina,

son protenas liberadas

por clulas efectoras

(LT citotoxicos)

Pueden inducir

apoptosis en clulas

blanco formando poros

transmembrana y el

clivaje de efectores de

caspasas, tal como

caspasa-3, aunque la

apoptosis puede

lograrse independiente

de granzima B.

P. Lezama - UPAO

Granzima A

P. Lezama - UPAO

APLICACIONES DE LAS ENZIMAS EN LA

MEDICINA

P. Lezama - UPAO

Generalidades

Se basa en su alta especificidad y eficacia cataltica

Requieren:

Alto grado de pureza

Alta estabilidad a las condiciones de temperatura y pH fisiolgicos

Baja antigenicidad y accesibilidad al sitio corporal de destino

P. Lezama - UPAO

PARA QUE SE USAN LAS ENZIMAS EN CAMPO

MDICO

DIAGNOSTICO TRATAMIENTO

PRONOSTICOSCREENING

MARCADORES ENZIMATICOS

Auxiliares para el diagnstico de enfermedades agudas o crnicas

Se puede trabajar en fluidos: suero, plasma, saliva, semen, LCR, orina, o

extractos celulares

Relaciona la actividad enzimtica con alteraciones que afectan rganos

Revisar: Bioqumica de Hicks (Cap. 7)P. Lezama - UPAO

Usos fundamentales

Indicadores de diagnstico y/o pronstico

Diagnstico de enfermedades genticas e infecciosas

Se determina en fluidos corporales principalmente,

aunque se pueden usar biopsias MARCADORES ENZIMATICOS

Agentes terapeticos

Algunas enzima se usan como frmacos

Otras enzimas son blanco de frmacos

Herramientas (Reactivos) de diagnstico

P. Lezama - UPAO

Porqu vara

la cantidad

y/o activida

enzimtica

Secretorias

producido por tejidos/rganos, actuan en plasma

Ejem. Hgado Lipoprotein lipasa (LPL)

Intracelulares

Actan intracelularmente y carecen de accin en plasma

Se localizan en: membrana (ALP, GT), citosol (ALT, AST, LDH, MDH), Mitocondrias (AST), lisosomas

(ACP)

Otros son producidos por tejidos/organos especficosHgado (G, 6Pasa), Pancreas (amilasa), Corazn

(LDH1)P. Lezama - UPAO

ENZIMAS EN DIAGNOSTICO CLINICO

APLICACIONES TERAPEUTICAS

CONVENCIONALES

ENZIMA ORIGEN FUNCION

Pancreatina pncreas bovino ayuda-digestivo Pepsina mucosa estomacal porcina ayuda-digestivo Amilasa Aspergillus sp ayuda-digestivo Papaina Carica papaya ayuda-digestivo Celulasa Aspergillus sp ayuda-digestivo Lipasa pncreas porcino ayuda-digestivo Bromelina Ananas comosus (pia) antiinflamatorio Peptidasa Serratia sp. antiinflamatorio Dextranasa Penicillium funicolosum tratamiento de caries Estreptoquinasa Streptococcus sp. agente tromboltico Uroquinasa orina agente tromboltico Colagenasa Clostridium hystolyticum tratamiento de

quemaduras

cutneas

Lisozima clara de huevo oftalmologa:potenciador deantibiticosP. Lezama - UPAO

Actuales

Tratamiento de deficiencias metablicas congnitascatalasa, para el tratamiento de acatalasemia; fenilalanina hidroxilasa y fenilalanina amoniaco liasa (Fenilcetonuria), Galactosa, 1- P uridil transferasa (Galactosemia)

Eliminacin de metabolitos txicos por malfuncionamiento de rganos: ureasa y uricasa en caso de mal funcionamiento renal (para eliminar urea y cido rico); UDP glucoronil transferasa y bilirrubina oxidasa (eliminacin de bilirrubina) en casos de ictericia; anhidrasacarbnica y catalasa en intercambio gaseoso de O2 y CO2 en respiradores artificiales

Eliminacin selectiva de nutrientes especficos de clulas malignas: asparaginasa y glutaminasa en la eliminacin de L-asparagina y L-glutamina en el tratamiento de leucemia; carboxipeptidasa; fenilalanina y tirosina en el control del crecimiento de tumores.

P. Lezama - UPAO

ALGUNAS ENZIMAS CON VALOR

DIAGNOSTICO COMPROBADO

NOMBRE ALTERADO EN

Lactato deshidrogenasa (LDH) Isquemia miocrdica, anemia perniciosa

Glutamato deshidrogenasa (GLDH) Ictericia obstructiva, Tumores hepticos

-Glutamiltransferasa ( GT) Cirrosis alcohlica, tumores hepticos Aspartato aminotransferasa (ASTT) Enfermedades hepticas,isquemia miocardica

Glutamato oxalacetato transaminasa (GOT)

Alanina aminotransferasa (ALT) Enfermedades hepticas, isquemia miocardica

Glutamato piruvato transaminasa (GPT)

Creatin quinasa (CPK) Isquemia miocrdica, lesiones del Msculo

esqueltico

Lipasa pancretica Pancreatitis aguda

Colinesterasa (CHE) Hgado graso, intoxicacin alcohlica aguda

Fosfatasa alcalina (AP) Ictericia obstructiva, tumores

Fosfatasa cida (ACP) Carcinoma de prstata

-Amilasa Pancreatitis aguda

Fructosa, 1,6 bifosfato aldolasa (ALD) Trastornos musculares

Glutamato descarboxilasa (GAD) Trastornos de pncreas endocrino P. Lezama - UPAO

INFARTO AL MIOCARDIO

LDH

AST(GOT)

CK

HEPATITIS

ALT(GPT)

AST (GOT)

GT

P. Lezama - UPAO