ENZIMOLOGIA

ENZIMAS

• Son los catalizadores biológicos

• Sustancias sintetizadas en los sistemas vivos, capaces de producir un gran descenso en la energía de activación de una reacción química y en consecuencia generar un gran aumento en la velocidad de la reacción

IMPORTANCIA

• Su existencia es fundamental para el metabolismo de los distintos seres vivos

• La acción de las enzimas en las reacciones metabólicas permite que estas se realicen en condiciones suaves: temperaturas moderadas ( entre 0 y 100°C ) y pH próximo a 7,

– El estudio de las enzimas ha sido de vital importancia para un mayor conocimiento de las reacciones enzimáticas, y de los mecanismos de regulación del metabolismo en los organismos vivos

– Actualmente muchas enzimas se emplean en procesos de biotecnología, en terapéutica y en el diagnóstico clínico

– Muchas enfermedades metabólicas se producen por la falta de síntesis de algunas de las enzimas que participan en cierta vía metabólica

• Por todo ello, el estudio de las características de las enzimas, sus propiedades, mecanismos de acción, cinética, estructura es sumamente importante y ha tenido un amplio desarrollo en los últimos años

• Las aplicaciones a la medicina y la industria han demostrado que la enzimología no es simplemente una cuestión académica sino que tiene una enorme importancia en el desarrollo de muchas áreas de la ciencia

BIBLIOGRAFÍA

• Nicholas Price and Stevens Lewis, Fundamentals of Enzimology - 3ª Edición- Oxford University Press 1999

• Athel Cornish Bowden Fundamentals of Enzyme Kinetics – 3ª. Edición - Portland Press – 2004

• Ignacio Nuñez de Castro – Enzimología –Ediciones Pirámide – 2001

• Alan Fersht – Structure and Mecanism in Protein Science – Freeman – 1995

• Irwing Segel - Enzyme Kinetics – Wiley Interscience 1993 ( 1975)

• Copeland, A Enzimology

EVOLUCIÓN HISTÓRICA• Los estudios que llevaron al conocimiento de las

enzimas se iniciaron con el fenómeno de la fermentación , conocido desde la antigüedad , ya en el Génesis se cita la fermentación de la uva, sin embargo, fue mucho más adelante, que se empezó a estudiar el fenómeno que producía dicha fermentación

• 1833 Observan que el extracto de centeno en germinación, tratado con etanol es capaz de producir la hidrólisis del almidón dando glucosa. A esta sustancia le llaman diastasa, que en realidad era una preparación impura de amilasa

• 1836 Schwan extrae de las paredes del estómago una sustancia activa capaz de hidrolizar la carne (pepsina)

• 1833 a 1837 Berzelius desarrolla el concepto de catálisis en base a los estudios con diastasa, pepsina y los procesos de fermentación

• Entre 1858 y 1871 Pasteur estudia en profundidad la fermentación producida por microorganismos y propone que los cambios químicos que se producen son parte importante de los microorganismos

Entre 1858 y 1871 Pasteur estudia en profundidad la fermentación producida por microorganismos y propone que los cambios químicos que se producen son parte importante de los microorganismos• Se produce en esa época una controversia entre

Pasteur, que postula que la capacidad catalítica está contenida en células vivas y Stahl y Liebig, quienes afirman que es un efecto puramente químico. Se habla entonces de fermentos organizados , producidos por las levaduras y fermentos no organizados como la pepsina, diastasa y otros

• 1878 Kühne utiliza por primera vez el término enzime . • derivado del griego, enzymos ( en la levadura)• 1894 Los hermanos Buchner preparan un extracto de • levadura, libre de células vivas, terminando así la• controversia entre Pasteur y Liebig• 1894 Emil Fischer propone el modelo de cerradura-llave

para explicar la alta especificidad sustrato-enzima

1894 Emil Fischer propone el modelo de cerradura-llave

para explicar la alta especificidad sustrato-enzima • 1902 Henri y Brown , independientemente, al estudiar

las reacciones catalizadas por enzimas, proponen la formación de un complejo enzima sustrato y una ec.

• 1913, L.Michaelis y M Menten continuando los estudios anteriores, y en base a las curvas hiperbólicas obtenidas experimentalmente deducen la ec llamada hoy de Michaelis-Menten

• 1920 Se demuestra la naturaleza proteica de las enzimas

• 1926 Summer cristaliza una proteina de soja con actividad catalítica , la ureasa

• 1930 y sgtes Northop y col cristalizan numerosas enzimas digestivas (extracelulares)

• 1937 Se inicia la cristalización de proteínas intracelulares. El desarrollo de los estudios de la estructura de las proteínas permitió un mayor conocimiento de la naturaleza y estructura de las enzimas

1957 Kendrew determina por difracción con rayos X la estructura cristalina de una proteína,la mioglobina y posteriormente de enzimas1950-1960 se estudia la cinética de sistemas bireactantes

y multireactantes1963 Cleland propone una forma de esquematizar los sistemas multireactantes También en ese año se determina la secuencia completa de una enzima : la ribonucleasa1965 Monod- Wyman y Changeaus proponen un modelo para las enzimas alostéricas1966 Koshland, Nemethy y Filmer poponen el modelo de encaje inducido

1968 Cech descubre la capacidad catalítica del RNA, que puede producir la hidrólisis del propio RNA. Desde entonces se han encontrado numerosas reacciones catalizadas por RNA. Se ha identificado a los fragmentos responsables del poder catalítico y

requieren para su acción algún ión metálico El

descubrimiento de las ribozimas , como se llamó al

RNA catalítico , puede tener importantes implicancias

en la teoría de la evolución de los catalizadores.• En la década de los ochenta varios investigadores

produjeron anticuerpos con capacidad catalítica, denominados abzimas

• Hoy podemos decir que las enzimas son macromoléculas biológicas con capacidad catalítica

SITUACION ACTUAL

• Los nuevos métodos de análisis, el desarrollo de instrumentos que permitieron el estudio de reacciones muy rápidas, las nuevas técnicas de ADN recombinante, la utilización de NMR tridimensional, y otras técnicas modernas has permitido avances extraordinarios en el conocimiento de las enzimas en los últimos años y se prevén nuevos descubrimientos que permitirán un extraordinario desarrollo de la Enzimología

Situación actualSituación actual

Sin embargo todavía deben ser investigados, temas como los mecanismos de la actividad enzimática en detalle, y su relación con la estructura de las mismas, los intermedios de reacción y otros.

El amplio uso de enzimas en terapéutica, en la industria, en la agricultura, en la síntesis orgánica,indica la importancia de la Enzimología

d