UNIDAD 3 UNIDAD 3 “ LOS “ LOS BIOCATALIZADORES ” BIOCATALIZADORES ”
BIOQUIMICA IUASD
Lic. Agustina Canela M.Sc.2011
Lic. Agustina Canela M.Sc.
CASO CLÍNICOCASO CLÍNICO “Josefina, 40 años de edad, obesa, se presenta en el Centro De
Emergencias con quejas de náuseas, vómitos y dolor abdominal empeorados.
Su dolor está situado en el área del centro del epigastrio y el cuadrante superior derecho, en la actualidad es constante y fuerte en naturaleza, pero previamente fue intermitente y con calambres sólo después de comer alimentos "grasosos".
Al examen físico tiene una temperatura de 37,8 ° C con los signos vitales normales. Su abdomen es suave, sin distensión y con sonidos intestinales activos.
Los valores de laboratorio eran normales excepto para las pruebas de función hepática que estaban aumentadas así como los glóbulos blancos y la amilasa en suero.
Un Ultrasonido de la vesícula biliar reveló numerosos cálculos biliares y un engrosamiento de la pared de la vesícula biliar. Inmediatamente, se buscó una consulta con cirugía.
Se le hizo un diagnóstico presuntivo de Pancreatitis."
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Sustancia que acelera una reacción química, hasta
hacerla instantánea o casi instantánea, al disminuir la energía de activación.
Catálisis Procedimientos que permiten que la velocidad con la que transcurre una reacción se incremente in-situ.
Aumenta la velocidad de las reacciones químicas sin modificar su estructura o su concentración al final de la
reacción.
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Diferente naturaleza química:Bióticos o Biocatalizadores Realizan su acción en los seres vivos.Abióticos Uso en laboratorios e industrias.
Catalizador
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COMPARACIÓCOMPARACIÓNN
‡ Abióticos Bióticos o
BiocatalizadoresNaturaleza
QuímicaSustancias orgánicas: FenolInorgánicas: Metales: Pt, Ácidos: H2SO4, Bases: NaOH
Proteínas
EnzimasRNA Ribozimas
Especificidad Cierto grado.No selectividad de reactante.
Doble.Por el sustrato y por la reacción.
Eficiencia Menos eficientes Más eficientes
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Las enzimas son PROTEÍNAS. Las ribozimas son RNA.
Ejemplo: La Peptidíl Transferasa es una actividad del
RNAr 23S localizado en la subunidad 50S del ribosoma.
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ENZIMAS PROTEÍNAS GLOBULARES
RIBOZIMAS RNA
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REACCIÓN QUÍMICAREACCIÓN QUÍMICA
R = Reactantes CA = Complejo Activado P = Productos
R CA P
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CA
P
R
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REACCIÓN ENZIMÁTICAREACCIÓN ENZIMÁTICA
S = Sustrato (Sustancia sobre la que actúa la enzima)
ES = Complejo Enzima-Sustrato
P = Producto (Sustancia que resulta de la acción de la enzima sobre el sustrato)
E + S ESE + P
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PEROXIDASA
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REACCIÓN ENZIMÁTICAREACCIÓN ENZIMÁTICA
E + S ES EP E + P
Etapa 1 = Etapa de UniónEtapa 2 = Etapa de TransformaciónEtapa 3 = Etapa de Liberación
ES = Complejo Enzima-SustratoP = Productos
(1) (2)
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(3)
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ESPECIFICIDAD ENZIMÁTICAESPECIFICIDAD ENZIMÁTICA
Habilidad que tiene una enzima para discriminar entre dos sustratos competentes.
Estructura tridimensional. DOBLE ESPECIFICIDAD:
1) DE SUSTRATO2) DE LA REACCIÓN
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Desaminación Enzima 1 Descarboxilación Enzima 2
Tripsina
Trombina
CENTRO ACTIVOCENTRO ACTIVO
Es la región de la enzima que se une al
sustrato y contiene los residuos que participan
directamente en la producción y ruptura
de enlaces.
POSEE 2 REGIONES (ADYACENTES O JUNTAS):
1- Sitio de reconocimiento reconoce y liga al sustrato
2- Sitio Catalítico cataliza la reacción
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Sus Componentes: Eje Peptídico Grupos de
Ambientación Grupos de Fijación
del Sustrato o de Unión
Grupos Catalíticos
ESTRUCTURA GENERAL DEL
CENTRO ACTIVO
ENZIMA CITOCROMO P - 450 + ALCANFOR
COMPLEJO ES
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CARACTERÍSTICAS DEL CENTRO CARACTERÍSTICAS DEL CENTRO ACTIVOACTIVO Hendidura tridimensional formada por aminoácidos que no son adyacentes.
Representa una porción relativamente pequeña del volumen total de la enzima.
Son hoyos o hendiduras. Los grupos químicos están
ordenados de forma precisa y realizan diferentes funciones.
Está situado superficialmente en la enzima.
Los sustratos se unen a la enzima por numerosas fuerzas débiles.
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LISOZIMA
FUERZAS DE UNIÓN ENTRE LA ENZIMA Y EL FUERZAS DE UNIÓN ENTRE LA ENZIMA Y EL SUSTRATOSUSTRATO
Las interacciones reversibles entre biomoléculas se realizan mediante:
Enlaces Electrostáticos Puentes de Hidrógeno Interacciones Hidrofóbicas Fuerzas de Van Der Waals.
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CARBOXIPEPTIDASA II
ANHIDRASA CARBÓNICA HUMANA II
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UNIÓN ESUNIÓN ESMODELO LLAVE - CERRADURAMODELO LLAVE - CERRADURA
Fisher El centro activo de la enzima y el sustrato deben parecerse estructuralmente.
Igual que la llave entra en su cerradura.
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MODELO DE ADAPTACIÓN INDUCIDAMODELO DE ADAPTACIÓN INDUCIDA
Koshland Los centros activos de las enzimas tienen formas que son complementarias a las del sustrato solo después que el sustrato se ha unido.
Igual que el guante calza en la mano.
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ESTRATEGIAS CATALÍTICASESTRATEGIAS CATALÍTICAS
Proximidad y Orientación Catálisis Nucleofílica Catálisis Acido-Base Estabilización del Complejo
ES o Estado De Transición Catálisis Covalente Desestabilización del
Producto Desarrollado
Ej.: Quimotripsina Sustrato Proteínas Especificidad Aas aromáticos
Tir Fen Tri Met
Sitio activo: Ser195
His57
Asp102
Gli193
Mecanismo de Acción Todas las estrategias señaladas.
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NOMENCLATURA DE LAS ENZIMASNOMENCLATURA DE LAS ENZIMAS
1867 - Kühne en zymc “en fermento”
Nombre Trivial o Antiguo Procedencia o Sitio de Acción Sustrato + asa
Nombre Recomendado Sustrato + Acción + asa
Nombre Sistemático Número Clave
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NOMBRE TRIVIAL O NOMBRE TRIVIAL O ANTIGUOANTIGUO
Procedencia o Sitio de Acción
Ptialina (Ptyalos = Saliva)
Tripsina (Triptus = Páncreas)
Pepsina (Pepsus = Estómago)
Renina (Riñón) Sustrato + asa
Amilasa Almidón Lipasa Lípidos Ureasa Urea
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NOMBRE NOMBRE RECOMENDADORECOMENDADO
Sustrato + Acción + asa Succinato Deshidrogenasa Piruvato Carboxilasa Citrato Sintasa Triosa P Isomerasa Fumarato Hidratasa Glucosa 6 Fosfatasa Glucosa Oxidasa
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CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMASCLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS
Las reacciones y las enzimas que las catalizan se dividen en 6 clases principales, cada una con subclases y sub-subclases.
CLASES DE ENZIMAS:
1. OXIDORREDUCTASAS 2. TRANSFERASAS 3. HIDROLASAS
4. LIASAS 5. ISOMERASAS 6. LIGASAS
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CLASE ACCIÓN SUBCLASES
1- ÓXIDO-REDUCTASAS
Reacciones de Oxido – reducción de todo
tipo.
DeshidrogenasasReductasasPeroxidasas
MonooxigenasasDesaminasas
Catalasas
2- TRANSFERASAS
Transfieren grupos activosque no son H2 (obtenidos de laruptura de ciertas moléculas) aotras sustancias receptoras. Suelen actuar en procesos de
inter - conversión de azúcares,de aminoácidos, etc.
TransaldolasasTranscetolasas
Transaminasas oAmino-
transferasasFosfotransferasas
3- HIDROLASAS
Rompimiento hidrolítico deenlaces con la consiguienteobtención de monómeros a
partir de polímeros.
GlucosidasasLipasas
PeptidasasEsterasasFosfatasas
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CLASE ACCIÓN SUBCLASES
4- LIASAS
Ruptura de los enlaces C-C,C-O, C-N, sin acoplarse al
rompimiento de sustancias de alto valor energético. Se incluye la eliminación de H2O dejando un
doble enlace.
AldolasasDescarboxilasasHidratasas
5- ISOMERASAS
Interconversión de isómeros deFunción, posición, geométrico,
etc.. Ej.: Cis Trans L D Aldehído Cetona
IsomerasasEpimerasasMutasas
6- LIGASAS
Unión de compuestos medianteenlaces fuertes acopladaa sustancias ricas en energíacomo el ATP.
CarboxilasasPéptido
Sintetasas
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NOMBRE SISTEMÁTICONOMBRE SISTEMÁTICO Número Clave: E.C. + 4 dígitos
E.C. 2.7.1.1 El primer dígito clase de enzima. El segundo dígito subclase de enzima. El tercer dígito sub-subclase. El cuarto dígito el número progresivo de orden para la
enzima específica.
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E.C. 2.7.1.1 2 denota la clase (una Transferasa) 7 subclase (transferencia de fosfato) 1 sub-subclase (una función alcohol como aceptor de fosfato) 1 Hexocinasa o ATP: D-hexosa-6-fosfotransferasa
Enzima que cataliza la transferencia de fosfato desde el ATP al grupo hidroxilo del carbono 6 de la glucosa.
ORGANIZACIÓN INTRACELULAR DE ORGANIZACIÓN INTRACELULAR DE LAS ENZIMASLAS ENZIMAS
Sistemas Solubles Complejos
Multienzimáticos Enzima
Multifuncional Enzimas
Asociadas a Membrana
SS ISTEMAS ISTEMAS SOLUBLESSOLUBLES
Las enzimas que actúan separadas y catalizando un mismo proceso metabólico.
Ej.: Las enzimas de la Glucólisis, localizadas en el citosol.
Glucosa P Isomerasa P Fructosa quinasa 1 Aldolasa A Triosa P Isomerasa Gliceraldehído 3P Dhasa Fosfoglicero Quinasa Fosfoglicero Mutasa Enolasa Piruvato Quinasa
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Complejos MultienzimáticosComplejos Multienzimáticos Agrupaciones de enzimas que catalizan varias reacciones de
una vía metabólica. Proteína Oligomérica. Al disociarse el complejo, ninguno de los componentes por
separado presentan actividad catalítica. Las diferentes enzimas que forman el complejo se encuentran
unidas por fuerzas no covalentes.
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PIRUVATO DHASA (PDH)
Es un complejo mitocondrial. Formado por 3 enzimas
E1:E2:E3 de 30:60:6
Cataliza la reacción global:Piruvato + CoA + NAD+ Acetil-CoA + NADH+H+ + CO2
E1
E2
E3
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Enzimas MultifuncionalesEnzimas Multifuncionales Son de gran tamaño formadas por una cadena polipeptídica que,
al plegarse para tomar la estructura terciaria, forma varios centros activos, por los plegamientos de sectores continuos de la cadena polipeptídica, produciendo estructuras globulares autónomas o dominios, cada una con una actividad específica, diferente.
No permiten la fuga de los metabolitos intermediarios aumentando la eficiencia del sistema y al estar formadas por una cadena polipeptídica única, la síntesis de todas las actividades enzimáticas puede ser regulada de manera coordinada.
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3 enzimas multifuncionales de la síntesis de los ácidos grasos: Acetil-CoA Carboxilasa Sintetasa de ácidos grasos o Acido Graso Sintetasa Citrato Liasa
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Acetil-CoA + Co2 Malonil-CoA
ACETIL COA CARBOXILASAACETIL COA CARBOXILASA
Es un polímero con un peso de 4,000 a 8,000 kd que puede ser disociado en protómeros inactivos de 400 kd cada uno.
Cada protómero es una enzima multifuncional con funciones de: Biotina Carboxilasa Proteína portadora de carboxibiotina Transcarboxilasa y Zona de regulación alostérica.
ENZIMAS ASOCIADAS A MEMBRANAS
Son enzimas que forman parte de membranas y se organizan en determinados procesos.
Ejemplo: Enzimas de la Cadena Respiratoria
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COFACTORES COFACTORES ENZIMÁTICOSENZIMÁTICOS
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IONES ACTIVADORESIONES ACTIVADORES
Facilitan la unión enzima-sustrato o estabilizan la estructura tridimensional de la enzima.
Los metales de transición: Fe3+, Cu2+, Co2+, Zn2+
Estos metales: Tienen una alta densidad de carga
positiva. Actúan aceptando pares de e-. Pueden mediar en reacciones Redox. Ayudan a polarizar las moléculas de agua. Juegan un papel directo en la catálisis. Forman complejos con los sustratos.
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ElementElementoo
Enzima ActivadaEnzima Activada
Zn++ Deshidrogenasas, Anhidrasa carbónica, RNA y DNA Polimerasas
Mg++ Fosfatasas, Fosfotransferasas
Mn++ Arginasa, Peptidasas, Quinasas
Mo Nitratoreductasa, Nitrogenasa
Fe2+, Fe3+ Citocromos, Catalasas, Ferredoxina, Peroxidasas, Nitritoreductasa
Cu2+ Citocromo Oxidasa, Tirosinasa,Ácido Ascórbico Oxidasa
Ca2+ Glucógeno sintetasa, Calmodulina
K+ Piruvato Quinasa, ATPasa
Co2+Vitamina B12 hallada en microorganismos y animales, pero no en plantas. Importante en la fijación simbiótica deNitrógeno.
Ni2+ Ureasa
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COENZIMASCOENZIMAS
Son Cofactores enzimáticos, de naturaleza orgánica, no proteica, que ayudan a las enzimas en su acción catalítica.
Transportadores de grupos químicos. Los toman de los puntos de generación y los depositan en
los de consumo. Provienen de vitaminas del complejo B.
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Deficiencia o Avitaminosis Funcional toxinas o drogas que
inhiben proteínas que transportan vitaminas.
Dietética bajo aporte de vitamina.
Apoenzima + Coenzima ↔ Holoenzima
enzima inactiva) (enzima activa)
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VITAMINAS COMPLEJO BVITAMINAS COMPLEJO B
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B1
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Clases de CoenzimasClases de Coenzimas Coenzimas de Transferencia y
Activación Participan directamente en la
catálisis formando un enlace covalente con el sustrato para facilitar la reacción. CoA Biotina PLP PPT FH4
Cobamida
Coenzimas de Oxido-Reducción
No forman enlace covalente con el sustrato.
Tienen un grupo funcional que acepta y dona e-
Transfieren: Hidrógenos, Hidruros, Oxigeno.
NAD+/NADH y NADP+/NADPH FAD/FADH2 FMN/FMNH2 Lipoato
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Enlaces covalentes Grupos Prostéticos: FAD y FMN Fuerzas no covalentes NADH y NADPHEj.:
Isocitrato Deshidrogenasa (NAD+) Succinato Deshidrogenasa (FAD)
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COENZIMACOENZIMA GRUPO QUE GRUPO QUE TRANSPORTATRANSPORTA
Biotina -COO- (HCO3-)
Coenzima A (CoA) Acilos
Pirofosfato De Tiamina (PPT)
Aldehídos
Tetrahidrofolato (THF o FH4)
Metilos
Fosfato de Piridoxal (PAL o PALP)
Amino
Metil-Cobamida y 5’ Desoxi-Adenosil
Cobalamina Metilos
AscorbatoElectrones
(Hidrógenos)
Lipoamida (Lipoato)Electrones
(Hidrógenos)
NAD y NADPElectrones (Hidruros)
FMN y FAD Electrones (Hidrógenos)
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VITAMINAS HIDROSOLUBLES (1)VITAMINAS HIDROSOLUBLES (1)traaducirlotraaducirlo
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VITAMINAS HIDROSOLUBLES VITAMINAS HIDROSOLUBLES (2)(2)
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NIACINA – ÁCIDO NICOTÍNICO NIACINA – ÁCIDO NICOTÍNICO (NAD / NADP)(NAD / NADP)
O
OH OH
NOPO
O
O
O
OH OH
NOPO
O
C
O
NH2
H
N
N N
NH2
(PO32-)NAD+
(NADP+)
+ La Nicotinamida del NAD+
/ NADP+ acepta un hidruro (H más 2 e-) y un protón H+ pasa al solvente.
N
C
O
NH2
H
R
+R1C
H
H
OH N
C
O
NH2
H
R
H
+ R1C
H
O
oxred+
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N
N
N
NH
O
O
CH3
CH3
OP OO
O
OPO
OO
OH OH
Adenine
CH2COHCOHCOHCH2
HHH
FADFlavinAdenínDinucleótido
FMNFlavinMonoNucleótido
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RIBOFLAVINA (RIBOFLAVINA ( FAD/FMN)FAD/FMN)
!Gracias!!Gracias!
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