Clase 5 enzimas

Diapositivas con información sobre las enzimas, concepto, clasificación, componentes

1. ENZIMAS

2. CONCEPTOS ENZIMAS : Proteínas globulares con función específica. COFACTOR : Sustancia no proteica de la cual dependen muchas enzimas para su actividad óptima. ZIMÓGENOS ( Proenzima ) : es el precursor inactivo de la proteína

3. CONCEPTOS HOLOENZIMA : Molécula proteica más el cofactor y presenta la máxima actividad catalítica. APOENZIMA : Componente proteico menos su cofactor y presenta muy baja actividad (casi nula). COENZIMA : Cofactor orgánico derivado de vitaminas Riboflavina (FAD ( flavinadenindinucleótido ) y FMN ( flavinmononucleótido )

4. LAS ENZIMAS Son proteínas que catalizan reacciones químicas necesarias para la sobrevivencia celular Sin las enzimas los procesos biológicos serían tan lentos que las células no podrían existir. Las enzimas pueden actuar dentro de la célula , fuera de ésta, y en el tubo de ensayo. E + S  ESEP  E + P E E E E

5. LA ENZIMA Y LA ENERGÍA DE ACTIVACIÓN Tiempo de la reacción E + S E + P Sin enzima Con enzima La Ea de la hidrólisis de la urea baja de 30 a 11 kcal/mol con la acción de las enzimas, acelerando la reacción 10 14 x El aumento de temperatura necesario para producir la reacción no catalizada seria de 529ºC

6. Enzima - Catalizador Tanto la enzima como el catalizador aceleran la velocidad de una reacción química. Una enzima puede transformar 1000 moléculas de sustrato/ segundo Las enzimas tienen 3 propiedades que los catalizadores NO tienen Especificidad por el sustrato Se inactivan por desnaturación Pueden ser reguladas

7. Las enzimas se unen a los reactivos (sustratos) reduciendo la energía de activación Cada enzima tiene una forma única con un sitio o centro activo en el que se une al sustrato Después de la reacción, enzimas y productos se separan. Las moléculas enzimáticas no han cambiado después de participar en la reacción

8. Las enzimas cumplen su papel catalítico gracias a: Fijación estereoquímicamente complementaria del substrato Transformación catalítica del mismo En ambas funciones participan : Cadenas laterales de los aminoácidos Grupos o moléculas no proteicas: Grupos prostéticos Iones metálicos Cofactores

9. POR: Especificidad de la reacción enzimática Carácter heterogéneo de la catálisis enzimática ES CAPAZ DE: Fijar específicamente al substrato Transformarlo catalíticamente.

10. Enzima Sitio activo Sustrato

11. Complementariedad geométrica Complementariedad de cargas , uniones iónicas Modelos : Encaje inducido Llave – cerradura . Estado de transición La unión del sustrato es muy específica

12. TEORÍAS DE LA ACCIÓN ENZIMÁTICA, 1 Modelo de Llave y Cerradura (Emil Fischer) Substrato y enzima se acoplan de forma estereospecífica , de la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura. Modelo aceptado durante mucho tiempo; hoy se considera insuficiente al no explicar algunos fenómenos de la inhibición enzimática

13. Teorías de la acción enzimática, 2 Modelo de Ajuste Inducido ( Koshland ) Tanto la enzima como el substrato sufren una alteración en su estructura por el hecho físico de la unión. Está mucho más de acuerdo con todos los datos experimentales conocidos hasta el momento.

14. TEORÍAS DE LA ACCIÓN ENZIMÁTICA, 3 La teoría del Ajuste Inducido se amplía en la actualidad definiendo la acción enzimática como el Centro Activo enzimático complementario, no al substrato o al producto, sino al estado de transición entre ambos. Estabilización del Estado de Transición

15. Una enzima puede unir dos sustratos en su sitio activo

16. EC 2.7.1.1 Número Enzyme Commission : Enzyme Comission Grupo Subgrupo Nombre común ( sustrato+”asa ”): Hexokinasa CLASIFICACIÓN Y NOMENCLATURA ATP: hexosa fosfo transferasa Nombre sistemático: Donador Aceptor Grupo transferido Tipo de reacción catalizada Grupos químicos Enzimas

17. EC 1.x  Oxidorreductasas EC 2.x  Transferasas EC 3.x  Hidrolasas EC 4.x  Liasas EC 5.x  Isomerasas EC 6.x  Ligasas CLASIFICACIÓN DE ENZIMAS POR GRUPO

18. Grupo 1: Oxidorreductasas Catalizan reacciones de oxidorreducción , en que átomos de oxigeno ó hidrogeno son trasladados entre moléculas: En las reacciones redox , siempre tienen que estar presentes a la vez el aceptor y el dador electrónico. AH 2 + B A + BH 2 Clasificación y nomenclatura A red + B ox A ox + B red

19. Nombre: Dador:Aceptor oxidorreductasa Nombre común: Glucosa oxidasa b-D-Glucosa : O 2 1-oxidorreductasa Dador Aceptor Grupo 1: Oxidorreductasas

20. NOMENCLATURA DEL SUBGRUPO EN OXIDORREDUCTASAS: EC 1.1.x - Deshidrogenasas EC 1.2.x - Oxidasas EC 1.3.x - Peroxidasas EC 1.4.x - Oxigenasas EC 1.5.x - Hidroxilasas EC 1.6.x - Reductasas etc. Aplicaciones: Ensayos de diagnostico clínico (glucosa oxidasa y colesterol oxidasa Deslignificación ó Bioblanqueamiento

21. A-X + B A + B-X Catalizan reacciones de transferencia de átomos ó grupo de átomos entre moléculas: Dador: Aceptor Grupo transferido - transferasa ATP: D-Hexosa Fosfotransferasa Nombre común: hexokinasa GRUPO 2: TRANSFERASAS

22. EC 2.1.x - Grupos monocarbonados EC 2.2.x - Grupos aldehido o ceto EC 2.3.x - Aciltransferasas EC 2.4.x - Glicosiltransferasas EC 2.5.x - Alquil - o Ariltransferasas EC 2.6.x - Grupos nitrogenados EC 2.7.x - Grupos fosfato EC 2.8.x - Grupos sulfato EC 2.9.x - Grupos selenio CLASIFICACIÓN DE SUBGRUPO DE LAS TRANSFERASAS: Aplicaciones: Síntesis de oligosacáridos

23. Catalizan reacciones de hidrólisis y también su reverso. Son las más comunes en el dominio de la tecnología enzimática: A-B + H 2 O A-OH + H-B No se suelen utilizar nombres sistemáticos en las hidrolasas. Muchas de ellas conservan el nombre Primitivo. Ejemplo: Quimosina EC 3.4.23.4. Grupo 3: Hidrolasas

24. 3.1.-.- Esterasas ( carboxilesterasas , fosfoesterasas , sulfoesterasas ) 3.2.-.- Glicosidasas 3.3.-.- Éter hidrolasas 3.4.-.- Péptido hidrolasas 3.5.-.- Acil anhídrido hidrolasas etc. CLASIFICACIÓN HIDROLASAS

25. Lipasas → Síntesis de tensioactivos Proteasas → Fabrico de quesos Glicosidasas → Clarificación de jugos; liberación de aromas en vinos ; aplicaciones textiles APLICACIONES

26. Caso particular  Péptido hidrolasas: clasificación común ( no sistemática ) I. Según la situación del enlace atacado: - Exopeptidasas (extremos de la cadena) ( Peptidasas ) - Endopeptidasas (interior de la cadena) ( Proteinasas ) II. Según el mecanismo catalítico: - Serin proteinasas - Tiol proteinasas - Aspartil proteinasas - Metaloproteinasas

27. Catalizan reacciones reversibles de remoción de grupo de átomos del sustrato (este grupo no incluye las hidrolasas): A-B A + B GRUPO 4: LIASAS Ejemplo Nombre sistemático: Histidina amonio-liasa (EC 4.3.1.3) Nombre común: Histidasa

28. 4.1.x - Actúan sobre enlaces C-C 4.2.x - Actúan sobre enlaces C-O 4.3.x - Actúan sobre enlaces C-N 4.4.x - Actúan sobre enlaces C-S 4.5.x - Actúan sobre enlaces C-Haluro (S - , Cl - , Br - , I - At - ) 4.6.x - Actúan sobre enlaces P-O 4.99.x - Otras liases CLASIFICACIÓN DE LAS LIASAS Aplicaciones: Pectato liasa – Remueve los compuestos indeseables (ceras, pectinas, proteínas) en fibras en la industria textil – “ bioscouring ”

29. Catalizan reacciones de isomerización moleculares GRUPO 5: ISOMERASAS A B Ejemplo: Glucosa isomerasa (EC 5.3.1.5)

30. 5.1.x - Rasemasas y Epimerasas 5.2.x - cis-Trans-Isomerasas 5.3.x - Oxidoreductasas Intramolecular 5.4.x - Transferasas Intramoleculares (mutases) 5.5.x - Liasas Intramoleculares 5.99.x - Otras Isomerasas CLASIFICACIÓN DE LAS ISOMERASAS

31. Catalizan la unión de dos grupos químicos a expensas de la hidrólisis de un nucleótido trifosfato (ATP, GTP, etc.). A + B + ATP A-B + ADP + P i GRUPO 6: LIGASAS Ejemplo: Glutationa sintasa (EC 6.2.2.3) Nombre sistémico: G-L- glutamilo -L- cisteina : glicina ligase

32. CLASIFICACIÓN DE LAS LIGASAS 6.1.x - Forman enlaces C-O 6.2.x - Forman enlaces C-S 6.3.x - Forman enlaces C-N 6.4.x - Forman enlaces C-C 6.5.x - Forman enlaces ésteres fosfóricos 6.6.x - Actúan sobre enlaces N-metal

33. COENZIMAS Alterar la estructura tridimensional de una proteína o la unión del sustrato, o de ambas, activando la interacción de la enzima con su sustrato. Participar en la reacción total como otro sustrato. Su actuación es como donadora o aceptora de un grupo químico. CO2 Grupo metilo (---CH3) Grupo amino (---NH2) OH, H+ electrones

34. El NAD es una coenzima aceptora de H Sustrato oxidado

35. COENZIMAS SU FUNCIÓN Y RELACIÓN CON VITAMINAS Coenzima Tipo de Reacción Grupo Transferido Precursor Vitamínico Nicotinamida adeníndinucleótido (NAD+) Óxido-reducción H (electrones) Niacina Nicotinamida adeníndinucleótido fosfato (NADP+) Óxido-reducción H (electrones) Niacina Flavinadenindinucleótido (FAD) flavinmononucleótido (FMN) Óxido-reducción H (electrones) Riboflavina Coenzima Q ------- Coenzima A Activación y transferencia de grupos acilo R- C = O Ácido pantoténico Pirofosfato de tiamina Transferencia del grupo acilo Tiamina

36. INHIBICIÓN COMPETITIVA La enzima succinato deshidrogenasa, que cataliza la conversión de ácido succínico a ácido fumárico . Es inhibida por el ácido malónico que tiene un grupo CH2 menos que el succínico. Muchas drogas quimioterapéuticas funcionan como inhibidores competitivos como las sulfas .

37. Las sulfas se utilizan para contrarrestar las infecciones bacterianas. Se relacionan con el ácido para- aminobenzoico (PABA), precursor de la biosíntesis microbiana del ácido fólico. La sulfa inhibe el paso enzimático que incorpora PABA en la producción de ácido fólico. Alopurinol para tratar la gota. Fluorouracilo para tratar el cáncer.

38. INHIBICIÓN IRREVERSIBLE La penicilina es un antibiótico de amplio uso. Inhibe las enzimas implicadas en el ensamblaje de la pared celular bacteriana. Las células que carecen de pared celular ( protoplastos ) se lisan muy fácilmente. La enzima clave es convertida a una forma EI inactiva.

39. ZIMÓGENOS (PROENZIMA) Es el precursor inactivo de las proteínas que se sintetizan inactivas. Una vez secretadas de la célula se convierten en la forma activa. La activación implica la modificación de su nivel primario de estructura con una resultante alteración en la estructura tridimensional del polipéptido remanente.

40. los zimógenos son inactivos porque carecen de sitio activo. Los residuos catalíticos están presentes pero no apropiadamente alineados. La ruptura de uniones peptídicas causa nuevas interacciones de los grupos R produciendo nuevas conformaciones y los sitios activos toman nuevas posiciones.

41. TRIPSINA Y QUIMOTRIPSINA Las enzimas que digieren proteínas TRIPSINA y QUIMOTRIPSINA catalizan la degradación de las proteínas ingeridas a sus aminoácidos constituyentes, que son luego absorbidos a partir del intestino hacia el torrente sanguíneo. Los precursores inactivos TRIPSINÓGENO Y QUIMOTRIPSINÓGENO se sintetizan en el páncreas.

42. La inactivación del tripsinógeno y del quimotripsinógeno es crucial para el buen mantenimiento de las células que sintetizan estas enzimas digestivas. Si se produjeran en forma activa dentro de la célula, sería potencialmente autodestructivo, ya que cualquier célula podría ser blanco de su acción. PANCREATITIS liberación temprana de tripsina y quimotripsina en el páncreas.

43. ALGUNAS ENZIMAS REQUIEREN METALES PARA MEJORAR SU ACTIVIDAD

44. ISOENZIMAS O ISOZIMAS Son formas moleculares diferentes de una misma enzima. Catalizan la misma reacción Ejemplo: Lactato deshidrogenasa Lactato + NAD ==== Piruvato + NADH Se diferencian por su movilidad electroforética. Usadas en clínica: sueros normales y sueros con alguna patología