clase 03, 04 enzimas 2014-b
DESCRIPTION
enzimasTRANSCRIPT
ENZIMAS
Prof. Nestor Gomero Ostos
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERIA PESQUERA Y DE ALIMENTOS - EPIP
2014 - B
Moléculas proteicas encargadas de la catálisis de reacciones químicas en los seres vivos
Enzimas . Definición
Esta definición se modificó con descubrimiento de las ribozimas
Thomas Cech, col. 1982.
Establecen moléculas de RNA con capacidad catalítica, comportándose como enzimas muy activas en el auto procesamiento del rRNA transcrito
RIBOZIMAS, ¿son enzimas?
Acción de una ribozima
5
Macromoléculas biocatalizadoras de
reacciones químicas en seres vivos
Enzimas. Definición
A temperatura y pH de seres vivos, reacciones químicas no se realizan por sí solas.
Insuficiente energía para actividades musculares, generación de impulsos nerviosos y otras actividades para soportar la vida
Hay que acelerar la velocidad de las reacciones
¿Por qué son necesarias las enzimas en sistemas
biológicos?
◦Elevando temperatura◦Disminuyendo la energía de activación
Enzimas aceleran la velocidad de reacción por medio de disminuir la
energía de activación
¿Cómo se aumenta la velocidad de reacción?
Cantidad de energía mínima para que sustrato (S) alcance el estado de transición (E-S) y luego se transforme en producto (P).
E-S
E-S
Reacción catalizada por una enzima
Energía de Activación
(Ea)
Estado intermedio en el que enlaces de (S) están suficientemente distorsionados para su conversión en (P)
E + S E - S E + P
E-S
E + S
E + P
Estado de Transición(E-S)
Concentración de sustrato que desaparece por unidad de tiempo.
Concentración de producto que se forma por unidad de tiempo.
La velocidad de una enzima se mide en razón a:
En la práctica...... Gráfica de Michaelis-Menten
v
----------------------------------------------------------
Vmax
Gráfica de Lineweaver-Burk1/v = Km/Vm x 1/[S] + 1/Vm
Suponiendo:
1/Vm = 2Vm = ½
Establece el valor aprox. de la concentración de sustrato en la célula.
Identificación de isoenzimasMide afinidad de la enzima por
determinado sustrato
A mayor valor de Km, la afinidad de la enzima por el sustrato es baja.
¿Por qué determinar Km?
Glucosa
Glucosa-6-P
ATP
ADP
HexoquinasaGlucoquinasa
Km hexoquinasa = 0.1 mM
Km glucoquinasa = 10 mM
[glucosa] sangre = 4 - 5 mM
Después de ingerir dieta rica en carbohidrato, [glucosa] sangre, se eleva. Glucosa es transportada al hígado para ser convertida en Glu-6-P.
Clasificación
Procesos de óxido-reducción.– Ej: Deshidrogenasas, peroxidasas
Clase 1. Oxido-reductasas
Clase 1. Oxido-reductasas
2e
PIRUVATO
LACTATO
◦Peroxidasa.- Utilizan como oxidante H2O2 en lugar de oxigeno. Ejm NADH Peroxidasa a, citocromo oxidasa
NADH+H + H2O2 ------- NAD + 2H2O
◦Catalasa.- Transforma dos moléculas de H2O2 en dos moléculas de agua con desprendimiento de oxigeno. H2O2 + H2O2 --------2H2O + O2
Prof. Nestor Gomero Ostos
Transferencia de grupos funcionales: amino, acilo, fosfato, glucosilo, grupos monocarbonados
Ej: transaminasa, quinasas.
Glucosa + ATP Glucosa-6P + ADPHexoquinasa
Clase 2. Transferasas
Clase 3. Hidrolasas
Catalizan la ruptura de enlaces químicos con la participación de las moléculas de agua
Lactosa + H2O glucosa + galactosaLactasa
Catalizan reacciones en las cuales se forman o eliminan grupos H2O, NH3, CO2 para formar o eliminar doble enlace, respectivamente.
H2OFumarasa
• Clase 4. Liasas
Catalizan isomerizaciones de diversos tipos óptica, geométrica, funcional, de posición, etc (cis-trans, ceto-enol, aldosa-cetosa)
Clase 5. Isomerasas
Propionil-CoA D-
metilmalonil-CoA
Ligan o separan compuestos y para ello utilizan energía o liberan energía
Clase 6. Ligasas
ATP: hexosa fosfotransferasa
Nombre sistemático:
Donador Aceptor
Grupo transferido
EC 2.7.1.1
Número sistemático
EnzymeComission
Grupo Subgrupo
Sub-subgrupo
Enzima
Nombre común: Hexokinasa
Algunos enzimas necesitan de una o más sustancias de naturaleza no proteica para
llevar a cabo su actividad catalítica
Iones metálicos que actúan como cofactores enzimáticos
Son generalmente cationes mono o divalentes
1) En algunos enzimas el ion metálico constituye el verdadero centro catalítico. El ion suele presentar por sí solo una cierta actividad catalítica, que se ve incrementada cuando forma parte de la enzima.
2) A veces el ion metálico no forma parte del sitio activo
sino que se encuentra en un lugar del enzima muy alejado
del mismo, actuando como agente estabilizador de
la conformación nativa del enzima.
26
3) En otras enzimas el ion metálico constituye un grupo puente para unir el sustrato al sitio
activo.
Sitio catalítico de enzima
carboxipeptidasa
COENZIMAS
Actúan generalmente como transportadores
intermediarios de grupos funcionales, de
determinados átomos o de electrones, los cuales son transferidos de una
sustancia a otra en la reacción enzimática
global.
A veces los coenzimas se hallan íntimamente unidos a la molécula
proteica constituyendo un verdadero grupo prostético.
En otros casos la unión es débil y el coenzima actúa en realidad como un sustrato más de la
enzima.
Reducido: NADH
Oxidado: NAD+
+ H+
Coenzimas derivadas de
niacina:NAD+, NADH +
H+, NADP+, NADPH + H+
29
CoenzimasNAD+, NADH + H+
30
Coenzimas derivadas de vitamina riboflavina:
Flavina monofosfato (FMN), flavin-adenina dinucleótido (FAD, FADH2)
Tiamina-PP
Tiamina-pirofosfato (TPP)
Tiamina (vit. B-1)
Coenzimas derivadas de tiamina:Tiamina pirofosfato (TPP)
32
Glutamato
cetoácido
Alfa cetoglutar
ato
aminoácido
EnzimaAminotransfera
sa
Piridoxal-P
Coenzima derivada de vit. B6:
piridoxal fosfato
Acetil-CoA
Coenzima derivada de ácido pantoténico:
Coenzima A
Complejo hexacoordinado de cobalto
Es coenzima de enzimas que catalizan la transferencia de grupos metilo (-CH3)
- Metionina sintetasa (sintasa)- Metil malonil CoA mutasa
Vit. B-12 (Cianocobalamina)
VITAMINACOENZIMA DERIVADA FUNCIÓN
Tiamina (B1)Pirofosfato de
tiamina TPPDescarboxilación y
transferencia de grupos acilo.
Riboflavina (B2)
Flavina mononucleótido FMN Portadores de hidrógeno y
electrones en oxido-reducciones
Flavina y adenina dinucleótido FAD
Ácido Nicotínico
Nicotinamida y adenina dinucleótido NAD+
Portadores de hidrógeno y electrones en oxido-
reduccionesNicotinamida y
adenina dinucleótido fosfato
NADP+
Piridoxina, piridoxal y piridoxamina (B6)
Transferencia de grupo amino y decarboxilación
Ácido Pantoténico Coenzima A CoASH Transferencia de acilos
BiotinaEnlazada
covalentemente a carboxilasas
Carboxilación
Ácido Fólico Tetrahidrofolato TH4 Transferencia de un carbono
Cobalamina (B12)Coenzima de cobalamida
Reordenamientos, transferencia de metilos
36
1968 Introducción en mercado de BACTRIM (combinación de trimetoprim-sulfametoxasol).
¿De qué manera este medicamento ejerce una acción antibacteriana y antiparasitaria?
Inhibición Enzimática
Trimetoprim (TMP) y sulfametoxazol (SMX) actúan de forma sinérgica.
Trimetoprim inhibe de forma competitiva la enzima dihidrofolato reductasa.
TMP-SMX inhibe 50,000 veces más la dihidrofolato reductasa bacteriana que la de los mamíferos
Disminuir o bloquear la velocidad de reacción, uniéndose a la enzima. Son específicos.Alteran grupos importantes para la función
catalítica, o Alteran ligeramente conformación de la
enzima sin llegar a desnaturalizarla.
Características de la inhibición enzimática
Aplicaciones
Son el fundamento de fármacos antivíricos,
antibacterianos y antitumorales
Inhibición Permanente
Unión IRREVERSIBLE por enlaces covalentes, provocando modificación química de grupos en centros de fijación y
sitio activo de la enzima.
Tipos Inhibición
Compuesto organofosforadoinhibe la actividad de
ACETILCOLINESTERASA
Gas sarín
Los organofosforados forman un éster estable con el OH de la SER ubicada en el sitio activo de
la enzima, bloqueándola e inactivándola.
Inhibición permanente
Tipos de inhibición reversible
CompetitivaAcompetitiva
No competitiva
I y S compiten por sitio catalítico.
I y S son de estructura química parecida
Afecta el valor de Km.
Vm permanece inalterable
Inhibición Competitiva
Acción Bioquímica de Agentes
Quimioterapéuticos
Tetrahidrofolato
5, 10-metilen tetrahidrofolato
UMP dTMP
7, 8 dihidrofolato
NADPH + H+
NADP+
Serina
Glicina
Dihidrofolato reductasa
Timidilato
sintasa
Fluorouracil
Metotrexato
FdUMP
DNA
Serina hidroximetil transferasa
Inhibición
METOTREXATO
Las posiciones 7 y 8 llevan hidrógeno en el
DIHIDROFOLATO
Ác. fólico
I se une tanto a la enzima como al complejo E-S.
Km no se altera Vm varía. Disminuye
a medida que aumenta [I].
I, podría impedir la conformación tridimensional del sitio catalítico.
Inhibición No competitiva
47
El inhibidor no es estrictamente análogo del substrato, sino del Estado de Transición (E-S) de la reacción.
Análogo de Estado de Transición (AET)
La afinidad de las enzimas por los AET es
enorme, del orden nM o pM, con lo
que la fijación es tan fuerte que
puede considerarse irreversible
Análogo de Estado de Transición (AET)
O2N OC
O
O
N+H3C
CH3
CH3
Sustrato
O2N OC
ON+
H3C
CH3
CH3
-O O-E-S
O2N OH+
ON+
H3C
CH3
CH3
C
O
HO
Productos
O2N OP
ON+
H3C
CH3
CH3
-O O-
Análogo de un E-S
49
Angiotensinógeno
Angiotensina I
Angiotensina II(aumento de presión
arterial)
Enzima convertidorade Angiotensina, ECA
Renina
Sistema hormonal que ayuda a regular a largo plazo la presión sanguínea y
el volumen extracelular corporal.
Sistema renina-angiotensina (RAS) o sistema
renina-angiotensina-aldosterona (RAAS)
50
C O
HNCH COO-
R
C HR'
NH
C-O C
HO
Estado de transiciónde la ECA
Análogos de Estado de Transición: Captopril
C O
NCH COO-
CH3C H
CH-S
H
Captopril