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LAS ENZIMAS
ENZIMAS
CLASIFICACIÓN
OxidorreductasasTransferasasHidrolasasLiasasIsomerasasLigasas
FUNCIÓN
Biocatalizadores
Energía
activación
velocidad
reacción
Cinéticaenzimática
Concent. sustrato Temperatura pH Inhibidores
actúan
tipos
Reversibles Irreversibles
No competitivos Competitivos
tipos
ESTRUCTURA
Inorgánica
Holoenzima Estrictamente
proteica
Cofactor Apoenzima
puede ser
formada
naturalezade naturaleza
Coenzimas
Orgánica
llamados
Liposolubles
(A, D, E, K)
Hidrosolubles(B, C)
Vitaminas
por ejemplo
se clasifican en
actúan como
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ENZIMAS
Los enzimas son proteínas que catalizanreacciones químicas en los seres vivos.
Los enzimas son catalizadores, es decir,sustancias que, sin consumirse en una reacción,aumentan notablemente su velocidad.
No hacen factibles las reacciones imposibles,sino que solamente aceleran las queespontáneamente podrían producirse.
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Eficiencia catalítica
La mayoría de las reacciones catalizadas por enzimas son muy eficientes y transcurren desde 106 hasta 1014 veces más rápido que la misma reacción no catalizada.
Típicamente, cada molécula de enzima es capaz de transformar cada segundo de 100 a 1000 moléculas de substrato en producto.
El número de estas moléculas transformadas a producto por molécula de enzima en cada segundo, se conoce como el número de recambio.
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Eficiencia de las reacciones catalizadas por algunas enzimas
Enzima Velocidad en
ausencia de
enzima
Velocidad
de
reacción
catalizada
Rendimiento
Anhidrasa carbónica 1.3 x 10-1 1.0 x 106 7.7 x 106
Corismato mutassa 2.6 X 10 –5 50 1.9 X 106
Triosafosfato isomerasa 4.3 X 10 –6 4300 1.0 X 109
Carboxipeptidasa A 3.0 X 10 –9 578 1.9X 1011
AMP nucleosidasa 1.0 X 10 –11 60 6.0 X 1012
Nucleasa estafilococal 1.7 X 10 -13 95 5.6 X 1014
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ENZIMAS
G
Ea
G
Ea’
Reacción
no catalizada
Reacción
catalizada
Catálisis
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ASPECTOS GENERALES
Prácticamente todas las reacciones
químicas que tienen lugar en los seres
vivos están catalizadas por enzimas.
Los enzimas son catalizadores
específicos: cada enzima cataliza un solo
tipo de reacción, y casi siempre actúa
sobre un único sustrato o sobre un grupo
muy reducido de ellos.
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ASPECTOS GENERALES
En una reacción catalizada por un enzima:
La sustancia sobre la que actúa el enzima se llamasustrato.
El sustrato se une a una región concreta del enzima,llamada centro activo.
El centro activo comprende:
(1) un sitio de unión formado por los aminoácidos queestán en contacto directo con el sustrato y
(2) un sitio catalítico, formado por los aminoácidosdirectamente implicados en el mecanismo de lareacción
Una vez formados los productos el enzima puedecomenzar un nuevo ciclo de reacción
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ASPECTOS GENERALES
Modelo llave-cerradura de la acción enzimática (Fisher): cada enzima se une a un único sustrato debido a que el lugar activo y el sustrato poseen estructuras complementarias.
Modelo del ajuste inducido (D. Koshland). Se toma en cuenta la estructura flexible de las proteínas; el sustrato no se ajusta con precisión a un lugar activo rígido.
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ASPECTOS GENERALES
Enzima y sustrato Unión al centro activo Formación de productos
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ASPECTOS GENERALES
Los enzimas, a diferencia de los catalizadores
inorgánicos catalizan reacciones específicas.
Sin embargo hay distintos grados de
especificidad.
El enzima sacarasa es muy específico: rompe
el enlace β-glucosídico de la sacarosa o de
compuestos muy similares. Así, para el enzima
sacarasa, la sacarosa es su sustrato natural,
mientras que la maltosa y la isomaltosa son
sustratos análogos.
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ASPECTOS GENERALES
El enzima actúa con máxima eficacia
sobre el sustrato natural y con menor
eficacia sobre los sustratos análogos.
Entre los enzimas poco específicos
están las proteasas digestivas como la
quimotripsina, que rompe los enlaces
amida de proteínas y péptidos de muy
diverso tipo.
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NOMENCLATURA
ATP: hexosa fosfotransferasa
Nombre sistemático:
Donador Aceptor
Grupo transferido
EC 2.7.1.1
Número sistemático
Enzyme
Comission
GrupoSubgrupo
Sub-subgrupo
Enzima
Nombre común: Hexokinasa
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CLASIFICACIÓN DE LOS ENZIMAS
En función de su acción catalítica específica, los enzimas se clasifican en 6 grandes grupos
o clases:
1. Oxido-Reductasas
2. Transferasas
3. Hidrolasas
4. Liasas
5. Isomerasas
6. Ligasas
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1.- OXIDORREDUCTASAS
Catalizan reacciones de oxido-reducción,
es decir, transferencia de hidrógeno (H) o
electrones (e-) de un sustrato a otro,
según la reacción general:
AH2 + B A + BH2
Ared + Box Aox + Bred
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1. OXIDORREDUCTASAS
Nombre sistemático
ALCOHOL: NAD+ OXIDO-REDUCTASA
Donador Aceptor
Nombre numérico E.C.1.1.1.1.
Nombre común Alcohol deshidrogenasa
1. Oxido-reductasa
1. actúa sobre grupo –CHOH como donador de e-
1. NAD+ o NADP+ como aceptor de e-
1.- Etanol como sustrato específico
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1. OXIDORREDUCTASA
Los subgrupos se forman según la naturaleza del donador:
1.1 Actúan sobre el grupo alcohol
1.2 Actúan sobre el grupo aldehído
1.3 Actúan sobre el grupo CH - CH
1.4 Actúan sobre el grupo CH – NH2
1.5 Actúan sobre el grupo CH – NH
1.6 Actúan sobre el grupo NADH o NADPH
etc.
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1. OXIDORREDUCTASAS
Los sub-subgrupos se forman según la naturaleza del aceptor:
1.1.1 NADH o NADPH como aceptor
1.1.2 Citocromos como aceptor
1.1.3 Oxígeno como aceptor
1.1.4 Disulfuro como aceptor
1.1.5 Quininas o compuestos similares
Etc.
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1.- OXIDORREDUCTASAS
E.C.1.1.1.28
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LA MAYOR PARTE DE LAS OXIDORREDUCTASAS SE
CONOCEN COMO:
1. Deshidrogenasas
2. Oxidasas
3. Peroxidasas
4. Oxigenasas
5. Reductasas
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2. TRANSFERASAS
Catalizan reacciones en las que hay una
transferencia de grupos de una molécula a
otra. Ejemplos de estos grupos: amino,
carboxilo, carbonilo, metilo, fosforilo y
acilo (RC=O). Los nombres comunes
triviales suelen incluir el prefijo trans.
Entre los ejemplos están
transcarboxilasas, transmetilasas y
transaminasas.
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2. TRANSFERASAS
A - X + B A + B - X
ATP: D-Hexosa-6- Fosfotransferasa
Dador Aceptor grupo transferido
Número sistemático EC.2.7.1.1.
Nombre común Hexoquinasa
2. Transferasa
7. Transfiere grupos fosfato
1. grupo alcohólico como aceptor
1. D-hexosa
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2. TRANSFERASAS
Clasificación de subgrupos de transferasas
2.1 Grupos monocarbonados
2.2 Grupos aldehído o ceto
2.3 Acíltransferasas
2.4 Glicosiltransferasas
2.5 Alquil o Ariltransferasas
2.6 Grupos nitrogenados
2.7 Grupos fosfato
2.8 Grupos sulfato
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3. HIDROLASAS
Catalizan reacciones en las que se produce laruptura de enlaces por la adición de agua(hidrólisis). Ejemplos: Esterasas, Fosfatasas yPeptidasas.
A - B + H2O A – OH + H – B
No se suelen utilizar nombres sistemáticos enlas hidrolasas. Muchas de ellas conservan sunombre primitivo: Tripsina, Pepsina,Quimotripsina, Papaína, etc.
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3. HIDROLASAS
E.C. 3.5.1.5.
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3. HIDROLASAS
3.1.1.7 Acetilcolina hidrolasa
3. Hidrolasa
1. Actúa sobre enlaces ésteres
1. Actúa sobre ésteres carboxílicos
7. Actúa sobre acetilcolina como
sustrato específico.
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3. HIDROLASAS
3.1 Actúa sobre enlaces esteres
Esterasas (Carboxilesterasas, Fosfoesterasas,
sulfoesterasas)
3.2 Glicosidasas
3.3 Actúan sobre enlaces éteres (Éterhidrolasas)
3.4 Actúan sobre enlaces péptidicos
(péptidohidrolasas)
Etc.
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4. LIASAS
Catalizan reacciones en las que se eliminan grupos (por ejemplo: H2O, CO2 Y NH3) para formar un doble enlace o se añaden a un doble enlace.
A=B + X ABX
COO- H2O COO-
CH HO CH
|
CH CH2
COO- COO-
Fumarato L-Malato
(trans)
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4. LIASAS
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4. LIASAS
4.1.1.1 Piruvato carboxilasa
4. Liasa
1. Rompe enlaces C-C
1. Separa el grupo CO2
1. Actúan sobre piruvato como
sustrato específico
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5. LIASAS
EJEMPLOS DE LIASAS:
Descarboxilasas
Hidratasas
Deshidratasas
Desaminasas
Sintasas
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5. ISOMERASAS
Catalizan varios tipos de reordenamientosintramoleculares. Las epimerasas catalizan lainversión de átomos de carbono asimétricos.Las mutasas catalizan la transferenciaintramolecular de grupos funcionales.
1.1 rasemasas y epimerasas
1.2 cis-trans-isomerasas
1.3 oxidoreductasas intramoleculares
1.4 mutasas
1.5 otras liasas
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5. ISOMERASAS
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5. ISOMERASAS
5.3.1.1. D-Gliceraldehído-3-fosfato Ketoisomerasa
(Trifosfato isomerasa)
5. Isomerasa (cataliza cambios moleculares)
3. Supone una oxidoreducción intramolecular
1. Interconversión entre aldosas y cetosas
1. Triosafosfato como sustrato específico
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6. LIGASAS
Catalizan la formación de un enlace entre
dos moléculas de sustrato. La energía
para estas reacciones la aporta siempre la
hidrólisis del ATP.
A + B + ATP A-B + ADP + Pi o bien
C + D + ATP C-D + AMP + PPi
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6. LIGASAS
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6. LIGASAS
6.4.1.1. Piruvato: CO2 ligasa
(piruvato carboxilasa)
6. Ligasa
4. Unión C-C
1. Reacción de carboxilación
1. Piruvato como sustrato específico
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6. LIGASAS
Los nombres de muchas ligasas incluyen el
término sintetasa y otras se denominan
carboxilasas
Aminoacil tRNA-sintetasa
Glutamina sintetasa
Carboxilasas