Enzimas

Dra. Soledad Llañez Bustamante

Actualmente Doctora en Salud Pública.

DIAPOSITIVA O ARCHIVO PPT.
Presentación de la cátedra sobre: Enzimas. Tema 04 de Bioquímica.

---

Descargar Enzimas en formato original.

---

1. ENZIMAS

• A fines del siglo XVIII Spallazani observa regurgitar carne disuelta

•Fabroni observa fermentación de almidón

•1830 Payen y Persoz hidrolizaron almidón

•1831 Leuchs describe la ptialina

•1835 Berzelius inventa el termino catalítico

•1836 Eberle y Schwann descubren la pepsina y Corvirsart descubre la tripsina.

•Durante el siglo XIX controversia entre vitalismo: Leibitz y Pasteur referente a la naturaleza de los fermentos.

•1878 Khune denomina enzima al fermento no organizado

•Se aplica la cinética a las reacciones enzimáticas

•1926 James Summer cristaliza Ureasa

•Década del 30 Nothrop, Kunitz y col cristalizan enzimas

•1956, 75 enzimas ya habían sido cristalizadas

•Se evidencia su carácter proteico.

2. GENERALIDADES

•El metabolismo de nutrientes depende de ellas

•Transforman macromoléculas

•Son catalizadores eficientes

•Forman parte de nuestro organismo

•No cambian la posición del equilibrio

•No sufren cambios durante la reacción

•Se requieren en cantidades pequeñas

•Actúan a pH y Tº compatibles con la vida

•La mayoría son de naturaleza proteica

•Pueden tener una porción no proteica

•Son específicas

3. GENERALIDADES
•El metabolismo de nutrientes depende de ellas
•Transforman macromoléculas
•Son catalizadores eficientes
•Forman parte de nuestro organismo
•No cambian la posición del equilibrio
•No sufren cambios durante la reacción
•Se requieren en cantidades pequeñas
•Actúan a pH y Tº compatibles con la vida
•La mayoría son de naturaleza proteica
•Pueden tener una porción no proteica
•Son específicas

4. CONCEPTO
“ Son catalizadores biológicos en su mayoría de naturaleza proteica sintetizados por las células que pueden actuar en y fuera de ellas acelerando la velocidad de las reacciones llevándolas rápidamente a su posición de equilibrio”

5. ¿COMO ESTA CONFORMADA UN ENZIMA?
Estructura

6. CENTRO ACTIVO
•Mínima porción de la enzima
•Estructura tridimensional En Carboxipeptidasa A : Fen 279, Tyr 198 y 248, Arg 71 y 145, Zn
•Es un lugar asimétrico
•No son rígidos
Adaptación Inducida

7. Holoenzima= enzima activa
Holoenzima=Proteína+no proteína
COFACTORES= apoenzima
↓
INORGÁNICOS-ORGÁNICOS
↓______________↓
MINERALES-COENZIMAS

8. ¿CUAL ES LA FUNCIÓN DE LOS COFACTORES?
1.- REORIENTAN A LAS MOLÉCULAS PARA DISMINUIR LAS BARRERAS DE ALTA Ea.
2.- PARTICIPAN EN LOS CAMBIOS ENZIMÁTICOS ANTES O DESPUÉS DE LA FORMACIÓN DE COMPUESTOS INTERMEDIARIOS CON EL SUSTRATO.
3.-ESTABILIZAN LA CONFORMACIÓN PROTEICA ESENCIAL PARA LA ACCIÓN DEL ENZIMA.

9. ¿EJEMPLOS DE COFACTORES?
NAD, Mg, Ca, Cu, Zn, FAD, BIOTINA, TPP

10.

Enzimas	Cofactores Inorgánicos
Lipasas Peroxidasa Anhidrasa carbónica Peptidasas Xantino oxidasa Arginasa PiruvatoQuinasa ATPasa de membrana Tirosinasa	Ca+2 Fe +2 Zn+2 Co+2 Mo+2 Mn+2 K, Mg+2 Na+, K +,Mg+2 Cu+2

Función de los cofactores
•proporcionan grupos activos
•coordinan con el S y la E
•participan en la reacción


11.
•Son de naturaleza proteica, de estructura tridimensional globular, pueden ser monoméricas u oligoméricas

Enzimas monoméricas	(PM)
Lisozima	14 600
Tripsina	23 800

Enzimas Oligoméricas	(SubU)
Fosforilasa A	4
Hexoquinasa	4
Enolasa	2

12.

13.
•Actividad sujeta a regulación:
Activación de Zimógenos (Pepsinógeno)
Por inserción covalente (Fosforilación)
Por el producto final de una secuencia de reacciones (Inhibición por producto)
Por hormonas: Activan o desactivan

14. PROPIEDADES
•Eficiencia catalítica CO2 + H2O H2CO3
•Son específicas
E. Estereoquímica: D o L Isomeros
D aminoácido oxidasa : D aminoácidos
E. Baja: Lipasas, glucosidasas
E. De Grupo: Tripsina
E. Absoluta : Glucosa oxidasa

15. Disminuyen la Energía de Activación.

16.
•Transforman diferentes clases de energía
•No alteran el equilibrio de una reacción:

K = B/A = 100
HAYA ó NO HAYA ENZIMA


17. •Actividad sujeta a regulación:
Activación de Zimógenos (Pepsinógeno)
Por inserción covalente (Fosforilación)
Por el producto final de una secuencia de reacciones (Inhibición por producto)
Por hormonas: Activan o desactivan (Glucógeno sintetasa)
Inactiva: protein quinasa quien se activa por AMPc segundo mensajero de Glucagon
Activa: Protein fosfatasa que a su vez se activa por INSULINA

18. DISTRIBUCIÓN.
•En núcleo: mantenimiento,renovación y utilización del aparato genético
•Mitocondrias, producción de energía
•Microsomas, reacciones de hidroxilación
•Ribosomas, biosíntesis de proteínas
•Lisosomas, digestión intracelular

19. NOMENCLATURA
1.- Menciona sustrato terminado en asa
2.- E.C identifica con 4 dígitos:

• Primer dígito : clase ..
• Segundo dígito: subclase...
• Tercer dígito : subsubclase
• Cuarto dígito: reacción específicas

Alcohol: NAD Oxidorreductasa, E.C. 1.1.1.1
Agente oxidante
Sustrato oxidado
Tipo de grupo Deshidrogenasa

20.

Clase	Tipo de Reaccion	Sub Clases Importantes
1.- Oxido Reductasas	Ared + Box ↔ Aox + Bred	Desidrogenasas Oxido Reductasas Reductasas Mono Oxigenasas Deoxigenasas
2.- Transferasas	A-B + C ↔ A + B-C	Acil Transferasa Glicosiltransferasa Aminotransferasa Fosfotransferasa
3.- Hidrolasas	A-B + H2O ↔ A-H + B-OH	Esterasas Glicosidasas Peptidasas
4.- Liasas	A + B ↔ A-B	C-C - Liasas C-O - Liasas C-N - Liasas C-S – Liasas
5.- Isomerasas	A ↔ Iso-A	Epimerasas Cis-transisomerasas
6.- Ligasas	A B + XTP → A-B + XDP	C-C - Ligasas C-O - Ligasas C-N - Ligasas C-S – Ligasas

21. CLASIFICACIÓN SISTEMÁTICA
1.-Oxidorreductasas : ALCOHOL NAD OXIDO REDUCTASA E.C.1:1:1:1
Alcohol + NAD - Aldehído o cetona +NADH +H
2.-Transferasas : ATP: D -GLUCOSA FOSFOTRANSFERASA E.C 2.7.1.2
ATP + Glucosa - Glucosa 6P
3.-Hidrolasa (TRIPSINA) E.C. 3.4.21.4

22.

4.-Liasas
5.-Isomerasas


23.
6.- Ligasas, une dos moléculas por mediación de ATP
L Tirosil + t RNA + ATP L-Tirosil-tRNA + AMP + PPi

24. DISTRIBUCION.
•En núcleo: mantenimiento,renovación y utilización del aparato genético
•Mitocondrias, producción de energía
•Microsomas, reacciones de hidroxilación
•Ribosomas, biosíntesis de proteínas
•Lisosomas, digestión intracelular



25. IMPORTANCIA BIOLÓGICA
•En estado de salud : Homeostasia
•En el diagnóstico y durante estados patológicos, para seguir el curso de una enfermedad
•En enfermedades congénitas
•Producción de fármacos
•Producción y control de calidad de alimentos

26.

ENZIMAS SERICAS	DIAGNOSTICO
Aspartato Transaminasa	Infarto del miocardio
Alanina aminotransferasa	Hepatitis viral
Amilasa	Pancreatitis aguda
Ceruloplasmina	Degeneración hepatolenticular (Enfermedaad de Wilson)
Creatinfosfoquinasa	Transtornos musculares e infarto del miocardio
Fosfatasa Acida	Carcinoma Metastásico de la Próstata
Fosfatasa Alcalina	Enf. Oseas, trastornos hepáticos obstructivos
Y Glutamil transpeptidasa	Enfermedades hepáticas
Lactato deshidrogenasa	Infarto de miocardio
Lipasa pancreática	Pancreatítis Aguda

27. CINÉTICA ENZIMÁTICA

28. ¿cómo lo voy a entender?
2 H2O2 → 2 H2O + O2

CATALIZADOR	VELOCIDAD, -d[H2O2]/dt (mol l-1 s-1)	Ea ( Kcal mol-1)
Ninguno	10 -8	17
HBr	10 -4	12
Fe2+ / Fe 3+	10 -3	10
Catalasa	10 7	2

29. VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN
ES LA VARIACIÓN CON EL TIEMPO DE LA CONCENTRACIÓN DE LOS REACTANTES O PRODUCTOS QUE FORMAN PARTE DE LA REACCIÓN.

30.

31. Pero... ¿Cómo?

32. Y LAS CONCLUSIONES ?
1- QUE LOS REACTANTES RECIBEN EL NOMBRE DE SUSTRATO
2.- A DIFERENCIA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS AQUÍ SE PRODUCE LA FORMACIÓN DEL COMPLEJO ENZIMA SUSTRATO
3.-DISMINUYE LA ENERGÍA DE ACTIVACIÓN POR LO QUE AUMENTA LA VELOCIDAD DE LA REACCIÓN
4.- ACELERA LA FORMACIÓN DEL EQUILIBRIO PERO NO VARIA EL EQUILIBRIO
5.- LA ▲ E DEPENDE DEL ESTADO INICIAL Y FINAL DE LOS SUSTRATOS Y PRODUCTOS Y NO DEL CAMINO RECORRIDO, POR LO QUE NO MODIFICA LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO

33. Pero... ¿quién ha estudiado la cinética enzimática?
Michaelis y Menten

34. POR ESO SE CONOCE COMO...
CINÉTICA DE MICHAELIS-MENTEN
Consideraciones:

• Enzima constante
• Concentración de sustrato varían

Parámetros a tener en cuenta:
Km → AFINIDAD DEL E POR EL S. SE DETERMINA A TRAVÉS DE LA MEDIDA DE LA V DE LA REACCIÓN.
Vmax. → La máxima V en la que la E transforma al S en P y es cuando el E está saturado con S

35.
A + B → C + D
Keq = [C][D] / [A][B]
V = k [A][B]

36.
PERO... ¿QUE TAL SI NOS ENTENDEMOS MEJOR?

37. CINÉTICA DE MICHAELIS-MENTEN
En 1913 Michaelis y Menten de Hill propusieron una teória para explicar la velocidad inicial de una reacción catalizada por una enzima, en función a la concentración del sustrato. La concentración de sustrato que produce la mitad de la velocidad máxima, llamada valor Km o Constante de Michaelis, se puede determinar experimentalmente graficando v1(velocidad inicial) como función de [S]. La expresión de Michaelis-Menten Vo = Vmax[S]/(Km +[S])

38. Se supone:
E + S ↔ ES

ES ↔ E + P


Km = Constante de Michaelis -Menten


Constante global que sustituye o engloba las constantes de velocidad de la reacción de interacción entre el enzima y el sustrato.
Vo = Velocidad inicial de reacción
Vmax = Cuando el enzima se halla saturado


39.
M.M.en 1913 investigaron el siguiente sistema :
Sacarosa →INVERTASA→ Glucosa + Fructosa
Midieron la velocidad inicial Vo en condiciones experimentales
a)(E) variable y (S) constante
b)(E) constante y (S) variable

40. ¿Como se relacionan Vmax, Km y Vo?
Observemos : *
E + S ↔ ES ↔ E + P
Que hay un solo sustrato Que la velocidad K4 se desprecia
* Que la concentración del E es muy pequeña
* Que la E puede estar como: E libre y ES
* Que el equilibrio alcanzado por K1 es más rápido que K3, por lo que éste es limitante

41. SIGNIFICADO DE LA VELOCIDAD MÁXIMA

Vmax= K3 (ET)
• #_____↑ de recambio
•K3= número de moléculas de Sustrato convertidas en producto por unidad de tiempo, cuando la enzima esta saturada

42. POR LO QUE...
•LA FORMACION DEL PRODUCTO SERA:
•VO = K 3(ES)
•LA ECUACION RESULTANTE SERA:

VO =Vmax.(S)/((S) + Km) → Ecuac. Michaelis Menten

43. DETERMINACIÓN DE KM Y Vmax MEDIANTE UNA ECUACION LINEAL
Se tiene:
vo= Vmax*[S]/(Km + [S]) se invierte 1/vo= (Km + [S])/Vmax*[S]

Se factoriza
1/vo= Km/Vmax*1/[S] + [S]/Vmax[S]

Se simplifica:
1/vo= Km/Vmax*1/[S] + 1/Vmax

44.
La ecuación de la recta es: y = a * x + b

donde: y = 1/Vo y x = 1/[S]

El valor de Km puede ser hallado a partir de la gráfica de Lineweaver-Burk o del doble reciproco usando la pendiente y la intersección negativa de x.

45. Gráfica de Lineweaver-Burk o del doble reciproco 1/Vo contra (S) usado para valorar Km y Vmax

46. INHIBICIONES ENZIMÁTICAS

47. LO QUE DEBO DE RECORDAR ES...
•LA INHIBICIÓN SE PRODUCE CUANDO SE ESTABLECE LA UNIÓN DE UN SEGUNDO LIGANDO EN EL ENZIMA.
•LAS INHIBICIONES PUEDEN SER REVERSIBLES E IRREVERSIBLES

48. INHIBIDORES IRREVERSIBLES
•DIPF
•IODOACETAMIDA

49. INHIBICIÓN COMPETITIVA
•E + I ↔ EI

50. EN RESUMEN
La inhibición competitiva clásica tiene lugar en el sitio de unión del sustrato.
La acción de los inhibidores competitivo se puede entender en términos de las siguientes reacciones:
Enz + I --- EnzI (inactivo) ↔ Enz + P
Enz + I --- Enz + S --- EnzS (activo) ↔ Enz + P
La velocidad de formación del producto depende sólo de la concentración de EnzS

51. INHIBICIÓN NO COMPETITIVA

•E + I ↔ EI
•I + ES ↔ ESI




52. EN RESUMEN EN LA INHIBICIÓN NO COMPETITIVA NO HAY COMPETENCIA ENTRE S E I. LOS INHIBIDORES REVERSIBLES NO COMPETITIVOS DISMINUYEN LA VELOCIDAD MÁXIMA ALCANZABLE CON UNA CANTIDAD DADA DE ENZIMA (REDUCEN VMAX) PERO POR LO GENERAL NO AFECTAN KM.

53. CINETICA DE REACCIONES BIMOLECULARES
1 ) Reacción Secuencial o de Desplazamiento Simple
Azahar:
A +E - AE
A E + B - AEB
B+ E - BE
BE + A - BEA

54. ¿qué son las moléculas efectoras o moduladoras ?
Son moléculas que pueden ser activadores (+) o inhibidores (-) de la velocidad catalítica.
No cambian la afinidad del enzima por el sustrato.
Pueden ser el mismo sustrato denominado HOMOTRÓPICO o es otra sustancia al que se le conoce como
HETEROTROPICO

55. ¿Es diferente a las enzimas antes vistas?
¡SI!

PORQUE LOS E.A. PRESENTAN 2 LOCALIZACIONES DE UNIÓN DE LIGANDOS:
1.- Las catalíticas (Centro Activo) a las que se une el sustrato.
2.- Las reguladoras (Centro Alostérico) a las que se unen las moléculas denominada efectores o moduladores.


56. ENZIMAS ALOSTÉRICAS

57.
2) ORDENADA
MALATO + NAD M.D

OXALACETATO + NADH.
E-NAD-MALATO
1 2

58.

2) REACCIÓN DE DOBLE DESPLAZAMIENTO
ASPARTATO + OXOGLUTARATO → OXALACETATO + GLUTAMATO
1) Aspartato + E → NH3- PLP-E → OAA
2) Oxoglutarato + NH3 → PLP-E → Glut

59. ENZIMAS ALOSTERICAS
•Enzimas susceptibles de ser modificadas por moléculas pequeñas.


60. CINÉTICA SIGMOIDEA
La unión cooperativa de la primera molécula de S o ligando a la Enzima incrementa la velocidad de unión de subsecuentes moléculas de sustrato a los otros sitios de unión: cooperatividad positiva

61. Factores que afectan la velocidad
* PRESIÓN
CONCENTRACIÓN DE REACTANTES
pH del medio
PRESENCIA DE CATALIZADORES
TEMPERATURA

62. INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA
MOLÉCULAS → MOLÉCULAS COLISIONANDO Y PRODUCIENDO UN VALOR ELEVADO DE ENERGÍA → MOLÉCULAS EN ESTADO DE TRANSICIÓN →PRODUCTO + ENERGÍA

63. FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD ENZIMÁTICA.
•El pH

64.
•Efecto del tiempo de Incubación

65.
Efecto de la (E) sobre la velocidad de Rx Enzimática

66.
•Efecto de la Temperatura