Enzimas 1i515l

UNIDAD N° 1: Tema 4:

ENZIMAS

Blgo. Ms. Pablo Chuna Mogollón Profesor Asociado T.C. Área Biología Departamento Académico de Ciencias - UPAO

AGENDA  Introducción  Declaración de Capacidades  Desarrollo del tema de la sesión  Conclusiones

Ms. Pablo Chuna Mogollón / [email protected] / Abril - 2016

CASO Tom es un varón de 77 años que fue llevado al hospital debido a dolor retroesternal intenso. También se quejó de dificultad para orinar y de presentar diarrea siempre que comía helado. Los análisis de laboratorio mostraron concentraciones altas de fosfatasa ácida y creatina cinasa en el plasma. • Qué análisis de laboratorio podría relacionarse con la dificultad para orinar? • Dado el dolor retroesternal, ¿hacia qué enfermedad podría orientar su creatina fosfocinasa alta? Ms. Pablo Chuna Mogollón / [email protected] / Abril - 2016

CAPACIDADES Y CONTENIDOS CAPACIDAD

Explica la estructura general y organización de los carbohidratos, lípidos y proteínas, y valora la importancia biológica de éstas en el mantenimiento de las células y los seres vivos. DEFINICIÓN

CARACTERÍSTICAS

CLASIFICACIÓN

FACTORES QUE AFECTAN LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA INHIBICIÓN

…Características

No sufren cambios durante la reacción.

no son consumidas en la reacción, son REUTILIZABLES.

Son especificas a un sustrato.

Actúan a cierta temperatura y condiciones de pH. Son las unidades funcionales del metabolismo celular

Mecanismo acción enzimática Gráfica de la energía de activación

Para lanzar en poco tiempo muchos objetos por la ventana se puede aumentar el número de trabajadores o rebajar el dintel de la ventana.

De igual forma, para acelerar una reacción química se pueden calentar los reactivos o añadir un catalizador, es decir, una sustancia que disminuya la energía de activación necesaria para llegar al estado de transición.

CARACTERÍSTICAS DE CATALIZADORES BIOLOGICOS Ejemplos de reacciones catalizadas Anhidrasa carbónica

Proteasa

• Convierte 6x105 moléculas/seg.

• 1011 veces más rápido que la reacción no catalizada

• 107 veces más rápido que la reacción no catalizada

• La especificidad depende del grupo R1.

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Estructura de las enzimas TIPOS

HOLOENZIMAS

HOLOPROTEÍNAS

Son heteroproteínas porque tienen algo más que elementos proteicos

Formadas sólo por aminoácidos Cationes metálicos Zn+2, Ca+2, Fe+2, Mg+2

APOENZIMA

COFACTOR

unión débil a la apoenzima

Moléculas orgánicas Grupo proteico

Grupo no proteico

unión fuerte a la apoenzima

Coenzimas (NAD+, FAD+…)

Grupo prostético (grupo hemo)

CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS: CLASE

ACCIÓN

EJEMPLOS

OXIDO REDUCTASAS

Catalizan reacciones de O-R en Dehidrogenasas, cadenas metabólicas respiración y desaminasas, fermentación aminooxidasas

TRANSFERASAS

Transfieren grupos activos a otros Transaldolasas, receptores transcetolasas, transaminasas

HIDROLASAS

Verifican reacciones de hidrólisis Glucosidasas, lipasas, con obtención de monómeros peptidasas, fosfatasas

LIASAS

Realizan la degradación o la síntesis de enlaces fuertes sin alto Decarboxilasas, aldolasas valor energético

ISOMERASAS

Obtienen los isómeros de posición Epimerasas, mutasas, o función isomerasas de azúcar

LIGASAS O SINTETASAS

Forman diversos tipos de enlaces aprovechando la energía de la Carboxilasas, polimerasas ruptura del ATP

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catalasas,

Efecto de la enzima Amilasa sobre el almidón (Degradación) ALMIDÓN glucosa

glucosa

glucosa

glucosa

glucosa

glucosa

Enzima Amilasa

glucosa

glucosa

glucosa

glucosa

Enzima Amilasa

glucosa

glucosa

glucosa

glucosa Enzima Amilasa

glucosa

glucosa

Localización de Enzimas

ESPECIFICIDAD DE LAS ENZIMAS Es la capacidad de una enzima de unirse solo a uno, o a muy pocos sustratos, catalizando solo una única reacción.

La especificidad puede ser: • Absoluta: enzima reacciona con solo un sustrato • Grupo: enzima cataliza la reacción de moléculas con el mismo grupo funcional • Enlace: enzima cataliza la formación o ruptura de solo cierto tipo de enlace • Estereoquímico: enzima reconoce solo uno de dos enantiómeros

ELEMENTOS DE UNA REACCIÓN ENZIMÁTICA

EL SITIO ACTIVO DE LA ENZIMA Es una equidad tridimensional en la que encaja el SUSTRATO

Es una pequeña porción de la enzima.

ESPECIFICIDAD

Molécula(s) que va a ser transformada por la enzima

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SITIO ACTIVO

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HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DE LA SACAROSA

MECANISMOS DE ACCIÓN ENZIMÁTICA a. Efectos de orientación y proximidad b. Efectos de torsión distorsión

c. Existencia de grupos funcionales catalíticos en el centro activo del enzima

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TEORÍAS DE LA ACCIÓN ENZIMÁTICA

TEORIA DEL AJUSTE INDUCIDO (Koshland)

Modelo de llave-cerradura

Modelo de encaje inducido

FACTORES QUE MODIFICAN LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

1. CONCENTRACIÓN DEL SUSTRATO

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2. CONCENTRACIÓN DE LA ENZIMA

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3. EFECTO DE LA TEMPERATURA

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4. EFECTO DEL PH

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INHIBICIÓN ENZIMÁTICA

INHIBIDORES

IRREVERSIBLES

El inhibidor se une covalentemente a la enzima y la inutiliza permanentemente

son

Son sustancias que disminuyen, neutralizan o regulan la actividad enzimática.

REVERSIBLES

COMPETITIVA

Unión del I al sitio activo

NO COMPETITIVA

Unión del I a un lugar diferente al centro activo (alosterismo)

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INHIBICIÓN REVERSIBLE

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INHIBICIÓN ENZIMÁTICA Comparación de los dos tipos de Inhibidores Reversibles Competitivo

No competitivo

Sitio de acción

Sitio activo

Otro que no es el sitio activo

Complejo

Complejo disociable EI

Complejo binario EI o complejo ternario ESI

Estructura del inhibidor

Semejante al sustrato

Molécula no relacionada

Km

Incrementa

No cambia

Vmax

No cambia

Disminuye

Exceso de sustrato Revierte la inhibición

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No afecta

APLICACIONES TERAPÉUTICAS DE CIERTOS INHIBIDORES DE ENZIMAS INHIBICIÓN COMPETITIVA Agente Terapéutico

Enzima inhibida

Uso clínico

Acetozalamida

Anhidrasa Carbónica

Diurético

Captopril

Enzima convertidora de angiotensina

Hipertensión

Digoxina

Na+/K+ ATPasa

Contracción del músculo cardíaco

Etanol

Alcohol deshidrogenasa

Envenenamiento por etanol

Lovastatina

HMGCoA reductasa

Hipercolesterolemia

Metotrexato

Dihidrofolato reductasa

Anticáncer

5’ Fluoruracilo

Timidilato sintasa

Anticáncer

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INHIBICION IRREVERSIBLE

Nombre

Estructura

Fuente

Acción Inhibitoria

Cianuro

Almendras amargas

Se une a iones metálicos de enzimas de la cadena respiratoria

Sarin

Gas nervioso

Similar a Diisopropilfluorofosfato

Paratión

Insecticida

Similar a Diisopropilfluorofosfato

Penicilina

Hongo Penicillium

Inhibe enzima que participa en síntesis de la pared celular bacteriana

INHIBICIÓN IRREVERSIBLE:

PROENZIMAS

ZIMÓGENO

ACTIVADOR

ENZIMA

Proelastasa

Tripsina

Elastasa

Tripsinógeno

Tripsina

Tripsina

Quimotripsinógeno A

Tripsina + quimotripsina

Quimotripsina

Pepsinógeno

pH ácido + pepsina

Pepsina

Procarboxipeptidasa

Tripsina

Carboxipeptidasa

ENZIMAS USADAS EN DIAGNÓSTICOS ESPECÍFICOS Enzima

Enfermedad

Alanina transaminas (ALT)

Elevada en hepatitis aguda

Aspartato transaminasa (AST)

Elevada en infarto de miocardio. Indicador temprano de daño hepatocelular

Amilasa

Elevada en pancreatitis aguda

Antígeno Prostático Específico (PSA)

Marcador para carcinoma prostático

Creatina cinasa (CK)

Incrementada en enfermedad muscular e infarto de miocardio

Fosfatasa ácida (A)

Marcador de carcinoma prostático. enfermedad metastásica ósea

Fosfatasa alcalina (ALP)

Elevada en enfermedades óseas

Lactato deshidrogenasa (LDH)

Elevada en infarto de miocardio

Lipasa

Elevada en pancreatitis aguda

γ- Glutamil transpeptidasa

Enfermedad hepática, especialmente alcoholismo

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Elevada

en

CONCLUSIONES Cada enzima presenta dos parámetros importantes Vmax (saturación de la enzima) y la Km (medida de la afinidad por el sustrato)

. La actividad enzimática puede ser inhibida, por inhibidores competitivos (similares al sustrato) o por inhibidores no competitivos.

La temperatura y el pH afectan a la enzima en su actividad catalítica.

Ms. Pablo Chuna Mogollón / [email protected] / Abril - 2016

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