ENZIMAS USB LAS ENZIMAS ENZIMAS FUNCIÓN ESTRUCTURA CLASIFICACIÓN puede ser Holoenzima formada Cofactor Apoenzima naturaleza de naturaleza Inorgánica Ligasas Isomerasas actúan Energía activación velocidad reacción Cinética Concent. sustrato Temperatura pH Inhibidores enzimática tipos Coenzimas por ejemplo Reversibles se clasifican en Hidrosolubles Liposolubles (A, D, E, K) Irreversibles tipos Vitaminas (B, C) Liasas Hidrolasas Transferasas Oxidorreductasas Orgánica llamados actúan como Biocatalizadores Estrictamente proteica No competitivos Competitivos Estructura Apoenzima (función proteica) Proteínas globulares. existen algunos ARN que pueden actuar como enzimas (ribozimas) Cofactor (función no proteica) Este puede ser un Ion metálico (Fe,Mg,Zn,Ca) Una molécula orgánica denominada coenzima Apoenzimas Las proteínas globulares doblar sus cadenas en una forma esférica apretada o compacta dejando grupos hidrófobos hacia adentro de la proteína y grupos hidrófilos hacia afuera, lo que hace que sean solubles en disolventes polares. La mayoría de las enzimas, anticuerpos, algunas hormonas y proteínas de transporte, son ejemplos de proteínas globulares. Algunos tipos son: Prolaminas: zeína (maíza),gliadina (trigo), hordeína (cebada) Gluteninas: glutenina (trigo), orizanina (arroz). Albúminas: seroalbúmina (sangre), ovoalbúmina (huevo), lactoalbúmina (leche) Hormonas: insulina, hormona del crecimiento, prolactina, tirotropina Enzimas: hidrolasas, oxidasas, ligasas, liasas, transferasas...etc. Cofactores Metálicos Enzimas que requieren elementos inorgánicos Citocromo oxidasa Catalasa, peroxidasa Fe2+, Fe+, Citocromo oxidasa Cu2+ DNA polimerasa Anhídrasa carbónica Alcohol deshidrogensa Zn2+ Hexoquinasa Glucosa 6-fosfatasa Mg2+ Arginasa Mn2+ Piruvato quinasa K+, Mg2+ Ureasa Ni2+ Nitrato reductasa Mo2+ coenzimas Los cofactores participan de dos maneras distintas: 1. A través de una fijación muy fuerte a la proteína y salen sin ser modificados del ciclo catalítico. 2. Como un segundo substrato; salen modificados del ciclo catalítico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original. Los cofactores son moléculas complejas, que nuestro organismo no puede sintetizar deben ser, ingresados con la dieta; muchos de ellos son, por lo tanto, vitaminas. Cofactores de naturaleza vitamínica; ejemplos 1. Hidrosolubles Tiamina Riboflavina Piridoxal Cobalamina Ác.Ascórbico Nicotinamida Ác.Lipoico Ác.Fólico Ác.Pantoténico 2. Liposolubles Naftoquinonas Tiamina pirofosfato Flavinas: FAD, FMN Piridoxal fosfato Coenzimas cobamídicos Ac. Ascórbico NAD+, NADP+ Lipoamida Coenzimas folínicos Panteteínas (CoA, p.e.) g-Carboxilación B1 B2 B6 B12 C PP K Cofactores de naturaleza no vitamínica: ejemplos Hemo Complejos Fe-S Quinonas Glutatión ATP UTP PAPS S-AM Carnitina Hemoenzimas, citocromos Ferredoxinas Tr.electrónico mitocondrial y fotosintético Redox; transporte de aminoácidos Transf.de fosfato y/o de energía Transf.de grupos glicosídicos Transf.de grupos sulfato Transf.de grupos metilo Transportador de grupos acil- Coenzimas: Actúan como transportadores eventuales de átomos específicos o de grupos funcionales Coenzimas Entidad transferida Pirofosfato de tiamina . Aldehídos Dinucleótido de flavina y adenina. Átomos de hidrógeno Dinucleótido de nicotinamida y de adenina Ion hidruro (H-) Coenzima A . Grupos acilo Fosfato de Piridoxal . Grupos amino 5’-Desoxicobalamina (Coenzima B12) Átomos de H y grupos alquilo Biocitina . CO2 Tetrahidrofolato . Otros grupos monocarbonados Coenzimas Adenosine Triphosphate (ATP) Coenzyme A (CoA) Nicotinamide Adenine Dinucleotide (NAD+) Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate (NADP+) Flavin Adenine Dinucleotide (FAD) Aminoácido LAO R CH COO- + O2 + H2O Cetoácido R CO COO- + H2O2 + NH4+ NH3+ LAO: L-aminoácido oxidasa: es una flavoproteína Las flavoproteínas tienen un grupo prostético flavínico, que interviene en el proceso catalítico sin salir modificado del mismo O H3C N H3C NH NH N O S: PM 250, 0.8 nm Ø Cofactor E: PM 100000, 7 nm Ø Inorgánico: Fe2+, Mn2+, Zn2+,etc. Orgánico: Coenzimas NAD, FAD, CoASH. Grupo Prostético Las enzimas 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. 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 La alta especificidad se debe a que su estructura terciaria le permite formar cavidades llamadas sitios activos, lugar donde se ubica el sustrato durante el proceso de catálisis. La enzima se une específicamente a las moléculas denominadas sustratos, formando un complejo enzima-sustrato y favoreciendo su transformación en productos. E E E E • 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 Desnaturalización En general, la desnaturalización produce una destrucción permanente de la molécula Agentes desnaturalizantes: Se distinguen agentes físicos calor químicos detergentes, disolventes orgánicos, pH, fuerza iónica. Estructura globular Hervir con HCl Tripsina Temperatura elevada pH extremo Funcionalidad Inactiva •Actúan en disolución acuosa, a pH y T. óptimos Enzima pH óptimo Pepsina 1.5 Tripsina 7.7 Catalasa 7.6 Arginasa 9.7 Fumarasa 7.8 Ribonucleasa 7.8 Enzima (gr). : fermento 1800´s fermentación del azúcar por levaduras Vitalistas Mecanicistas 1926, James B. Summer 1930´s Ureasa Pepsina Tripsina Quimotripsina Carboxipeptidasa Enzima Amarillo viejo (flavoproteína NADPH) Medicina Transaminasas Industria Química Penicilina Transformación de Alimentos Fermentaciones Quesos Vinos Agricultura Rhyzobium Teorías de la Acción Enzimática Modelo de Llave y Cerradura (Emil Fischer) Sustrato 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. 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. La teoría del Ajuste Inducido se amplía en la actualidad definiendo la acción enzimática como: Estabilización del Estado de Transición Según lo cual, el Centro Activo enzimático es en realidad complementario no al sustrato o al producto, sino al estado de transición entre ambos. O R C O R' OR C O R' Substrato: un éster Estado de transición: intermediario tetraédrico, inestable - O O - R C O Productos HO R' Enzimas alostéricas o reguladoras Presentan estructura cuaternaria, son proteínas con múltiples sitios que interactúan entre si. Presentan Sitio Activo: Sitio de unión al ligando o sustrato Sitio Alosterico: Sitio de unión al modulador una cinética sigmoide, indica cooperatividad entre las subunidades. La unión de un sustrato a uno de los sitios, afecta el enlace en los otros sitios Son reguladas por la unión de: •Moduladores positivos •Moduladores negativos que pueden ser: Homotrópicos: cuando los sitios son idénticos. Por ejemplo las interacciones de la unión del O2 a la Hb. Heterotrópicos, cuando la unión de un ligando afecta la unión de otro sitio diferente . Por ejemplo el efecto de BPG (Bifosfoglicerato) en la afinidad de la Hb por el O2 Nombre sistemático: Grupo transferido ATP: hexosa fosfotransferasa Donador Aceptor Grupo Subgrupo Número sistemático Enzyme Comission EC 2.7.1.1 Enzima Sub-subgrupo Nombre común: Hexokinasa Clasificación de enzimas: Grupos 1. Oxidorreductasas Si una molécula se reduce, tiene que haber otra que se oxide 2. Transferasas •grupos aldehidos •gupos acilos •grupos glucosilos •grupos fosfatos (kinasas) 3. Hidrolasas •Transforman polímeros en monómeros. Actuan sobre: •enlace éster •enlace glucosídico •enlace peptídico •enlace C-N 4. Liasas •(Adición a los dobles enlaces) •Entre C y C •Entre C y O •Entre C y N 5. Isomerasas •(Reacciones de isomerización) 6. Ligasas •(Formación de enlaces, con aporte de ATP) Entre C y O •Entre C y S •Entre C y N •Entre C y C Enzimas: No. Clase Tipo de reacción que catalizan De óxido reducción (transferencia de e-) Ejemplo Deshidrogenasas Peroxidasa Oxidasas Oxigenasas Reductasas Kinasas Transaminasas Pirofosfatasa Tripsina Aldolasa (Sintasas) Descarboxilasa pirúvica 1 Oxidorreductasas 2 Transferasas 3 Hidrolasas 4 Liasas 5 Isomerasas Transferencia de grupos en el interior de las moléculas para dar formas isómeras Mutasas Epimerasas Racemasas 6 Ligasas Formación de enlaces C-C, C-S, C-O y C-N. Mediante reacciones de condensación, acopladas a la ruptura del ATP Sintetasas Transferencia de grupos Hidrólisis, con transferencia de grupos funcionales del agua Lisis de un substrato, generando un doble enlace, o Adición de un substrato a un doble enlace de un 2o. substrato (Sintasa) EC 1.1 Acting on the CH-OH group of donors EC 1.1.1 With NAD+ or NADP+ as acceptor EC 1.1.1.1 alcohol dehydrogenase EC 1.1.1.2 alcohol dehydrogenase (NADP+) EC 1.1.1.3 homoserine dehydrogenase EC 1.1.1.4 (R,R)-butanediol dehydrogenase EC 1.1.1.5 acetoin dehydrogenase EC 1.1.1.6 glycerol dehydrogenase EC 1.1.2 With a cytochrome as acceptor EC 1.1.2.1 now EC 1.1.99.5 EC 1.1.2.2 mannitol dehydrogenase (cytochrome) EC 1.1.3 With oxygen as acceptor EC 1.1.3.1 deleted, included in EC 1.1.3.15 EC 1.1.3.2 now EC 1.13.12.4 EC 1.1.3.3 malate oxidase EC 1.1.3.4 glucose oxidase EC 1.1.4 With a disulfide as acceptor EC 1.1.4.1 vitamin-K-epoxide reductase (warfarin-sensitive) EC 1.1.5 With a quinone or similar compound as acceptor EC 1.1.5.1 Deleted, see EC 1.1.99.18 cellobiose dehydrogenase (acceptor) EC 1.1.99 With other acceptors EC 1.1.99.1 choline dehydrogenase EC 1.1.99.2 2-hydroxyglutarate dehydrogenase EC 1.2 Acting on the aldehyde or oxo group of donors EC 1.2.1 With NAD+ or NADP+ as acceptor EC 1.2.1.1 deleted, replaced by EC 1.1.1.284 and EC 4.4.1.22 EC 1.2.1.2 formate dehydrogenase EC 1.2.2 With a cytochrome as acceptor EC 1.2.2.1 formate dehydrogenase (cytochrome) EC 1.2.2.2 pyruvate dehydrogenase (cytochrome) EC 1.2.3 With oxygen as acceptor EC 1.2.3.1 aldehyde oxidase EC 1.3 Acting on the CH-CH group of donors EC 1.3.1 With NAD+ or NADP+ as acceptor EC 1.3.1.1 dihydrouracil dehydrogenase (NAD+) EC 1.3.2 With a cytochrome as acceptor EC 1.3.2.1 now EC 1.3.99.2 EC 1.3.2.2 now EC 1.3.99.3 EC 1.3.3 With oxygen as acceptor EC 1.3.3.1 dihydroorotate oxidase EC 1.3.3.2 now EC 1.14.21.6 Unidad de Actividad Enzimática Es la cantidad que transforma 1.0 mM (10-6 M) de S /min a 25oC, en las condiciones de medida óptima. La Actividad Específica Es el no. de U de enzima / mg de proteína. Es una medida de la pureza de la enzima. Catalasa de Aspergillius niger 4000-8000 U/mg de prot. 100 mg $ 209.80 USD. Catalasa de Hígado de bisonte 2000-5000 U/mg de prot. 1 g $ 768.50 USD. El Número de Recambio de una Enzima Es el no. de moléculas de S transformadas / unidad de tiempo, por una molécula de enzima (o por un sólo sitio catalítico, cuando la E, es el limitante). Enzima. Moles de S, transf./ min. a 20-38 oC. Anhidrasa carbónica b-Amilasa b-Galactosidasa Fosfoglucomutasa 36 000 000 1 000 000 12 000 1 240
