ENZIMAS Las Enzimas son catalizadores biológicos selectivos de una eficiencia extraordinaria. La mayoría de las proteínas son enzimas a excepción de las ribozimas. Ribozimas: Moléculas de del ácido nucleico que participan en la síntesis de proteínas en los ribosomas. Función de las enzimas: son catalizadores biológicos, aumentan la velocidad de una reacción Para que ocurra una reacción catalítica se necesitan dos moléculas, la nube de electrones de ambas se repelen. Se necesita una energía mínima para que se logre el acercamiento de esas moléculas, esa energía se llama energía de activación: energía mínima necesaria para comenzar una reacción química. Las enzimas tienen la capacidad de disminuir la energía de activación, disminuyen el tiempo para alcanzar la energía de activación. Catalizan de una forma más rápida la reacción por que se alcanza más rápido la energía de activación. Características que poseen la enzima - Aumentan la velocidad de una reacción No se modifican al final de la reacción Pueden ser reguladas. (reguladores enzimáticos) Las enzimas necesitan los grupos funcionales necesarios para poder llevar a cabo la reacción, para aceptar electrones y transferirlos. La a-coenzima no puede catalizar ninguna reacción porque le hace falta un cofactor. cofactor + a-coenzima = Holoenzima: sigue a cabo cualquier reacción metabólica Cofactor: cualquier molécula no proteica, es de bajo peso molecular y es termostática, es complemento de la a-enzima. Puede ser orgánico como inorgánico. Cofactores inorgánicos: Son metales, metanoenzimas: necesitan de cofactores inorgánicos para llevar a cabo su reacción. Iones Enzima 2+ Cu Citocromo oxidasa 2+ 3+ Fe Fe Citocromo oxidasa, catalasa y peroxidasa K+ Piruvato quinasa 2+ Mg Hexoquinasa, glucosa 6-fosfato, piruvato quinasa 2+ Mn Arginasa, ribonucleótido reductasa Mo Dinitrogenasa Se Glutation peroxidasa 2+ Zn Anhidrasa carbónica, alcohol deshidrogenasa, carboxipeptidasa a y b Cofactores inorgánicos: Grupo puente para unir el sustrato con la enzima, estabilizan la enzima proteica para mantenerla en su conformación catalíticamente activa. Coenzimas: cofactores de naturaleza orgánica, los precursores son vitaminas. COENZIMA Biocitina Coenzima A 5’Deoxyadenosincobalamin Hecho por: Ana Cristina Ortega FUNCION DE TRANFERENCIA CO2 Grupo acilo Átomos de H y Grupo alquil PRECURSOR Acido pantoténico Vitamina B12 Flavina adenina dinucleótido FAD Lipoato Nicotinamida adenina dinucleótido Piridoxal fosfato Tetrahidrofolato Tiamina pirofosfato Electrones Electrones y grupo acilo Ion H Grupo amino Grupos de un carbono Aldehídos Riboflavina (vitamina B2) No es requerido en la dieta Acido nicótico (niacina) Piridoxina (Vitamina B6) Folato Tiamina (Vitamina B1) Tipos de aminoácidos que posee el sitio activo, aminoácidos de unión y aminoácidos catalíticos Aminoácidos de unión: sustrato + enzima, actúan enlazando el sustrato a la enzima Aminoácidos catalíticos: participan activamente en los procesos de reacción para generar los productos El sitio activo de la enzima es una estructura tridimensional que puede cambiar de conformación, dependiendo del cambio de conformación la enzima va a ser especifica o no para el sustrato, la especificidad de una enzima depende de su estructura tridimensional Especificidad enzimática: es cuando una enzima es específica para un solo sustrato - Especificidad absoluta: cuando es específica para un solo tipo de sustrato Especificidad relativa: cuando no es especifica para un solo sustrato Especificidad de acción o reacción: cuando es especifica dependiendo de la reacción enzimática, ej. glutamato aminotransferasa Teoría de llave cerradura: El sustrato debe tener la forma especifica (sustrato; llave, enzima; cerradura), ese único sustrato encajaría en esa enzima por eso es especifico. Pero esta teoría a sido descarta por que las enzimas no son justas, sino que son flexibles. Teoría del ajuste inducido: Las enzimas son flexibles ENFERMEDADES METABOLICAS CAUSADAS POR ENZIMAS DEFECTUOSAS ENFERMEDAD Fenilcetonuria ENZIMA AUSENTE Fenilalanina hidroxilasa SUSTRATO Fenilalanina PRODUCTO Tirosina FACTOR Tetrahidrobiopterina Fenilalanina hidroxilasa (a-coenzima) + tetrahidrobiopterina (cofactor) = Holoenzima Enfermedades lisosómicas: es una enfermedad pediátrica ENFERMEDAD Wolman ENZIMA ausente o inactiva Lipasa acida SUSTRATO Triglicéridos PRODUCTO Los elimina FACTOR La lipasa acida hidroliza los triglicéridos, es decir que los elimina y su ausencia permite el aumento del colesterol y los triglicéridos, lo que provoca enfermedades cardiovasculares. Galactosemia Galactosa-1-fosfato uridil transferasa Galactosa glucosa Intolerancia a la galactosa, la lactosa por dos monosacáridos que son la glucosa y la galactosa. La ausencia de la enzima aumenta la concentración de la galactosa en la sangre. La enzima de la lactosa es la lactasa. Albinismo Tirosinasa Tirosina Melanina Hormona reguladora de melanocitos produce la tirosinasa. Alcaptonuria Homogentizato oxidasa Hecho por: Ana Cristina Ortega Homogentizato maleilacetoacetato 1. OXIDO REDUCTASA (EC.1) Catalizan reacciones donde hay transferencia de electrones es decir que se va a observar una oxidación o una reducción. Mecanismo de reacción: oxidada o reducida Reacción de oxidación: perdida de electrones Reacción de reducción: ganancia de electrones Necesitan cofactores, los cuales pueden estar en su forma oxidada o reducida. Ej. FAD, FADH, O, H2O2, grupos hidroxilos. Reacción Hecho por: Ana Cristina Ortega Enzima Deshidrogenasa Mecanismo del sustrato Mecanismo del cofactor Oxidación Reducción Deshidrogenasa Oxidación Reducción Oxidasas Oxidación Reducción Peroxidasas Oxidación Reducción Oxigenasas Reducción Oxidación Hidroxilasas Reducción Oxidación Reductasa Reducción Oxidación Reductasa Reducción Oxidación 2. TRANSFERASA (EC.2) Transferencia de grupos aminos, dióxido de carbono, hidroxilo, glucosa, grupos acilos, aldehído, fosfatos, aminos. FIGURA SUBGRUPO Glicosiltransferasas 2.4 TRANSFIRIO Glucosa Grupos nitrogenadas 2.6 Grupo amino Debe de estar presente el cofactor PLP Grupos fosfato 2.7 Transfiere el grupo fosfato Esto lo puede transferir ATP Y ADP 3. Hidrolasas (EC.3) Presencia obligatoria de moléculas de agua, son hidrolisis. Catalizan la ruptura de enlace, pueden romper enlace C-C, C-O, C-N, C-P, C-S. Tinen la capacidad de hidrolizar los grupos glucosídicos de las moléculas de azuar. Rompen los enlaces peptídicos de la enzimas. FIGURA ENLACE QUE SE ROMPIO C-O C-O C-N Pepidasa C-N Hecho por: Ana Cristina Ortega 4. LIASAS (EC. 4) Catálisis de un simple enlace y un doble enlace. Se necesita la presencia del agua para que done los electrones necesarios para la formación del simple enlace. 5. ISOMERASAS (EC.5) Son reacciones que catalizan - Cambios de configuración de cis y trans Cambios de estereoquímica de L y D Transferencia intramolecular (en la misma molécula) Oxidación-reducción REACCIÓN MECANISMO Transferencia intramolecular Transferencia intramolecular 6. LIGASA Catalizan la formación de enlaces C-O, C-S, C-N, C-C - Reacción de oxido-reducción P y e sueltos van a la cadena de transporte de electrones Catalizan la formación de un enlace peptídico Hecho por: Ana Cristina Ortega METABOLISMO DE ENZIMAS I. Velocidad de las reacciones químicas catalizadas enzimáticamente Mecanismo de la enzima Regulación de la enzima a nicel celular Papel de la enzima en el metabolismo celular Inhibición de la enzima a través de los fármacos Efectos que influyen en la actividad de la enzima Concentración de la enzima Es una relación directamente proporcional mientras haya enzima disponible la reacción va a aumentar. Concentración del sustrato Aumenta la velocidad, aumenta la concentración de la enzima, hasta que todas las enzimas estén saturadas. pH Depende del pH óptimo de la enzima Temperatura Depende de la temperatura optima, la mayoría es a 37ºC Presencia de inhibidores Inhibición enzimática a. Inhibición reversible: se une para disminuir su actividad se utilizan para corregir desórdenes metabólicos. Se unen a la enzima a través de interacciones débiles no covalentes b. Inhibición irreversible: Se une a través de enlaces covalentes. Se llama inhibidor del punto muerto porque no tiene mas actividad catalítica. INHIBICIÓN ENZIMATICA REVERSIBLE Competitiva Hecho por: Ana Cristina Ortega Los inhibidores competitivos son moléculas similares al sustrato de una enzima, los cuales se unen al sitio activo disminuyendo la probabilidad de unión al sustrato e incrementando el km sin alterar la velocidad máxima. Mixta Mezcla de inhibición competitiva y no competitiva. El inhibidor puede unirse a la enzima libre o unirse al complejo E-S. Disminuye la afinidad E-S, Km aumenta. Velocidad máxima disminuye. No competitiva Se forma E-S-I, la velocidad máxima disminuye, el km es constante porque no impide que la enzima se una al sustrato. Acompetitva Se une primeramente el inhibidor y aumenta la afinidad E-S tanto que no permite que se disocie. La velocidad máxima disminuye porque no hay producto. Km disminuye porque aumenta la afinidad. EJEMPLOS DE INHIBICIONES Tipo de inhibición Competitiva Competitiva Inhibidor Sustrato Sulfamidas Sulfacetamida Sulfametoxazol Sulfanilamida Quimioterapéuticos Metotrexato Ácido paraaminobenz oico PABA Competitiva Estatinas No competitiva Tripanavir Acompetitiva Camptotecina (cáncer) Hecho por: Ana Cristina Ortega Producto Ácido fólico Indispensable para la síntesis de Ác. Nucleicos, división celular bacteriana Ácido Fólico Tetrahidrofolato Síntesis de proteína, timina, Ác. Nucleicos, división celular. Lovastatina ____________ el cual es o HMG-CoA precursor de la síntesis del colesterol. La camptotecina interacciona con la enzima toposisomerasa I alterando el proceso normal del ciclo celular Enzima Dihidropteroato sintetaza Dihidrofolato reductasa HMG-CoA reductasa enzima. Proteasas, enzima que rompe los enlaces de las proteínas Topoisomerasa I, disminuye la tensión de las hebras de ADN, evitando el superenrollamiento, haciendo cortes en hebras de ADN. INHIBICIÓN ENZIMATICA IRREVERSIBLE - - Los inhibidores irreversibles son generalmente específicos para un tipo de enzima. Los inhibidores irreversibles suelen contener grupos funcionales reactivos como aldehídos, haloalcanos o alquenos. Estos grupos electrofílicos reaccionan con las cadenas de aminoácidos para formar uniones covalentes. Los residuos modificados son aquellos que contienen en sus cadenas laterales nucleófilos como por ejemplo un grupo hidroxilo o un grupo sulfhidrilo. Inhibidor Disopropilfluorofosfato Penicilina - (B-lactamicos) inhibe la síntesis de la pared bacteriana Aspirina - Inhibe la síntesis de la prostaglandina - Sirve como un anticoagulante - Evita que las plaquetas se sobrepongan unas sobre otras evitando la coagulación, antiplaquetarios Cianuro Hecho por: Ana Cristina Ortega Sustrato Producto Acetilcolina Acetato + colina Es un neurotransmisor cerebral, este se degrada rápido en el alzahimer y la disopropilfluorofosfato impide su rápida degradación. Cicloseina Peptidoglucano - Componente indispensable de la pared celular - Forma la pared celular de las bacterias - Glucopeptido Ácido graso sencillo de Prostaglandina 20 C - Eicosanoide, lípido que carece de ácido graso. - Cuando se libera ocasiona dolor a través de impulsos nerviosos Enzima Acetil colinesterasa Citocromo oxidasa Cytocromo oxidasa, ultima enzima de la cadena de transporte de electrones, su función es captar los e de todos los complejos citocromicos de la via metabólica y transportarlos al O2 Complejo estable de Citocromo oxidasa + Ion cianuro Transpeptidasa bacteriana Ciclorigenasa; cataliza la reacción de la prostaglandina. ENZIMAS SE REGULAN MEDIANTE REGULADORES ALOSTERICOS 1. Moduladores alostéricos 2. Inhibidores alostéricos Enzimas alostéricas - Presentan estructura cuaternaria Tienen diferentes sitios activos, unen más de una molécula de sustrato La unión de sustrato es cooperativa Activador AUMENTA la afinidad de Km Inhibidor DISMINUYE la afinidad del Km Sustrato Fructosa-1-6bifosfato Enzima Fosfofructocinasa-1 Modificación covalente dependiente Hecho por: Ana Cristina Ortega Producto Fructosa-1-6bifosfato Inhibidor ATP, inhiben cuando ya hay suficiente, regulador alostérico negativo Activador AMP, regulador alostérico positivo GLUCIDOS Los glúcidos son compuestos orgánicos formados por C, H, O, (Glúcidos simples) N, P, S (Glúcidos complejos) - Son la principal dieta energética de la fuente humana Aportan 50-60% de la energía total, 4Kcal por g consumido Son las moléculas responsables de la contracción muscular ¿Cómo clasificamos a los glúcidos? Hecho por: Ana Cristina Ortega Proyecciones En la proyección de Fisher de la parte mas oxidada va en la parte superior y la parte mas reducida en la parte inferior - Aldosas: Si la estructura de la azúcar posee un grupo aldehído lo clasificamos como una aldosa (Aldotriosa) Cetosa: Si la estructura de la azúcar tiene una cetona se clasifica como cetosa. (Cetotriosa) Hay actividad óptica cuando el carbono alfa tiene cuatro constituyentes diferentes - D: Hidroxilo a la derecha (En la naturaleza) L: Hidroxilo a la izquierda (En bacterias) En los azucares hay varios carbonos alfa, se toma el hidroxilo más alejado del aldehído para ser el carbono alfa En la naturaleza los glúcidos son tipo D. Carbono hemiacetalico o anomérico o asimétrico: carbono alfa, con sus 4 constituyentes, es lo que se forma cuando se cierra el ciclo. (De Fisher a Newman) Si en la proyección de Fisher el hidroxilo esta apuntando hacia abajo quiere decir que en la proyección de Newman es esta a la derecha. Si esta hacia arriba en la proyección de Newman en la de Fisher estaría a la izquierda. Los glúcidos siempre tendrán poder reductor por que el OH estará libre. Cuando el OH apunta hacia abajo en la proyección de Newman es un anómero alfa y cuando el OH apunta hacia arriba es un anómero beta. - Piranosa: OH y H, cambia en el carbono 1 y 4 Furanosa: CH2 y OH, cambia en el carbono 1 y 4 A través de una reacción de condensación se libera una molécula de agua y se forma un enlace O-Glucosidico. Los enlaces se nombran según el carbono alfa y el carbono unido al enlace O-glucosidico, ejemplo: enlace alfa 1-4 DISACARIDOS Maltosa: Glucosa + Glucosa (glucosa-α-1,4-glucosa) - Enzima: Maltasa, es capaz de hidrolizar. La maltosa se encuentra en la levadura, cebada, cerveza. Se comienza a enumerar donde está el OH Sacarosa: Glucosa + Fructosa (glucosa-α-1,2-fructosa) - Enzima: sacarasa La podemos encontrar en azúcar, remolacha y maíz Lactosa: Galactosa + Glucosa (galactosa-β-1,4-glucosa) - Enzima: Lactasa Lo podemos encontrar en leche Trialosa: Glucosa + glucosa (glucosa-α-1,1-glucosa) Hecho por: Ana Cristina Ortega - Enzima: α-galactosidasa Se encuentra en los champiñones No somos capaces de sintetizar la α-galactosidasa, en el intestino delgado ocurre la absorción de los nutrientes, sin embargo, no se absorbe pasa al intestino grueso y ocurre la hidrolisis donde las baterías ácido láctica libera ácidos grasos e hidrogeno (gases), lo que provoca malestar. TRISACARIDOS Rafinosa: Galactosa + Glucosa + Glucosa - Enzima: Rafinasa Se encuentra en leguminosa POLISACARIDOS ALMIDÓN - Parcialmente soluble en agua Reserva energética en las plantas Enzima: α-amilasa Cadena ramificada α-1,6 El almidón comienza su proceso de digestión en la boca (digestión parcial, productos: maltosa (disacáridos) dextrina, maltotriosas (polisacáridos)) la digestión total ocurre en el intestino delgado por la α-amilasa pancreática y su producto es la glucosa. GLUCOGENO - Es una cadena ramificada de glucosa, es un homopolisacárido La función del glucógeno es almacenamiento energético Se almacena mayormente en el hígado (10%) y tejido muscular (1%) ¿Dónde se almacena la mayor parte de glucógeno en el cuerpo? En el tejido muscular Función del glucógeno almacenado en el hígado es para aportar glucosa a la sangre, cuando tenemos niveles bajos de glucosa, para mantener un equilibrio Función del glucógeno almacenado en el tejido muscular es para permitir la contracción muscular, para hacer todas las actividades cotidianas. Se encuentra en el yogurt Insoluble en agua Su excesiva acumulación puede dar hiperglucemia. Enzima que degradan el glucógeno: 1. Glucógeno fosforilasa, 2. Fosfoglucomitasa, 3. glucosa-6fosfatasa, 4. Enzima desramificante del glucógeno (complejo enzimatico) DEXTRANOS - Está formado por moléculas de glucosa, es un homosacarido El dextrano se sintetiza a partir de sacarosa, donde las bacterias acido lácticas sintetizan a la sacarosa y se convierten en dextranos El dextrano se convierte normalmente en la placa dental La enzima es dextranasa CELULOSA - Función estructural El algodón es 95% celulosa Hecho por: Ana Cristina Ortega - Enzima: celulasa QUITINA - Esta formada por un azúcar complejo N-acetilglucosamina, es un homosacarido Tiene función estructural, insectos, camarón. Enzima: Quitinasa FIBRAS DIETETICAS - Son de origen vegetal Tienen a resistir de una absorción y digestión total en el intestino delgado, pasan directamente al intestino grueso donde son degradadas por bacterias acido lácticas Ayuda a mejorar el paso gastrointestinal, a absorber mejor los nutrientes, estreñimientos y ayudan a las personas que quieren bajar de peso porque brindan una sensación de saciedad Fibra insoluble - Celulosa: homopolisacárido Hemicelulosa: Heteropolisacárido (glucosa, manosa, fructosa, silosa y arabinosa) Fibras solubles, todas son heteropolisacáridos - Se encuentran en frutas y ayuda a que los nutrientes se puedan absorber mejor Pectinas, gomas y mucilagos, son heteropolisacáridos formados por los mismos sacáridos de la hemicelulosa. GLICOCONJUGADOS GLICOPROTEINAS (GLUCIDOS + PROTEINAS) - Son azucares complejos que están formados por carbohidratos y proteínas 1. Enlace O-glucosídico; se esta tomando el enlace por la unión de un átomo de O que lo brinda un aminoacido que forma la proteína, aminoácidos como: tirosina, serina, treonina que tienen grupos OH 2. Enlace N-glucosidico; el enlace se unirá a un átomo de N que lo brinda el aminoacido de una proteína que tenga en su cadena lateral N como: Lisina, arginina, histidina, asparagina, glutamina ¿Cuál es la diferencia entre los dos enlaces? la unión del azúcar con el aminoácido que forma la proteína PROTEOGLICANOS Sindecano; Carbohidratos + proteína, se une a la membrana a través de interacciones hidrofóbicas, causadas por los aminoácidos hidrofóbicos que forman la proteína y por los lípidos de la membrana Glipicano; La mayoría de los aminoácidos que forman a esta molécula es la cisteína, se une a la membrana a través del GPI (Glucosil fosfatidil inositol) por interacciones hidrofóbicas GLICOLÍPIDOS (Glucidos + lípidos) Forman parte de la membrana celular, carbohidratos que le dan parte polar y los lípidos la parte no polar, es una molécula anfipática lo que le brinda la flexibilidad a la molécula. La parte lipídica se encuentra al interior de la membrana y la parte polar es decir glúcidos se encuentra al exterior de la membrana. Hecho por: Ana Cristina Ortega
