Fases del Metabolismo

ENZIMAS •

Definición: son macromoléculas, en su mayoría de origen proteico, que catalizan las reacciones bioquímicas que se producen en la células de los seres vivos. Propiedades: • Eficiencia: actúan en bajas concentraciones (micromoleculares) suficiente para acelerar, millones de veces, la velocidad de una reacción. • Especificidad: son capaces de distinguir entre sustancias estrechamentes relacionadas como los esteroisomeros. • Regulación: muchas enzimas pueden aumentar o disminuir su actividad catalítica, según necesidades fisiológicas.

1

Sito activo: región de la superficie de la enzima que fija al sustrato

Especificidad del sitio activo

2

COFACTORES

: moléculas de naturaleza no proteica que cooperan con algunas enzimas para darle óptima actividad.

Inorgánico Zn+2, Mg+2, Fe+2, Cu+2, K+, Na+

COFACTOR

Forman parte de la E

No forman parte de la E

Orgánico (Coenzima) Agente que transfiere grupos

el enlace puede ser: covalente o no covalente

Interviene en la reacción como otro sustrato

Proteína (apoenzima; inactiva o menos activa)

Proteína ~ Cofactor holoenzima (catalizador activo en forma óptima)

la facilidad de disociación es variable

Cofactor (ión inorgánico o sustancia orgánica; inactivo como catalizador)

3

Coenzima: Nicotinamida Adenina Dinucleótido y la transferencia de un ión hidruro

4

Coenzima: Flavina Adenina Dinucleótido y la transferencia de hidrógenos

FAD

FADH2

(Oxidado)

(Reducido)

Coenzima: Coenzima A y la transferencia de grupos acilos

Acetil Co A

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NOMENCLATURA: • Sistema común: se añade el sufijo asa al nombre del sustrato o al nombre de la reacción que cataliza. • Sistema Internacional: divide a las enzimas en 6 clases de acuerdo al tipo de reacción que catalizan. Se utiliza un código de 4 dígitos para cada enzima.

CLASIFICACIÓN DE ENZIMAS CODIGO

CLASIFICACIÓN

TIPO DE REACCIÓN QUE CATALIZA

1

OXIDOREDUCTASAS OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN

2

TRANSFERASAS

3

HIDROLASAS

4

LIASAS

5

ISOMERASAS

6

LIGASAS O SINTETASAS

TRANSFERENCIA DE UN GRUPO DE ÁTOMOS DE UNA MOLECULA A OTRA HIDRÓLISIS DE VARIOS GRUPOS FUNCIONALES RUPTURA DE UNA MOLECULA POR UN PROCESO DISTINTO AL DE HIDRÓLISIS TRASFORMA UN SUSTRATO EN SU ISÓMERO CATALIZAN LA FORMACION DE ENLACES

6

Grupo 1: OXIDOREDUCTASAS – Son enzimas que catalizan reacciones de oxidoreducción (transferencia de electrones de una molécula a otra).Ej.: Deshidrogenasas

COOH HO-C-H CH 3 L- lactato

lactato deshidrogenasa

NAD +

NAD H + H +

ox

red

COOH C=O CH 3 piruvato

Grupo 2: TRANSFERASAS • Catalizan la transferencia de un grupo de átomos desde un sustrato al otro. Ej.: Hexoquinasa H-C=O H-C-OH HO-C-H

H-C=O Hexoquinasa E.C: 2.7.1.1

H-C-OH H-C-OH CH2OH D- Glucosa

H-C-OH HO-C-H H-C-OH

ATP

ADP

Nombre Sistemático: ATP glucosa fosfotransferasa E.C: (2) Clase Transferasa (7) subclase fosfotransferasa (1) grupo OH como aceptor (1) D-Glucosa como aceptor de fosfatos

H-C-OH CH2O-P D- Glucosa 6 P

7

Grupo 3: HIDROLASAS • Catalizan reacciones donde el agua provoca la ruptura de un enlace. Ej.: Lipasas O H 2 C-O-C-R

H 2 C-OH

O H-C-O- C-R

O + 3 H 2O

Lipasas

H-C-OH

+

3 HO-C-R

O H 2 C-O- C-R

H 2 C-OH

Grupo 4: LIASAS • Catalizan la ruptura de la molécula del sustrato por un proceso distinto al de hidrólisis, formando dobles enlaces por eliminación de grupos o rompiendo dobles enlaces por adición de grupos. Ej.: Aldolasa CH 2 -O-P C=O HO-C-H H-C-OH H-C-OH CH 2 O-P

Aldolasa

CH 2-O-P C=O

H-C=O + H-C-OH

CH 2OH Fosfato de dihidroxiacetona

CH 2O-P Gliceraldehido 3-P

Fructosa 1,6-di P

8

Grupo 5: ISOMERASAS • Son enzimas que transforman a un sustrato en su isómero. Ej.: Fosfogluco-isomerasa H-C=O

CH 2 -OH

H-C-OH HO-C-H

C=O Fosfogluco isomerasa

HO-C-H

H-C-OH

H-C-OH

H-C-OH

H-C-OH

CH 2 O-P

CH 2 O-P Fructosa 6- P

D- Glucosa 6 P

Grupo 6: LIGASAS O SINTETASAS • Catalizan la formación de enlaces. La energía necesaria para la síntesis es provista por el ATP. Ej.: Glutamina sintetasa COOH

COOH

H-C-NH 2 (CH 2)2 COOH Glutamato

+ NH 3 + ATP

Glutamina sintetasa

H-C-NH 2 (CH 2)2

+ ADP + Pi

O=C-NH2 Glutamina

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Modo de Acción de las Enzimas: E+S

ES

E+P

FENÓMENOS DEL SITIO ACTIVO

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Glucosa + ATP Hexoquinasa Glucosa-6-fosfato + ADP

Hexoquinasa

Energía Libre (G)

Diagrama de la coordenada de reacció reacción catalizada por enzima y sin catalizar.

Energía de Fijación

(-)

(∆ ∆G‡) (∆ ∆G‡)

(+)

(+) Energía Libre Estandar (∆G0)

(-)

Avance de la reacción

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Cinética Enzimática Determinación de la velocidad de la reacción y los parámetros que la modifican.

S

Ecuaciones:

P

V= ∆ [P] ∆t

V= -

∆ [S] ∆t

ESTADO ESTACIONARIO EN LA CINÉTICA ENZIMÁTICA

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Velocidad inicial (V0 ) de una reacción catalizada por enzimas

Velocidad de reacción Velocidad Inicial V0

Efecto de [Sustrato] sobre la velocidad inicial de una reacción catalizada por enzimas

Ecuación de Michaelis Menten Concentración de Sustrato [S]

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REPRESENTACIÓN DE DOBLE INVERSA (Lineweaver- Burk)

pendiente

Y= b + mx Ecuación de una recta con ordenada al origen

Efecto de la Temperatura

V0

Temperatura óptima Temp.

14

Efecto del pH

INHIBICIÓN ENZIMÁTICA Inhibición Irreversible

Competitiva Inhibición Reversible No Competitiva

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Inhibición Competitiva

1/V0 +I -I 1/Vmax.

-1/Km

0

1/[S]

Inhibición No Competitiva

1/V0 +I

1/Vmax. -I

-1/Km

0

1/[S]

16

Inhibición No Competitiva

REGULACIÓN ENZIMÁTICA Enzimas reguladoras: muestran una actividad catalítica mayor o menor en respuesta a ciertas señales. Regulación Alostérica Regulación por modulación covalente

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Regulación alostérica

Regulación por modulación covalente Ej: Glucosan + Pi Glucosa n-1 + Glucosa 1- P Glucógeno fosforilasa Cadena lateral de Ser

Cadena lateral de Ser

Fosforilasa b menos activa

Fosforilasa fosfatasa

Fosforilasa quinasa

Fosforilasa a más activa

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