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22/10/2014
LAS ENZIMAS SON PROTEÍNAS

Son muy específicas para las reacciones que
catalizan

Catalizan reacciones químicas necesarias para la
sobrevivencia celular

Sin las enzimas los procesos biológicos serían tan
lentos que las células no podrían existir.
E + S ESEP  E + P
Leidy Diana Ardila Leal
E




Como catalizadores, las enzimas actúan en
pequeña
cantidad
y
se
recuperan
indefinidamente.
No llevan a cabo reacciones
energéticamente desfavorables.
que
sean

E
E
E
Cada enzima cataliza solamente un
único tipo de reacción química
Esta especificidad se debe a la
estructura tridimensional de la molécula
de la enzima
No modifican el sentido de los equilibrios
químicos, sino que aceleran su consecución.
REACCIÓN CATALIZADA POR UNA
ENZIMA.
QUE ES UN CATALIZADOR
Un catalizador es una
sustancia que acelera una
reacción química, hasta
hacerla instantánea o casi
instantánea.
Un catalizador acelera la
reacción al disminuir la
energía de activación.
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LA ENZIMA Y SU ENERGÍA DE ACTIVACIÓN
ENZIMA - CATALIZADOR

Tanto la enzima como el catalizador
aceleran la velocidad de una reacción
química.

Una enzima puede transformar
moléculas de sustrato/ segundo

Propiedades de las enzimas
Sin enzima
Con enzima
• La Ea de la hidrólisis de la
urea baja de 30 a 11
kcal/mol con la acción de las
enzimas, acelerando la
reacción 1014 x
E+S

E+P
Tiempo de la reacción



• El aumento de temperatura
necesario para producir la
reacción no catalizada seria
de 529ºC
Las enzimas se unen a los
reactivos (sustratos) reduciendo la
energía de activación


Especificidad por el sustrato
Se inactivan por desnaturación
Pueden ser reguladas
Los siguientes hechos:


1000
Cada enzima tiene una forma
única con un sitio o centro activo
en el que se une al sustrato

Especificidad de la reacción enzimática
Carácter heterogéneo de la catálisis enzimática
Nos llevan a postular la existencia de un Centro
Activo en la molécula de enzima, capaz de:
Después de la reacción, enzimas y
productos se separan.


Las moléculas enzimáticas no han
cambiado después de participar en
la reacción
Fijar específicamente al substrato
Transformarlo catalíticamente.
Enzima
LA UNIÓN DEL SUSTRATO ES MUY ESPECÍFICA
Sustrato
Sitio activo



Complementariedad geométrica
Complementariedad de cargas,
uniones iónicas
Modelos:

Encaje inducido

Llave – cerradura.
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MODELO DE ACCIÓN ENZIMÁTICA
Modelo de Llave y Cerradura (Emil Fischer)
 Substrato 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 ACCIÓN ENZIMÁTICA
Modelo de Ajuste Inducido
 El sitio activo es considerablemente más flexible que el
ojo de una cerradura

Tanto la enzima como el substrato sufren una alteración
en su estructura por el hecho físico de la unión
ACTIVIDAD ENZIMATICA
UNA ENZIMA PUEDE UNIR DOS SUSTRATOS EN SU

SITIO ACTIVO



Las reacciones se incrementan de 108 a 1020 veces
la velocidad a la que las reacciones químicas.
Se da la formación del complejo enzima-sustrato
Las enzimas pueden catalizar también reacciones
que consumen energía.
La acción de las enzimas es reversible pero en la
práctica, las enzimas que catalizan reacciones
altamente exotérmicas o endotérmicas lo hacen
de manera unidireccional.
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ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS ENZIMAS





Algunas enzimas pueden ser conjugadas con la
ayuda de estructuras no protéicas. En función de
su naturaleza se denominan:
Cofactor. Cuando se trata de iones o moléculas
inorgánicas.

Las enzimas son proteínas globulares complejas
de elevado peso molecular
Formadas por una o más cadenas polipeptídicas
Ellas son las efectoras de la información genética
contenida en el ADN
Coenzima. Cuando es una molécula orgánica,
principalmente compuestos orgánicos complejos
no polipeptídicos. Las vitaminas ayudan a
sintetizar una determinada enzima, entonces la
vitamina es el coenzima.
MECANISMO DE ACCIÓN DE LAS
COENZIMAS







La coenzima se une a un enzima.
La enzima capta su sustrato específico.
La enzima ejerce la acción sobre el sustrato
produciendo una nueva sustancia.
La sustancia obtenida es inestable, provocando la
separación: enzima, producto, y la forma gastada de
la coenzima ( + átomos por mayor fuerza de atracción)
La enzima cede a la coenzima dichos átomos
provenientes del sustrato.
La coenzima acepta dichos átomos y se desprende de
la enzima.
La coenzima transporta dichos átomos y acaba
cediéndolos.
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NOMENCLATURA
CLASIFICACIÓN DE ENZIMAS POR GRUPO
EC 1.x -Oxidorreductasas
EC 2.x - Transferasas
 EC 3.x - Hidrolasas
 EC 4.x - Liasas
 EC 5.x - Isomerasas
 EC 6.x - Ligasas


Sacarosa: Sacarasa

Lipasas, proteinasas y deshidrogenasas.

glucosa y fructosa
Exiten algunas excepciones en la nomenclatura
de las enzimas ej.
Pepsina y la tripsina
GRUPO 1: OXIDORREDUCTASAS

Reacciones en las cuales un compuesto es
reducido y otro, oxidado.

Grupo 1: Oxidorreductasas
Nomenclatura del subgrupo en oxidorreductasas:
EC 1.1.x EC 1.2.x EC 1.3.x EC 1.4.x EC 1.5.x EC 1.6.x etc.
Catalizan reacciones de oxidorreducción, en que átomos de
oxigeno ó hidrogeno son trasladados entre moléculas:
Ared + Box
Aox + Bred
AH2 + B
A + BH2
Deshidrogenasas
Oxidasas
Peroxidasas
Oxigenasas
Hidroxilasas
Reductasas
Aplicaciones:
En las reacciones redox, siempre tienen que estar presentes a
la vez el aceptor y el dador electrónico.
GRUPO 2: TRANSFERASAS

Grupo 2: Transferasas
Transferencia de grupos químicos de una
molécula a otra.
Clasificación de subgrupo de las transferasas:
Catalizan reacciones de transferencia de átomos ó
grupo de átomos entre moléculas:
A-X + B
Ensayos de diagnostico clínico (glucosa oxidasa y colesterol
oxidasa)
A + B-X
Dador: Aceptor Grupo transferido - transferasa
ATP: D-Hexosa Fosfotransferasa
EC 2.7.1.1
EC 2.1.x
EC 2.2.x
EC 2.3.x
EC 2.4.x
EC 2.5.x
EC 2.6.x
EC 2.7.x
EC 2.8.x
EC 2.9.x
-
Grupos monocarbonados
Grupos aldehido o ceto
Aciltransferasas
Glicosiltransferasas
Alquil- o Ariltransferasas
Grupos nitrogenados
Grupos fosfato
Grupos sulfato
Grupos selenio
Aplicaciones: Síntesis de oligosacáridos
Nombre común: hexokinasa
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Grupo 3: Hidrolasas
GRUPO 3: HIDROLASAS

Rompimiento de moléculas con adición de agua.
Catalizan reacciones de hidrólisis y también su reverso. Son
las más comunes en la química enzimática:
A-B + H2O
A-OH + H-B
No se suelen utilizar nombres sistemáticos en las
hidrolasas. Muchas de ellas conservan el nombre
Primitivo. Ejemplo: Quimosina EC 3.4.23.4.
Eliminación de un grupo químico originando un
enlace doble en el sustrato; o adición de un grupo
a un enlace doble.
A-B
A+B
Ejemplo
Nombre sistemático:
Histidina amonio-liasa (EC 4.3.1.3)
Esterasas (carboxilesterasas, fosfoesterasas, sulfoesterasas)
Glicosidasas
Éter hidrolasas
Péptido hidrolasas
Acil anhídrido hidrolasas
Aplicaciones: Lipasas → Síntesis de tensioactivos
Proteasas → Fabricación de quesos
Glicosidasas → Clarificación de jugos; liberación de
aromas en los vinos; aplicaciones textiles
Clasificación de las liasas:
4.1.x - Actúan sobre enlaces C-C
4.2.x - Actúan sobre enlaces C-O
4.3.x - Actúan sobre enlaces C-N
4.4.x - Actúan sobre enlaces C-S
4.5.x - Actúan sobre enlaces C-Haluro (S-, Cl-, Br-, I- At-)
4.6.x - Actúan sobre enlaces P-O
4.99.x - Otras liases
Aplicaciones: Pectato liasa – Remueve los
compuestos indeseables (ceras, pectinas, proteínas)
Nombre común:
Histidasa
GRUPO 5: ISOMERASAS

3.1.-.3.2.-.3.3.-.3.4.-.3.5.-.-
Grupo 4: Liasas
GRUPO 4: LIASAS

Clasificación de las hidrolasas:
Reorganizaciones intramoleculares que modifican
la estructura tridimensional del sustrato.
Grupo 5: Isomerasas
Clasificación de las isomerasas:
Catalizan reacciones de isomerización moleculares
A
B
5.1.x - Rasemasas y Epimerasas
5.2.x - cis-Trans-Isomerasas
5.3.x - Oxidoreductasas Intramolecular
5.4.x - Mutases
5.5.x - Liasas Intramoleculares
5.99.x - Otras Isomerasas
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Grupo 6: Ligasas
GRUPO 6: LIGASAS

Unión de dos moléculas, con hidrólisis de ATP u
otro compuesto rico en energía.
A + B + ATP
Clasificación de las ligasas:
6.1.x
6.2.x
6.3.x
6.4.x
6.5.x
6.6.x
A-B + ADP + Pi
Ejemplo: Glutationa sintasa
(EC 6.2.2.3)
- Forman enlaces C-O
- Forman enlaces C-S
- Forman enlaces C-N
- Forman enlaces C-C
- Forman enlaces ésteres fosfóricos
- Actúan sobre enlaces N-metal
Nombre sistémico:
G-L-glutamilo-L-cisteina:glicina
ligase
REGULACIÓN ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

Factores que limitan la acción enzimática


Concentración de las moléculas de enzimas
Disponibilidad de cofactores
EFECTO DEL AMBIENTE CELULAR SOBRE
LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

La actividad de la enzima es influenciada por los
siguientes factores:



Se producen solo cuando se necesitan, evitando
gasto de energía.



Se producen en su forma inactiva
TEMPERATURA


Temperatura
pH
Cofactores o Activadores
Inhibidores
Las reacciones ocurren muy lento o se suspenden
a bajas temperaturas.
La velocidad de la mayoría de las reacciones
enzimáticas se duplica aprox. por cada 10°C .
Enzimas parcialmente desnaturalizadas pueden
volver a su configuración funcional.
 En el ser humano las enzimas trabajan bajo los
parámetros fisiológicos
 Las bajas temperaturas tiene gran importancia
práctica, ya que deprime la actividad enzimática,
retardando los procesos de lisis celular y el
deterioro de tejidos.

Las enzimas son desactivadas
por las altas temperaturas
(50 a 60 °C)  Se desnaturalizan.

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PH
Un pH alto o bajo se puede producir la
desnaturalización de la enzima y en consecuencia
su inactivación
 Su máxima actividad esta cerca de la neutralidad
en un rango de pH de 6 a 8.
 Importancia de las cargas en la formación de las
enzimas.
INHIBIDORES



Efector que hace disminuir la actividad enzimática, a
través de interacciones con el centro activo u otros
centros específicos
Hay dos tipos de inhibidores:
El inhibidor competitivo se asemeja al sustrato
normal ý se une en el sitio activo de la enzima
 El inhibidor no competitivo se une a la enzima en
un lugar diferente al sitio activo pero modifica la
conformación espacial de la enzima

IRREVERSIBLES
REVERSIBLES
Se unen
covalentemente a
residuos de la
enzima impidiendo
su acción
Se por
interacciones que
se producen entre
las enzimas y los
sustratos
Modifica
químicamente a la
enzima
Fijación al complejo
enzima-substrato una
vez formado
Efecto del Hg, Pb,
gases tóxicos y
compuestos
arsenicales.
Pueden ser
inhibidores
competitivos
INHIBIDORES COMPETITIVOS

Compiten con el sustrato por ocupar el sitio
activo de la enzima.

Tiene una estructura similar a la del sustrato por
lo que tiene posibilidad de formar el complejo ES.


Esta unión es reversible y aumentando la
concentración de sustrato aumentamos el número
de moléculas de enzima libre.
Algunos ihibidores con aplicaciones clínicas:
Sulfas inhibe pasos metabólicos en bacterias
fluoruracilo tratamiento de cáncer.
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INHIBIDORES
NO COMPETITIVOS
 No
se revierte aumentando la
concentración de sustrato.
 La
unión se hace en un sitio distinto al
sitio activo y por eso puede formarse el
complejo EIS que no da producto.
 La
presencia del inhibidor actúa como si
disminuyese la concentración de la
Enzima presente y por eso nunca se llega
a la velocidad máxima por más que se
aumente la concentración de sustrato.
LAS ENZIMAS PUEDEN SER INHIBIDAS
POR MOLÉCULAS ESPECIFICAS.



Algunos
medicamentos
quimiterapéuticos,
interfieren en el funcionamiento de enzimas
específicas.
Ciertos pesticidas son tóxicos para los insectos
porque inhiben irreversiblemente ciertas enzimas
claves en el sistema nervioso. (malatión)
Muchos antibióticos también inhiben enzimas
que son esenciales para la supervivencia de las
bacterias que causan enfermedades Ejemplo:
Penicilina inhibe a una enzima que las bacterias
usan para construir sus paredes celulares
ENZIMAS EN ANÁLISIS CLÍNICO



Algunas enzimas se emplean como reactivos
estándar en los laboratorios para el diagnóstico
de enfermedades
Los valores elevados de algunas enzimas es uno
de los métodos usados generalmente como prueba
de necrosis celular.
Isoenzimas importantes en aplicaciones clínicas
para diagnostico de enfermedades.
ENZIMAS CON USO INDUSTRIAL

Industria del almidón y del azúcar

Productos Lácteos : Quimosina

Molineros y Panadería


Productoras de Jugos de Frutas: clarificación de
jugos
Procesamiento de Carne
CREATIN FOSFATO QUINASA (CPK)
Mediante análisis por electroforesis se evalúa la
enzima.
 CPK1 (BB)
 CPK2 (MB)
 CPK3 (MM)


CPK2 no debe superar el 6% del CPK total, esta
se ve aumentada en:

Miopatias congenitas, infarto de miocardio,
traumatismos cardiacos, distintas enfermedades
cardiovasculares, grandes quemaduras u
postoperatorios
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LACTATO DESHIDROGENASA (LDH)
TRANSAMINASAS O AMINOTRANSFERASAS



Elevaciones en casos como:

Infarto de miocardio, cáncer, distrofia muscular
progresiva, hepatitis aguda, dermatomiositis y
accidentes cardiovasculares, hemopatías y algunas
infeccciones (malaria, SIDA)
Se relaciona con procesos de necrosis hística
generalmente de miocardio y hepática.
Con niveles superiores por encima de las
limitantes se considera patológica.
Infarto de miocardio
Hepatitis aguda y hepatitis alcohólica
 Pancreatitis aguda
 Embolias o trombosis con infarto
 Afecciones musculares.


FOSFATASA ACIDA (FAC)

El aumento de esta enzima puede verse reflejado
en enfermedades como:







Carcinoma de próstata metastatizado
Algunas enfermedades óseas
Enfermedad de Paget
Enfermedad de Gaucher
Embolia pulmonar
Lisis plaquetarias
Hemopatias malignas.
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