Presentación sobre estructura y función de las enzimas y el papel de vitaminas como coenzimas para 2º de bachillerato de biología.

1. Prof. N. Flores

4. Todas las enzimas son proteínas excepto las ribozimas (formadas por RNA sólo o asociado a proteínas) Aumentan la velocidad de reacción hasta por un factor de 10 14 Hay dos características importantes en la catálisis 1.- Las enzimas aumentan la velocidad de la reacción sin verse alteradas en el proceso, no se modifican en su actuación: E + S ES E + P 2.- Las enzimas no modifican la constante de equilibrio de la reacción

5. Enzimas (son proteínas y pueden ser de dos tipos) Holoproteínas (proteínas simples) Heteroproteínas (proteínas complejas)= HOLOENZIMAS Formados solo por aminoácidos. Son cadenas polipeptídicas con estructura terciaria globular Parte proteica o APOENZIMA Cadenas polipeptídicas formadas por unión de aminoácidos. Parte prostética o COFACTOR Iones metálicos: Fe ++ , Cu ++ , Mg ++ , Zn ++ … Moléculas orgánicas o COENZIMAS: NAD + , NADP + , FAD, FMN, ATP…

7. SITIO ACTIVO 1.- Supone una porción relativamente pequeña del volumen total de la enzima 2.- Es una entidad tridimensional 3.- Se unen a los sustratos por fuerzas relativamente débiles 4.- Son hoyos o hendiduras de las que suele quedar excluida el agua, salvo que sea un componente de la reacción 5.- La especificidad del enlace depende de la disposición de los átomos del sitio activo Región que se une al sustrato y contribuye con los residuos que participan en la formación y rotura de enlaces ( grupos catalíticos ) 6.- Está formado por los aa de fijación y los catalíticos que pueden estar muy alejados en la secuencia

8. ESPECIFICIDAD ENZIMÁTICA Especificidad enzimática : es la afinidad que presentan los enzimas por los sustratos, de tal manera que cada enzima actúa sobre un tipo de sustrato y realiza un único tipo de reacción. TIPOS DE ESPECIFICIDAD Especificidad absoluta (isómeros D y L) Especificidad de grupo y enlace Especificidad de clase (enlaces)

9. TEORÍAS PROPUESTAS PARA EXPLICAR LA ACCIÓN ENZIMÁTICA 1894 Fischer propuso la hipótesis de la llave-cerradura 1958 Koshland propuso el modelo del ajuste inducido “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

10. MECANISMO DE ACTIVIDAD ENZIMÁTICA E + S ↔ ES ↔ EP ↔ E + P

11. Propusieron una ecuación de velocidad que explica el comportamiento cinético de las enzimas CINÉTICA ENZIMÁTICA

12. VARIACIÓN DE LA [S]

13. ECUACIÓN DE MICHAELIS-MENTEN [S] V 0 = V max --------------- [S] + K M Cuando V = V max /2: K M = [S] Para [S] << K M : Vmax v  ----------- [S] K M Para [S] >> K M : v  Vmax  k 2 [E 0 ] Concentración de sustrato, [S] Velocidad, V

14. Cuando: V o = V max Todos los sitios activos están ocupados y no hay moléculas de Enzima libre. K M = [S] Sí... ½ V max K M representa la cantidad de sustrato necesaria para fijarse a la mitad de la Enzima disponible y producir la mitad de la V max K M representa la concentración del sustrato en una célula

25. INHIBICIÓN IRREVERSIBLE Algunas sustancias se combinan de forma covalente con las enzimas y las inactivan de manera irreversible. Casi todos los inhibidores enzimáticos irreversibles son sustancias tóxicas (naturales o sintéticas). “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

28. INHIBICIÓN NO COMPETITIVA El inhibidor NO se une al sitio activo NO se puede revertir con un exceso de sustrato

32. Fosforilasa fosfatasa Fosforilasa quinasa Fosforilasa b (menos activa) Fosforilasa a (más activa) Cadena lateral de Ser 14 Cadena lateral de Ser 14

33. ACTIVACIÓN POR RUPTURA PROTEOLÍTICA (Modificación covalente irreversible) EJEMPLO: Proteasas pancreáticas (tripsina, quimotripsina, carboxipeptidasa) Se sintetizan en el páncreas de forma inactiva denominada zimógeno (mayores que la enzima activa) para evitar que digieran el tejido pancreático. En el intestino se activan por ruptura proteolítica y finalmente son degradadas.

34. ZIMÓGENOS (MODIFICACIÓN COVALENTE IRREVERSIBLE) DEL JUGO GÁSTRICO Y PANCREÁTICO

35. “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002 Autoactivación ACTIVACIÓN DE ZIMÓGENOS POR PROTEOLISIS INHIBIDOR ZIMÓGENOS PROTEASAS PROTEASAS

36. PROCESO EN CASCADA DE LA COAGULACIÓN DE LA SANGRE “ Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

37. - Presentan una cinética sigmoidal, indicativa de efectos cooperativos en la unión del sustrato. - Su actividad está regulada por otras moléculas efectoras. - Pueden mantener las concentraciones de sus sustratos en valores bastante constantes: * Existe una concentración crítica de sustrato ([S]c) por debajo de la cuál la enzima es prácticamente inactiva * Un pequeño aumento de la concentración de sustrato, por encima de la ([S]c, da lugar a un notable aumento de la actividad enzimática - Son proteínas con múltiples subunidades (múltiples centros activos y catalíticos) ENZIMAS ALOSTÉRICAS

39. INHIBICIÓN POR RETROALIMENTACIÓN

49. VITAMINA COENZIMA REACCIÓN o PROCESO TIAMINA (B1) Pirofosfato de tiamina (TPP) Descarboxilación, transferencia de grupos aldehido RIBOFLAVINA (B2) FMN y FAD Oxido- reducciones ÀCIDO NICOTÍNICO, NIACINA (B3) NAD y NADP Oxido-reducciones ÀCIDO PANTOTÉNICO (B5) Coenzima A (CoA) Transferencia de grupos acilos

50. VITAMINA COENZIMA REACCIÓN o PROCESO PIRIDOXINA (B6) Fosfato de piridoxal (PLP) Transferencia de grupos amino BIOTINA (B8) Biocitina Carboxilaciones Transferencia de CO 2 ACIDO FÓLICO (B9) Tetrahidrofolato (TH4) Transferencia de grupos de un solo carbono COBALAMINA (B12) Metilcobalamina Cobamida Transferencia de grupos de un solo carbono