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Bolilla 3
Enzimas
Caracteres generales. Importancia del estudio de las enzimas
en los alimentos. Nomenclatura y clasificación. Coenzimas.
Compartimentalización de las enzimas.
Cinética enzimática. Factores que afectan la actividad
enzimática, temperatura, pH, actividad de agua, radiaciones
ionizantes, etc.
Ecuación de Michaelis-Menten. Inhibición de enzimas,
competitiva y no competitiva.
Enzimas reguladoras. Enzimas alostéricas, modificación por
unión covalente. Isoenzimas. Zimógenos. Enzimas endógenas y
exógenas.
HISTORIA
• Louis Pasteur, 1850 (fermentos de la levadura)
• Eduard Buchner, 1897 (levaduras)
• Fredrick Kühne fue el primera en llamar a los fermentos:
ENIZMAS
• James Summer, 1926 (ureasa)
• John Northrop y Moses Kunitz, 1930 (pepsina, tripsina y
quimotripsina)
Últimos 50 años (estructura y función)
• 1963: 1º Secuencia de aminoácidos de la ribonucleasa
pancreática bovina A
• 1965: 1º Estructura por RX de la Lisozima de clara de
huevo de gallina
• 1983: Sidney Altman y Col. El RNA de la ribonucleasa
tiene actividad catalítica.
ENZIMAS - FUNCIÓN
En los seres vivos se producen reacciones químicas
• Transformar los nutrientes de los alimentos para obtener
energía.
• Transformar nutrientes simples en moléculas complejas y
viceversa.
• Obtener materia prima para la síntesis de nuevas moléculas.
• Degradar componentes celulares una vez cumplida su vida
útil.
• Extraer energía desde combustibles por oxidación.
• Polimerizar subunidades para formar macromoléculas.
Las transformaciones bioquímicas en los seres vivos
ocurren:
• a gran velocidad
• con gran especificidad
• en condiciones muy moderadas de temperatura, pH,
presión, etc.
Un catalizador es una sustancia capaz de acelerar
una reacción química sin formar parte de los
productos finales ni desgastarse en el proceso.
ENZIMAS
Los catalizadores biológicos son macromoléculas
llamadas enzimas
La mayoría de las enzimas son proteínas, con la
excepción de un pequeño grupo de moléculas de
RNA catalítico, llamadas ribozimas.
Actividad catalítica: depende de la integridad de su
conformación proteica nativa
CARACTERISTICAS DE LAS ENZIMAS
PROTEINAS y RNA (Ribozimas):
Estructura terciaria y cuaternaria
SITIO DE UNION AL SUSTRATO:
Uniones no Covalentes (puente de hidrógeno, hidrofóbicas,
electrostáticas)
NECESITAN DE FACTORES ENZIMATICOS:
Inorgánicos (metales) y orgánicos (Coenzimas)
ESPECIFICIDAD DE SUSTRATO:
Estéreo-especificidad y especificidad geométrica
SON REGULABLES:
La síntesis de la proteína, su actividad y degradación.
COFACTORES
Según su modo de interacción con la enzima
COENZIMAS
 Unión laxa a la enzima
 Actuaría como co-sustrato
 Son moléculas orgánicas pequeñas
 Muchas se encuentran libres y solo se unen a la enzima en el
momento de la catálisis
GRUPO PROSTÉTICO
 Molécula orgánica no proteica
 Se une fuertemente a la enzima
 Solo se separa por desnaturalización
IONES INORGÁNICOS
Aniones - cationes
COFACTORES
• Iones inorgánicos: Fe2+ Mg2+ Mn 2+ Zn2+
•Molécula Orgánica no proteica de tamaño relativamente
pequeño, denominada coenzima.
Una coenzima unida covalentemente o por otro tipo de
enlace fuerte a la proteína enzimática se denomina
grupo prostético.
HOLOENZIMA =
Enzima total
APOENZIMA +
Proteína
Termolábil
No dializa
COENZIMA
No proteínica
Termoestable
PROPIEDADES DE LAS ENZIMAS
SITIO ACTIVO
 Región de la molécula enzimática a la que se une el
sustrato por uniones no covalentes (puente de
hidrógeno, hidrofóbicas, electrostáticas).
 Es una agrupación de un número no muy grande de
aminoácidos distribuidos espacialmente de manera
precisa.
DISTRIBUCION DE LAS ENZIMAS
COMPARTIMENTALIZACION: Diferente localización
dentro de la célula.
SISTEMAS MULTIENZIMATICOS: Enzimas relacionadas
agrupadas formando verdaderos complejos.
ENZIMAS MULTIFUNCIONALES: Una enzima que
presenta varios sitios catalíticos distintos en una misma
cadena polipeptídica.
PROPIEDADES DE LAS ENZIMAS
LOCALIZACIÓN
INTRACELULAR
DE LAS ENZIMAS
ZIMÓGENOS
Algunas enzimas se sintetizan en la célula de origen al
estado de precursores inactivos llamados zimógenos,
proenzimas o preenzimas.
SISTEMAS MULTIENZIMÁTICOS
1. Varias enzimas diferentes cuyas acciones se complementan.
2. Están ordenados, generalmente en membranas, de modo que el
producto de la reacción catalizada por la primera enzima es recibido
como sustrato por la segunda y así sucesivamente.
3. Las transformaciones se producen según la secuencia establecida por
la disposición espacial de los catalizadores. Ej: Cadena Respiratoria
ENZIMAS MULTIFUNCIONALES
Presentan varios sitios catalíticos distintos en una misma
cadena polipeptídica. Ejemplo: ácido graso sintetasa.
NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN DE
ENZIMAS
Nombre común : nombre de uso cotidiano
asa + nombre del sustrato de la reacción
Ej: sacarasa, ureasa, amilasa, etc
Nombres arbitrarios Ej: ptialina salival, pepsina del jugo
gástrico, etc.
Nombres según el tipo de reacción catalizada.
Ej: deshidrogenasas, carboxilasas, etc.
Nombre sistemático:
Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular (IUBMB)
Se asigna a cada enzima un nombre descriptivo y un número que permite
identificarla inequívocamente
Nombre común: Hexoquinasa
Nombre sistemático: ATP: glucosa fosfotransferasa
Código de 4 dígitos: 2.7.1.1.
Clase 2: transferasa
Subclase 7: fosfotransferasa
Subsubclase 1: fosfotransferasa con un grupo hidroxilo como aceptor
N° de orden de la enzima en su subclase 1: glucosa como aceptor del
grupo fosfato
Tipos de reacciones catalizadas por
enzimas
 Oxido-reducción
 Rotura y formación de enlaces C-C
 Reorganizaciones internas
 Transferencia de grupos
 Reacciones de condensación
Determinación de la actividad enzimática
Se puede determinar, midiendo:
 La cantidad de producto formado
 O de sustrato consumido
 En un tiempo dado
 Como una sumatoria de todos los factores requeridos
para la reacción
ACTIVIDAD ENZIMATICA
Unidades Internacionales
Cantidad de enzima que cataliza la transformación de
1 μmol (10-6 mol) de Sustrato por minuto:
E
Sustrato  Producto
mmol de S transformados
U.I. =
minuto
Siempre bajo condiciones definidas de pH y temperatura
ACTIVIDAD ESPECÍFICA
 Es una expresión que indica la pureza relativa de una
preparación enzimática.
 Relaciona Actividad Enzimática, no con el volumen de
muestra, sino con el total de proteínas existentes en la
misma.
 Se define como las:
UNIDADES DE ENZIMA POR MG DE PROTEÍNAS
PRESENTES EN LA MUESTRA
Catálisis enzimática
• Las células y organismos vivos deben realizar distintos tipos
de trabajo para permanecer vivos y reproducirse.
• La síntesis continua de componentes celulares requiere de
trabajo químico
• La acumulación y retención de sales contra un gradiente de
concentración implica la realización de un trabajo osmótico
• La contracción muscular o el movimiento bacteriano
representa un trabajo mecánico
 Para todo ello, los seres vivos requieren y
utilizan la energía de su entorno
 La cantidad de energía realmente
transformable en trabajo se denomina
energía libre
 y ésta siempre será ligeramente inferior a la
variación de energía total, ya que una parte de
la misma se disipa en forma de calor
 La variación de energía libre (G)
de una reacción química es una expresión cuantitativa de lo
lejos que se encuentra el sistema del equilibrio.
 Aquellas reacciones que liberan energía libre se denominan
exergónicas.
 Dado que los productos de estas reacciones tienen menor
energía libre que los reactivos, G es negativa.
 Aquellas reacciones en las que los productos poseen mayor
energía libre que los reactivos son endergónicas y
G es positiva.
CÓMO FUNCIONAN LAS ENZIMAS
CAMBIOS DE ENERGÍA QUE OCURREN DURANTE LA
REACCIÓN
 El estado de transición o barrera de activación,
representa los cambios que se generan en la molécula del S.
 Las barreras de activación son importantes para la
estabilidad de las biomoléculas.
 Es por esto que las reacciones sin catalizar tienden a ser
muy lentas.
 Todas las moléculas biológicas son muy estables al pH
neutro, temperatura suave y ambiente acuoso en el interior
de las células.
 Todas las reacciones químicas celulares se llevan a cabo
porque las enzimas actúan disminuyendo la barrera
energética entre el S y el P
PROPIEDADES DE LAS ENZIMAS
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o/enzimas/enzima2.html