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METABOLISMO. Principales nutrientes de autótrofos y heterótrofos. Catabolismo. Anabolismo. ENZIMAS: Naturaleza Química. Propiedades Generales. Nomenclatura y Clasificación. Coenzimas y Grupos Prostéticos. Actividad Enzimática: Unidad de enzimaActividad específica- Actividad molecular. Conceptos de afinidad y cooperatividad enzimática. Factores que afectan la actividad enzimatica: pH, T, [S], [Enzima]. Inhibidores naturales de la actividad enzimática. Mecanismo de regulación metabólica: Inhibición y activación por sustrato, niveles enzimáticos, modulación de la actividad de enzimas. Regulación Enzimática: Enzimas alostéricas (propiedades y cinética). Modulación Covalente. Zimógenos. Isoenzimas: Propiedades e importancia. POR ENLACE COVALENTE -Quimotripsina DIPFP* INHIBICION IRREVERSIBLE -Acetilcolinesterasa Penicilina Transpeptidasa INHIBIDOR SUICIDA Alopurinol Xantina oxidasa COMPETITIVA INHIBICION REVERSIBLE NO COMPETITIVA ACOMPETITIVA *DIPFP: Diisopropilflúorfosfato INHIBICION IRREVERSIBLE Por unión covalente del inhibidor COOH3N+ C H CH2OH Serina - Acetilcolinesterasa - Quimotripsina Enzima inactivada Diisopropilfluorfosfato (DIPFP) Inhibición irreversible- Inhibidor suicida Se une al sitio activo de la enzima y ésta cataliza la modificación del inhibidor a otro compuesto que permanece unido a la enzima. Ejemplo: inhibición de la Xantino Oxidasa El ALOPURINOL es un inhibidor suicida que actúa sobre la enzima xantina oxidasa (degradación de purinas). Se forma el oxopurinol el cual queda unido a la enzima. INHIBICION REVERSIBLE Succinato + FAD+ Succinato deshidrogenasa Fumarato + FADH2 COO(CH2)2 COO- COO- CH2 COOMalonato 1/Vmax -1/Km -1/Kmi INHIBICION REVERSIBLE 1/Vmaxi 1/Vmax -1/Km INHIBICION REVERSIBLE acompetitivo -1/Vmaxi -1/Vmax -1/Kmi -1/Km La/s sustancia/s sobre la/s cual/es actúa/n se denomina/n SUSTRATO (S). SITIO DE UNION AL SUSTRATO (Sitio Activo) Uniones no Covalentes: Puente de hidrógeno Hidrofóbicas Electrostáticas Enz S ESPECIFICIDAD DE SUSTRATO. Estereoespecificidad y especificidad geométrica. NECESITAN DE FACTORES NO ENZIMATICOS (cofactores): inorgánicos (metales) u orgánicos (Coenzimas) SON REGULABLES. Las enzimas hacen que ocurra la reacción necesaria, en el lugar adecuado y en el momento preciso, por lo tanto, deben estar reguladas. Dicha regulación se da a 3 niveles: a nivel de su síntesis, de su actividad y de su degradación. REGULACION DE LA ACTIVIDAD DE LAS ENZIMAS REGULACION ALOSTERICA REGULACION COVALENTE ENZIMA MODULADORES POSITIVOS Enzima 1 MODULADORES NEGATIVOS Enzima 2 Enzima 3 Enzima 4 ENZIMAS ALOSTERICAS Sitio alostérico Sitio catalítico PROPIEDADES DE LAS ENZIMAS ALOSTERICAS Poseen un sitio de unión a un metabolito regulador o modulador (sitio alostérico). La unión del modulador a la enzima es de carácter reversible y no covalente. Son homotrópicas o heterotrópicas. En general poseen dos o más sitios reguladores. La mayoría posee dos o más cadenas polipeptídicas o subunidades. En general tienen un comportamiento cinético sigmoideo POSITIVA HOMOTROPICA Velocidad de reacción Enzimas que siguen la cinètica de Michaelis-Menten (Micaeliana) muestran una curva hiperbólica. Las enzimas alostéricas muestran una curva sigmoidea Sustrato Modulador (+) Modulador (-) X v Aspartato (mM) Hexoquinasa, Fosfofructoquinasa y Piruvato Quinasa AcetilCoA carboxilasa Biosíntesis de lípidos Aspartato Transcarbamilasa Glutamato Deshidrogenasa Biosíntesis de nucleótidos pirimidínicos Degradación de aminoácidos Citrato sintasa, isocitrato y a-cetoglutarato deshidrogenasas Ciclo de Krebs Vía glicolítica •Por union covalente de grupos (fosfatos, adenilatos, etc.) •Intervienen enzimas: quinasas, fosfatasas, adenil transferasas. •La unión del grupo puede activar o inhibir la enzima por un cambio conformacional Quinasa Fosforilación Adenilación ADP-Ribosilación COOH3N+ C H HO-CH2 Ser Ser CH2OH (Cadena lateral de Ser) Fosforilasa b (menos activa) Serina Fosforilasa quinasa P -O-CH2 Fosforilasa fosfatasa ATP 2 Pi ADP 2 H2 O Ser Ser Fosforilasa a CH2- HO CH2- O- P Enzimas inactivas se convierten en enzimas activas por eliminación de una cadena peptídica. ZIMOGENOS Por ej., las enzimas digestivas: pepsinógeno y quimotripsinógeno se convierten en las enzimas activas pepsina y quimotripsina, respectivamente, luego de la proteólisis de un péptido. Diferentes formas moleculares de una misma enzima. Son sintetizadas por genes diferentes Tienen diferente composición aminoacídica por lo que pueden separarse por electroforesis. Catalizan la misma reacción. Ejemplo de isoenzimas: Hexoquinasa GLUCOSA MANOSA ATP GALACTOSA GLUCOSA-6P MANOSA-6P ADP GALACTOSA-6P Glucoquinasa GLUCOSA ATP GLUCOSA-6P ADP Glucosa + ATP Vo (o Act. Enz.) GQ HQ Glucosa-6-P + ADP Vmax GQ Glucoquinasa = Reacción ≠ Vmax ≠ Km ≠ Afinidad por el sustrato Vmax GQ 2 Vmax HQ Hexoquinasa Vmax HQ 2 Km. HQ Km. GQ [glucosa] mmol/l Las isoenzimas puede localizarse en diferentes compartimentos de la célula ó en diferentes tejidos. Ej. fumarasa y malato deshidrogenasa. Fumarasa Malato DHasa Malato DHasa Fumarasa Presenta 5 isoenzimas con distinta composición en cuanto a sus subunidades y c/u es específica de un tejido. Glóbulos blancos, Cerebro, Pulmón Corazón, Riñón Pulmón, Músculo esquelético Glóbulos rojos, Corazón, Riñón, Cerebro Músculo esquelético, Hígado Dada su diferente composición aminoacídica, poseen diferencias de carga y tamaño, lo que permite separar las isoenzimas por electroforesis. Ej. LDH Cátodo Corazón, Riñón (H4) Glóbulos rojos, Pulmón, Cerebro Hígado, Músculo Esquelético (M4) ISOFORMAS Anodo +