008 Teorico ENZ-importancia y caracteristicas - Marianela Bella

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ENZIMOLOGÍA
Bibliografía:
Dixon, M. and Webb, E.C. “Enzymes”
Segel, I.H. “Cálculos de Bioquímica”
EJEMPLOS
Información adicional
Las ENZIMAS son catalizadores biológicos
Un catalizador es una sustancia que ACELERA
una reacción química SIN sufrir ningún cambio 
neto en sí misma NI alterar el equilibrio
El comportamiento de las ENZIMAS
Azúcar CO2 + H2O
O2
Energía
DESCUBRIMIENTO de las ENZIMAS
Lazzaro Spallanzani
La digestión ocurre por los jugos gástricos1783
1833
Anselme Payen y Jean-François Persoz
Una sustancia aislada de la malta cataliza la transformación del 
almidón en glucosa (diastasa = amilasa)
Información adicional
1834
Theodor Schwann
Una sustancia aislada de la pared estomacal cataliza la 
degradación de la albúmina de la clara de huevo (pepsina)
Jöns Berzelius
Concepto de catálisis1836
Louis Pasteur
La fermentación ocurre por organismos vivos1855
1895
Eduard Buchner
La fermentación ocurre por moléculas que funcionan aún 
separadas de las células
Información adicional
1878 Wilhelm KühneNombró a esas moléculas como enzimas 
James Sumner
Las enzimas se pueden cristalizar1926
IMPORTANCIA de las ENZIMAS
CATALIZADORES BIOLÓGICOS
COORDINACIÓN del METABOLISMO 
aminoácidos
ácidos grasos
monosacáridos
Nutrientes Reserva
Enzimas regulatorias
MARCADORES de LESIÓN CELULAR
GOT/GPT
GOT/LDH/CPK
EJEMPLOS
DIAGNÓSTICO de ENFERMEDADES
Glucosa oxidasa
Ureasa - Uricasa
EJEMPLOS
USO TERAPEÚTICO
Enfermedades de depósito lisosomal EJEMPLOS
DESARROLLO de MEDICAMENTOS
Lovastatina
EJEMPLOS
AspirinaPenicilina
PROCESOS INDUSTRIALES
EJEMPLOS Industria de detergentes
Industria textil
PROCESAMIENTO y CONSERVACIÓN de los ALIMENTOS
EJEMPLOS Productos lácteos
(leche, quesos, helados)
Panificación
Bebidas alcohólicas
(cervezas y vinos)
Bebidas no alcohólicas
SECTOR AGRÍCOLA
EJEMPLOS
FungicidasHerbicidas
PROTECCIÓN del MEDIO AMBIENTE
EJEMPLOS
BiocombustiblesBiorremediación Bioplásticos
RESUMEN
Importancia de las enzimas
CATALIZADORES BIOLÓGICOS
COORDINACIÓN del METABOLISMO 
MARCADORES de LESIÓN CELULAR
DIAGNÓSTICO de ENFERMEDADES
USO TERAPEÚTICO
DESARROLLO de MEDICAMENTOS
PROCESOS INDUSTRIALES
PROCESAMIENTO y CONSERVACIÓN de los ALIMENTOS
SECTOR AGRÍCOLA
PROTECCIÓN del MEDIO AMBIENTE
CARACTERÍSTICAS de las ENZIMAS
LAS ENZIMAS SON PROTEÍNAS, excepto algunas (ARN)
PROTEÍNAS ARN
Nombre -- RIBOZIMAS (del inglés, Ribozymes, 
Ribonucleic acid enzymes)
Composición aminoácidos ribonucleótidos
Abundancia mucha poca
Localización citoplasma, organelas ribosomas
Descubrimiento 1926
J. Sumner
1982
S. Altman T. Cech
LAS ENZIMAS CONTIENEN UN SITIO ACTIVO
Generalidades
- Relativamente pequeño
- Tridimensional
- Hendiduras o depresiones 
- Arreglo definido de átomos
- Fuerzas de unión débiles
Cálculos de Bioquímica
Segel, I.H.
LAS ENZIMAS SON ALTAMENTE ESPECÍFICAS
SUSTRATO REACCIÓN
Proteasa R1 R2
Tripsina Lys, Arg
Quimotripsina Phe, Tyr, Trp
Trombina Arg Gly
R1
-
Proteasas
R2
R3
+H3+
R1 R3
R2
+ H2O
Enzyme kinetics
Segel, I.H.
EJEMPLOS
+ +NAD+ + H+NADH
Alcohol 
deshidrogenasa
ca b
Hermann Emil Fischer - Modelo de la llave-cerradura1894
Daniel Koshland - Modelo del ajuste inducido1958
ca b
Enzima
Sustrato
+
LAS ENZIMAS ACELERAN LAS REACCIONES QUE CATALIZAN
EJEMPLOS
CO2 + H2O H2CO3
Anhidrasa
carbónica
R1
-
Proteasas
R2
R3
+H3+
R1 R3
R2
+ H2O
kno-cat (s-1) kcat (s-1) Relación
Anhidrasa carbónica 0,13 6,0 x 105 4,6 x 106
Carboxipeptidasa A 3,0 x 10-9 578 1,9 x 1011
Quimotripsina 1,0 x 10-12 100 1,0 x 1012
LAS ENZIMAS NO MODIFICAN EL EQUILIBRIO
S P
k1
1
S P
k1
k-1
D 1
I −1 
D IEquilibrio
1 eq −1 eq
eq
eq
eq
1
−1
Enzima k1 = 10-3 min-1
k-1 = 10-5 min-1
Keq = 100
+ Enzima k1 = 10 min-1
k-1 = 10-1 min-1
Keq = 100
LAS ENZIMAS NO SE ALTERAN DURANTE LA REACCIÓN
E + S ES E + P
Saturación de las enzimas
Protección contra inactivaciónElevada especifidad
LAS ENZIMAS REALIZAN MUCHOS CICLOS CATALÍTICOS
E + S ES E + P
Enzima Número de Recambio
(por seg)
Catalasa 10.000.000
Anhidrasa carbónica 600.000
Quimotripsina 100
Lisozima 0.5
H2O2 2 H2O + O2
catalasa
EJEMPLOS
LAS ENZIMAS DISMINUYEN LA ENERGÍA DE ACTIVACIÓN
S PSǂ
eq
eq
eq
S
PE
ne
rg
ía
 li
br
e 
(k
ca
l/
m
ol
)
Progreso de la reacción
Sǂ
G
Eact
LAS ENZIMAS DISMINUYEN LA ENERGÍA DE ACTIVACIÓN
S PSǂ S
PE
ne
rg
ía
 li
br
e 
(k
ca
l/
m
ol
)
Progreso de la reacción
Sǂ
G
Eact
S‡
S P1 P2
EJEMPLO
Biochemistry, 2nd Ed
Devlin, T.M.
ES EPEn
er
gí
a 
lib
re
 (k
ca
l/
m
ol
)
Progreso de la reacción
G
Eact
E+S
E.Sǂ
E+PES EPES
ǂ
+
-
-
+
-
---
-
+
+
-
+
+
-
---+-
- +
LAS ENZIMAS DISMINUYEN LA ENERGÍA DE ACTIVACIÓN
Ecuación de Arrhenius
Energía Eact
- Interacciones débiles E-S
- Estabilización de Sǂ
- Desolvatación
RESUMEN
Características de las enzimas
LAS ENZIMAS SON PROTEÍNAS, excepto algunas (ARN)
LAS ENZIMAS CONTIENEN UN SITIO ACTIVO
LAS ENZIMAS SON ALTAMENTE ESPECÍFICAS
LAS ENZIMAS NO MODIFICAN EL EQUILIBRIO
LAS ENZIMAS NO SE ALTERAN DURANTE LA REACCIÓN
LAS ENZIMAS REALIZAN MUCHOS CICLOS CATALÍTICOS
LAS ENZIMAS DISMINUYEN LA ENERGÍA DE ACTIVACIÓN
LAS ENZIMAS ACELERAN LAS REACCIONES QUE CATALIZAN