Enzimas - Elisa Allendes

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ENZIMAS
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BIOQUÍMICA
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Enzima�
BIOQUÍMICA
Generalidades
Las enzimas son moléculas orgánicas ,
generalmente de naturaleza proteica.
Algunas pueden ser moléculas de ARN
(ribozimas).
Aceleran la velocidad de las reacciones
químicas que ocurren en los organismos
vivos.
Catalizadores biológicos
Son llamadas así por la característica más
importante que es : la velocidad con la
que llevan a cabo su función.
La palabra catalizar quiere decir : acelerar
La reacción química que es catalizada por
alguna enzima se acelera más de mil
veces o incluso más de un millón de
veces que si no estuviera la enzima.
Sustrato
Es el compuesto químico sobre el que
actúa la enzima .
La enzima es altamente específica para el
sustrato en el que actúa.
En la mayoría de casos solo reconocen a
un sustrato , pero en pocos pueden
reconocer a más de uno.
Producto
Es el resultado después de que la enzima
se une al sustrato específico ocasionando
:
- Cambios estructurales
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Regulación de las enzimas
Se da en las enzimas que son
importantes.
- Encargadas de una vía metabólica
Si la enzima está activa la vía metabólica
se lleva a cabo , si no está activa la vía
metabólica no funcionara.
Nombres de las enzimas
Generalmente se nombran con la
terminación “asa”:
- Ureasa
- Amilasa
- Lipasa
- Lactasa
- Sacarosa
- Maltasa
- Elastasa
Hay enzimas que tienen nombres propios
como:
- Tripsina
- Quimotripsina
CLASES EN LAS QUE SE DIVIDEN
LAS ENZIMAS
Oxidorreductasas
Catalizan la transferencia de electrones o
átomos de hidrógeno entre diferentes
sustratos
Transferasas
Catalizan la transferencia de grupos
químicos como : fosfato , azufre , carbono
o nitrógeno entre diferentes sustratos.
Hidrolasas
Catalizan la ruptura del enlace químico
(enlace éster) , introduciendo una
molécula de agua. A esta clase
pertenecen las enzimas digestivas.
Liasas
Rompen diversos tipos de enlaces pero
sin introducir agua y los productos
formados tienen dobles enlaces.
Isomerasas
Inter Convienen isómero (compuestos que
tienen la misma clase y el mismo número
de átomos pero distribuidos en forma
diferente).
Ligasas
Unen a dos moléculas utilizando la
energía del ATP.
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CENTRO ACTIVO O SITIO CATALÍTICO
DE LA ENZIMA
La enzima es una molécula más grande
que el sustrato.
Centro activo:
Es la parte pequeña de la enzima es que
participa en la reacción química . Esta
formada por pocos aminoácidos
(alrededor de 6).
Los aminoácidos quedan juntos en una
estructura terciaria.
Estructura primaria: los aminoácidos en la
proteína estarían muy alejados unos de
otros.
UNIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS AL
CENTRO ACTIVO
La llave y la cerradura
Teoría propuesta por : Emilio Fisher en
1890
Explicación:
El sustrato se ajusta específicamente al
sitio activo de la enzima - como una llave
se ajusta a su cerradura
Por tanto:
Cada enzima se une a un único sustrato
 
Modelo de ajuste inducido
Teoría propuesta por : Daniel Koshland
en 1949
Explicación:
Toma en cuenta la estructura flexible de
las proteínas . El sustrato no tiene que ser
completamente exacto de la enzima .
Por tanto:
Las diversas interacciones entre enzima y
el sustrato de tipo no covalente ,
modifican la estructura tridimensional del
centro activo para que se una al sustrato.
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BARRERA ENERGÉTICA
Las enzimas son catalizadores , es decir ,
aceleran la velocidad de la reacción.
Para que esto suceda hay cambios en el
sitio activo que hacen posible que el
sustrato se transforme en producto.
Al realizarse la unión enzima + sustrato :
- Los enlaces químicos del sustrato
empiezan a romperse
- Se forman enlaces químicos del
producto
Estado de transición:
- Es el momento en el cual el
sustrato está empezando a dejar
de ser sustrato y el producto
empieza a aparecer.
- Es posible disminuyendo la barra
energética
Disminución de la barrera energética:
- La diferencia de energía libre que
existe entre el sustrato y el estado
de transición.
- Cuanto mejor hace este efecto
más efectiva es la catálisis
enzimática.
Modelo cinético Michaelis Menten:
Estudia la velocidad a la cual cada enzima
puede transformar al sustrato en producto.
Función:
1. Estudia la velocidad a la cual la
enzima transforma el sustrato en
producto .
2. Se estudia la afinidad que la
enzima tiene por su sustrato.
Velocidad de la enzima
Complejo ES:
En este complejo la enzima se une
reversiblemente con sus sustrato para
formar el complejo enzima- sustrato (ES) ,
que luego se disocia en enzima +
producto.
Explicación:
Se dice que la enzima alcanza su
velocidad máxima cuando ya no es
posible formar más producto pues todos
los sitios activos de la enzima estás
saturados con sustratos.
Afinidad de la enzima : Km
Explicación:
Una enzima que tiene una km muy
pequeña tiene mucha afinidad por su
sustrato , en cambio si una enzima tiene
una km grande tiene poca afinidad por su
sustrato.
𝐾𝑚 = (𝐸) (𝑆) / (𝐸𝑆)
Km significa: constante de michaelis
Conceptos:
1. Cantidad de sustrato que produce
la mitad de la velocidad máxima
2. Afinidad de la enzima por el
sustrato
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INHIBICIÓN ENZIMÁTICA
Inhibidores enzimáticos
¿Qué son?
Compuestos que disminuyen la actividad
catalítica de la enzima.
Usos:
Son utilizados como fármacos para tratar
diversas enfermedades.
Participan en:
- Inhibición enzimática reversible
- Inhibición reversible competitiva
- Inhibición reversible no competitiva
- Inhibición irreversible
Inhibición enzimática reversible
Compuesto químico + enzima
La unión es por enlace no covalente.
El compuesto puede o no tener
semejanza estructural con el sustrato
normal de la enzima.
Se clasifica en : competitiva y no
competitiva
Inhibición reversible competitiva
El sustrato y el inhibidor :
- se parecen estructuralmente.
- ambos compiten por unirse al sitio
activo de la enzima
Condicionantes:
- Si se aumenta el sustrato : se
anula la acción del inhibidor
- Si se aumenta el inhibidor : la
acción del sustrato se anula
Efecto:
Se afecta la Km
Formación especial:
- Si se agrega mucho sustrato : se
anula al inhibidor
- En esta la velocidad máxima de la
enzima no es afectada
- Solo se pueden formar complejos
ES o EI
Ejemplo:
Inhibición de la enzima succinato
deshidrogenasa
Es la enzima del ciclo de krebs que
cataliza la reacción que convierte al
succinato en fumarato
El inhibidor es el malonato que compite
con el succinato por el sitio activo de la
enzima.
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Inhibición reversible no competitiva
El sustrato y el inhibidor : no se parecen
estructuralmente y no compiten por el sitio
activo.
Mecanismo :
- El inhibidor se une a la enzima en
el sitio alostérico y no en el sitio
activo como lo era en la inhibición
competitiva.
Efecto:
- La unión del inhibidor afecta la
conformación de la enzima lo cual
resulta afectando la velocidad
máxima.
- NO afecta la afinidad de la enzima
por el sustrato.
- Este tipo de inhibición si afecta la
Vmax (velocidad maxima) pero no
la Km (constante de Michaelis).
Complejos formado:
ES , EI o EIS .
Inhibición irreversible
Inhibidor + enzima
Tipo de enlace :
- Covalente
- Fuerte
- Difícil de romper
Efecto:
Cuando el inhibidor se une a la enzima
por el enlace covalente ya no se separan
hasta que la enzima muere.
Metales pesados como el plomo y el
mercurio pertenecen a este tipo de
inhibición.
Plomo:
Inhibe la enzima “ferroquelatasa” que
participa en la formación del “hem” .
Produciendo : anemiaen el
envenenamiento por plomo.
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FÁRMACOS
Entre los fármacos que actúan como
inhibidores podemos encontrar:
1. Antibióticos
2. Antihipertensivos
3. Analgésicos o antiinflamatorios
4. Inhibidores de la síntesis de
colesterol
Estatina
Mecanismo de acción:
Se une a la enzima hidroxi metil
glutaril-CoA reductasa (HMG-CoA
reductasa) que regula la síntesis del
colesterol.
Estatina + HMG-CoA = inhibición de la
síntesis del colesterol
Características :
La estatina tiene una semejanza
estructural con el compuesto HMG-CoA y
por eso confunde a la enzima HMG-CoA
reductasa.
Compuestos genéricos de la estatina:
- Atorvastatina
- Simvastatina
Mecanismo de la HMG-CoA reductasa :
Cataliza la conversión del compuesto
HMG-CoA en mevalonato , el cual
después de varias reacciones llega a
convertirse en colesterol.
Antihipertensores
Mecanismo de acción:
Inhiben la acción de la enzima
convertidora de la angiotensina (IECA) .
Efecto:
Al ingerir estos fármacos la persona tiene
vasodilatación y no vasoconstricción.
Disminuyendo la presión arterial.
Enzima convertidora de angiotensina:
Función:
Cataliza la reacción que convierte el
compuesto llamado angiotensina I en
angiotensina II que es un vasoconstrictor.
También se le conoce como : ECA
Ejemplo de IECAS:
1. Enalapril
2. Lisinopril
3. Captopril
AINES
Enzima ciclooxigenasa:
Es imprescindible en la síntesis de
prostaglandina a partir del ácido
araquidónico.
Prostaglandinas:
Son formadas a partir del ácido
araquidónico , son llamadas
proinflamatorias , porque generan:
- Inflamación
- Dolor
- Fiebre
Mecanismo de acción:
Inhiben a la enzima ciclooxigenasa. (Por
lo tanto ya no hay síntesis de
prostaglandinas proinflamatorias).
Efecto:
Se alivia el dolor , la inflamación y la fiebre
disminuye.
Ejemplo de AINES:
1. Aspirina
2. Diclofenaco
3. Ibuprofen
4. Ketorolaco
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Aspirina
Mecanismo de acción:
Se une a la forma irreversible de la
enzima ciclooxigenasa.
El MA es de utilidad porque en dosis
pequeñas de 100mg de aspirina se puede
:
- Inhibir la ciclooxigenasa
plaquetaria
Como la plaqueta no tiene núcleo - no
puede sintetizar una nueva
ciclooxigenasa.
Resultado:
La aspirina dura (evitando la agregación
plaquetaria) hasta que la plaqueta muere
(alrededor de 7 días).
Trimetoprim sulfa
Es una combinación entre dos fármacos:
Sulfonamida + trimetoprim
Sulfonamida:
Enzima dihidropteroato sintetasa:
Cataliza la síntesis de ácido fólico a partir
de PACA (ácido p-aminobenzoico) y
pteridina.
La síntesis de ácido fólico se da en las
bacterias , las células del ser humano no
lo pueden sintetizar.
Ácido fólico : es imprescindible para la
formación de la coenzima FH4 que
participa en la síntesis de las bases
púricas y pirimídicas que forman la
molécula de ADN de las bacterias.
Mecanismo de acción:
Inhibe la enzima “dihidropteroato
sintetasa”.
Efecto:
Al inhibir la enzima dihidropteroato
sintetasa = la bacteria no forma ADN = la
bacteria no puede multiplicarse = la
bacteria muere.
Trimetropin:
Enzima dihidrofolato reductasa
bacteriana :
Convierte el ácido fólico en la coenzima
tetrahidrofolato.
Coenzima tetrahidrofolato:
1. Recibe unidades de carbono
donados por los aminoácidos
glicina , serina e histidina.
2. Luego el tetrahidrofolato transfiere
estos grupos de un carbono para
sintetizar purinas y timidina
monofosfato (TMP) que favorece
la síntesis de ADN.
Mecanismo de acción:
Inhibe la enzima dihidrofolato reductasa
bacteriana.
Efecto:
No hay síntesis de ADN
Penicilina
Grupo : antibiótico
Transpeptidasa :
Favorece la formación de enlaces
cruzados , indispensables para la
integridad de la pared celular.
Mecanismo de acción:
Inhibe la reacción catalizada por la
enzima “transpeptidasa”.
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Efecto : impide la síntesis de la pared
bacteriana
COFACTORES
Son coenzimas o metales para llevar a
cabo la actividad catalítica.
Holoenzimas:
Es la enzimas + coenzima o bien la
enzima + cofactor no orgánico (ión
metálico : Zn , Fe) .
Apoenzima:
Parte proteica de la holoenzima.
EFECTO DEL PH Y TEMPERATURA
pH
Óptimo
Es el pH en el cual la enzima presenta
una mejor actividad.
Ejemplo:
Pepsina : actúa en el estomago y su pH
óptimo es 1-2
Tripsina : actúa en el intestino delgado y
su pH óptimo es 7-8
No óptimo
Es el pH no iónico , el cual se encuentra
mayor o menor (alcalino o ácido)
Efectos: la enzima sufre perdida de
actividad.
Pérdida de actividad:
Se da por dos razones:
1. Cambio de pH : desnaturaliza a la
enzima (proteína) . Cambia el
estadio iónico de los aminoácidos
que forman la proteína , rompen
los enlaces disulfuro y los enlaces
de hidrógeno
2. Alterar el estadio iónico de los aa
que forman el sitio activo
Resultando en:
- Pérdida de actividad de la enzima
- Se da un cuadro clínico de
desequilibrio ácido-básico siendo
peligroso para el paciente.
Temperatura
Aumenta la energía cinética y por lo tanto
aumenta el número de choques entre
moléculas.
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Al tener una temperatura óptima , las
enzimas tienen una actividad normal .
t optima : 35 C a 41.
t alta: +45 C
Efectos:
- Desnaturalización de la enzima
- La enzima pierde su actividad
- El px sufre fiebre muy alta
(hipertermia severa) y puede morir
.
t baja: -30C
Efectos:
- Son más toleradas las
temperaturas bajas
- El px puede sobrevivir
ENZIMAS ALOSTÉRICAS
¿Qué son?
Moléculas grandes formada por 2 o +
subunidades.
Función:
Son enzimas que regulan las vías
metabólicas.
Ejem:
- Fosfofructocinasa-1 que regula la
glucólisis.
Sitios:
- Catalítico
- Alostérico
Sitios alostérico:
Es en donde otra molécula llamada
“regulador o modificador” puede unirse y
afectar su actividad catalítica.
Reguladores:
Positivo : cuando el regulador o
modificados al unirse a ella aumenta su
actividad catalítica
Negativo o inhibidor: cuando el regulador
o modificados al unirse a ella disminuye
su actividad catalítica
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APLICACIÓN MÉDICA
Función de las enzimas en la medicina:
1. Confirmar diagnósticos clínicos
2. Tratamiento médicos
Diagnósticos clínicos
Explicación:
En un estado normal las enzimas se
encuentran guardadas dentro de las
células pues es allí donde hacen su
acción catalítica.
Si las células se destruyen por algún
proceso patológico , las enzimas salen a
la sangre y son detectadas por algún
método de laboratorio.
Ejemplo de enfermedades:
Pancreatitis
Patología: le lesionan las células
pancreáticas
Enzimas : amilasa y lipasa se elevan en
el plasma
Amilasa:
Se eleva en las primeras 12 a 23 hrs
después del comienzo de la enfermedad.
Desciende dos días más tarde.
Valor normal = 90 a 220 U/I
Lipasa:
Se eleva a los 4 días de la enfermedad.
Permanece elevada por una semana.
Valor normal = 7 a 60 U/I
Hepatitis
Patología : inflamación hepática (hígado).
Enzimas:
Se elevan las transaminasas
- Transaminasa glutámica pirúvica
- Transaminasa glutámica
oxalacética
Si hay obstrucción biliar se elevan las
enzimas:
- Glutamil transferasa
- 5 nucleotidasa
- Fosfatasa alcalina (enzima
presente en los osteoblastos y
canalículos biliares).
Valores normales:
TGP : 10 a 40 U/I
TGO : 14 a 40 U/I
GT : +65 U/I en hombre y +45 U/I en
mujeres
FA : 40 a 140 U/I en niños . En
adolescentes puede llegar a 400 U/I.
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Infarto cardiaco
Patología : lesión cardiaca.
Enzimas que se elevan:
1. Transaminasa glutámica
oxalacética
2. Creatin fosfocinasa (CPK)
3. Deshidrogenasa láctica
Según el estudio que se practique se
interpretarán los resultados.Colorimetría: valor normal de CPK
- Hombres 235 U/I
- Mujer 190 U/I
Electroforesis : valor normal de la CK
- CK-MM : 97 a 100% total
- CK-MB : -3% del total
- CK-BB : 0% del total
El diagnóstico de infarto al miocardio es
cuando el valor de CK-MB es mayor al
40%.
Resultados de la deshidrogenasa láctica
Electroforesis
LD-1 : 20 a 36% del total
LD-2 : 31 a 50% del total
LD-3 : 15 a 25% del total
LD-4 : 2 a 10% del total
LD-5 : 3 a 13% del total
Colorimetría:
El valor normal es hasta 270 U/I.
Carcinoma de próstata
Normalmente la próstata es un tejido rico
en enzimas fosfato ácida.
Esta enzima sirve para confirmar el
diagnóstico.
Valor normal:
Inmunoanálisis : no mayor a 2.5 ng/ml
Colorimetría : no mayor a 5.8 U/I
Anemia hemolítica inducida por
fármacos
Se investiga cuando hay deficiencia de la
enzima :
Glucosa 6-fosfato deshidrogenasa
Fibrosis quística
Cuando un niño tiene insuficiencia
pancreática como en el caso de la fibrosis
quística tiene mala secreción de enzimas
pancreáticas.
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La mala secreción de esas enzimas
ocasiona:
- Mala digestión de sus nutrientes
como carbohidratos , grasa y
proteínas
Sintomatología :
- Flatulencias
- Diarrea
- Retraso de crecimiento
Tratamiento : enzimas digestivas
Px intolerantes a la lactosa (leche)
Se da en px que tiene deficiencia de la
enzima lactasa.
Sintomatología:
- Náuseas
- Diarrea
- Vómitos
- Flatulencias
Tratamiento : dar enzima lactasa antes
de ingerir la leche
Zimógenos
Son enzimas que se encuentran en el
plasma , pero están en forma inactiva.
Función : participan en la coagulación
sanguínea o en la activación del
complemento.
Importancia : su medición también es útil
en la clínica.
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APLICACIÓN CLÍNICA
Isoenzimas en el dx
Generalidades
Son enzimas que son sintetizadas en
distintos órganos.
Tienen diferente estructura química
Catalizan la misma reacción.
Ejemplo:
1. LDH : deshidrogenasa láctica
2. CK : creatina cinasa
Deshidrogenasa láctica
Enzima que cataliza la conversión
reversible de ácido láctico en ácido
pirúvico
Formada por dos subunidades:
- H = heart
- M = muscle
Subunidades H
Sintetizadas en el músculo cardíaco
Subunidades M
Sintetizadas por el músculo esquelético e
hígado
Sub H + Sub M : forman 5 isoenzimas
Resultados de las isoenzimas
LDH 1:
- Se eleva en el infarto cardiaco
- Se eleva después de 24 hrs del
infarto
- La máxima elevación se alcanza a
las 48 a 72 horas
- Permanece elevada por varios
días
- Se eleva en anemias hemolíticas
LDH 2:
- Se encuentra en personas sanas
LDH 3 :
- Se eleva en problemas
pulmonares y neoplasias
LDH 4 y 5:
- Se eleva en problemas hepáticos y
musculares (distrofia muscular).
CK : creatina cinasa
Cataliza la conversión reversible de
fosfato de creatina más ADP en creatina y
ATP.
Aplicación:
1.En el infarto cardiaco , ya que es la
primera enzima que se eleva en esta
patología.
- Máxima concentración 14 a 24 hrs
después del infarto.
2.Distrofia de Duchenne
Creatina P
En las células musculares lleva a cabo
su mayor actividad.
Función: Actúa como reservorio de
energía para los momentos de
contracción muscular.
Tejidos en los que se encuentra :
- Sistema nervioso
- Vejiga urinaria
- Intestino
- Tiroides
- Riñones
- Pulmones
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- Próstata
- Bazo
- Hígado
- Páncreas
- Placenta
La CK está formada por dos
subunidades:
1. M = muscle
2. B = brain
Forma 3 isoenzimas:
a. MM
b. MB
c. BB
Resultados :
MM y MB se elevan en:
- Infarto cardiaco
- Distrofia muscular
MB se eleva en:
- Accidente cerebro vascular
BIBLIOGRAFÍA
Ochaeta López , Francisco Ramón.
“Bioquímica Clínica”. Editorial
Universitaria de la Universidad de San
Carlos de Guatemala.