Tema 6 - Bioquímica PDF

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Summary

Unidad 6 Enzimas Enzimas: propiedades y Especificidad Concepto de sitio activo. Nomenclatura y de las enzimas Medidas de la actividad Mecanismos y factores que contribuyen a la eficiencia de las enzimas Mecanismo de de la quimotripsina Efecto del pH y la temperatura sobre las reacciones Coenzimas y ...

Description

Un Unii d ad ad6 En Enzi zi zim m as as •En Enzi zi zim m as as:: d def ef efii n i c i ó n ,p ,prr o p i ed edad ad ades es esy c ca ar ac actt er ís ístt i c as  •Es Es Esp p ec ecii f i c i d ad aden en enzi zi zim m át átii c a.Co a.Con n c ep eptt o d des es esii t i o ac actt i v o .In .Intt er erac ac acc ción  en enzi zi zim m as asu u s t r at ato o •No Nom m en enc c l at atu u r ay ayc c cll as i f i c ac acii ó n d del el elas as ase e en n zi zim m as  •Med edii d as asd d del el elaac aac aactt i v i d ad aden en enzi zi zim m át átii c a •Mec ecan an anii s m o s c cat at atal al alít ít ítii c o s y f fac ac actt o r es esq q qu u e ec c o n t r i b u y en enal al alaef aef aefii c i en enc c i a c at atal al alít ít ítii c ad adel el ela as en enzi zi zim m as as •Mec ecan an anii s m o d deac eac eacc c i ó n d de ellaq aq aqu u i m o t r i p s i n a •Ef Efec ec ectt o d del el elp p pH H Hy y llat at atem em emp p er erat at atu u r as aso o b r el elas as asr r reac eac eacc c i o n es en enz zi m át átii c as  •Co Co Coen en enz zi m as asy v vii t am amii n as as. . .Pr Pr Prii n c i p al ales es esc o en enz zi m as asr r re ed o x y y t r an ans s p o r t ad ado o r as asd d deg eg egrr u p o s  •T T Tec ec ecn n o l o g íaen íaenz zi m át átii c a: a:ap ap apll i c ac acii o n es an anal al alít ít ítii c as as,c ,c ,cll ín i c as ase e i n d u s t r i al ales es esd d del el elas as asen en enz zi m as

En Enzi zi zim m as : Def Defii n i c i ó n ,Pr ,Pro o p i ed ad es esy y yCar Car Carac ac actt er erís ís ístt i c as as En Enzi zi zim m as as:: “ s u s t an anc c i as aso o orr g án ánii c as asd d den en enat at atu u r al alezap ezap ezaprr o t ei eic c a,p a,prr o d u c i d as asp p po or l o s s ser er eres es esv v vii v o s ,q ,qu u ep epo o s ee een n g r an anc c cap ap apa ac i d ad adc c cat at atal al alít ít ítii c a aye ye yell ev evad ad ada a es esp p ec ecii f i c i d ad ad,q ,q ,qu u eac eactt ú an ans s so o b r es esu u s s su u s t r at ato o s t ta an t o d den en entt r o c co o m o f fu u er era a d el l as y q es n s s c e p t i b l es l ad r d v er o s t elas as asc c cél él élu u as qu u eso o su u esd d des es eser er err r reg eg egu u adas as asp p po o dii ers s tii p o s  J .B .B.S.Hal .S.Hal .S.Hald d an ane, e, e,1930 1930 1930) ) d ec eco o n t r o l es es”” ( (J

1.Nat 1.Natu u r al alezap ezap ezaprr o t ei eic c a Lasenzimassonproteínas,aunquealgunasnecesitanparasuactividaduncomponente noproteicodenominadoc o f ac actt o r .Laenzimacompletaseconocecomoh o l o en zi zim m ay apo o en zi zim m a. alaparteproteicaseledenominaap Ho Holl o en enzi zi zim m a(ac a(actt i v a)=A a)=Ap p o en enzi zi zim m a(i a(in n ac actt i v a)+Co a)+Coff ac actt o r  actt o r es puedensero r g án i c o s (c (co o en enzi zi zim m as as))oi n o r g án ánii c o s (i (io o n es m met et etál ál álii c o s ). Losc o f ac Cuandoestánunidosfuertementealaproteína(porenlacescovalentes)sedenominan g r u p o s p prr o s t ét étii c o s .Algunoscofactores(NAD+,FAD)seunendeformatransitoriaa ato os lasenzimasyactúancomosustratos,porloquetambiénsedenominanc o s u s t r at AlgunasmoléculasdeRNApuedenpresentarciertaactividadcatalítica(r i b o zi m as )

Ti p o s d deCo eCo eCoff ac actt o r es esEn Enzi zi zim m át átii c o s

L o s c co o f ac actt o r es es en enz zi m át átii c o s p u ed eden en ens er er::  •Mo l éc écu u l as aso o orrg án ánii c as  (c (co o en enz zi m as as))

écu l as as  •Mo l écu asi iin n o r g án i c as (m (met et etal al ales es es) ) Nitrogenasa

Fe2+oFe3+

Citocromooxidasa,catalasa,peroxidasa

2.Pr 2.Pro o d u c i d as asp p po o r llo o s s ser er eres es esv v vii v o s  Lascélulassintetizanlasenzimasquerequierenencadamomentoparasuactividad ais s l ad ada as oformandoc o m p l ej ejo os vital.Lasenzimaspuedenencontrarseai m u l t i en enz zi m át átii c o s yselocalizanenlosdiferentesorgánulosocompartimentos celulares,loquepermitelac o m p ar artt i m en entt ac acii ó n delosprocesosquecatalizan.Aveces zim m as aso o oi iis s o f o r m as asdeunamismaenzimaendiferentes existendiferentesi s o en zi orgánulos(citosol,mitocondria),tejidosuórganos(hígado,músculo)

3.Gr 3.Gran an anp p po o d er erc c cat at atal al alít ít ítii c o y yel elev ev evad ad adaes aes aesp p ec ecii f i c i d ad ad ata al i zad zado o r es esm m mu u yef efii c ac aces es es(incrementoenormedelavelocidadde Lasenzimassonc at 6 17 lareacción,de10 a10 veces,sinformarproductoscolaterales),actúanen condicionesmoderadas(temperaturaambiente,presiónatmosférica)ytienenuna el elev ev evad ad adaes aes aesp p ec ecii f i c i d ad addesustrato(inclusoaniveldeisómerosópticos)ydeaccióno función(transformanSenPsinformarotrassustancias).Estosedebeaquelas actt i v o (sitiodeunióndelsustratoysitiocatalítico)parala enzimaspresentanuns i t i o ac ejo o e en n zi zim m as asu u s t r at ato o ES ES.L as asen en enz zi m as asd d dii s m i n u yen yenl llaen aen aene er g ía formacióndeunc o m p l ej d eac eactt i v ac acii ó n ,au ,aun n q u en eno o m mo o d i f i c an ann n nii llac ac aco o n s t an antt ed edee ee eeq q u i l i b r i o n nii llav av avar ar arii ac i ó n d de e en ener er erg g íal íalii b r e ed d el elar ar areac eac eacc ción E S

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S+E

ESE+P

Cap Capa ac i d ad adCat Cat Catal al alít ít ítii c a

En Ener er erg g ía íad d de e En Ener er erg g ía ías s d de e Fi Fijj ac acii ó n  ac actt i v ac acii ó n 

ener er erg g íal íalii b r ed deac eac eactt i v ac acii ó n(ΔG‡) esla Laen diferenciadeenergíalibreentreeles es estt ad ado o d de e t r an ans s i c i ó n (S‡)ylossustratos(S).AmayorΔG‡, menorvelocidaddereacción.L as asen en enz zi m as as d i s m i n u yen yenl llaen aen aener er erg g íad íadeac eac eactt i v ac i ó n ,p ,per er ero o n no o t i en enen en enef ef efec ec ectt o s so ob r el elav av avar ar arii ac acii ó n d deen een eener er erg g íal íalii b r e d el elar ar areac eac eacc c i ó n (DG)n )nii s so o b r el ela ac co o n s t an antt ed ede e eq equ u i l i b r i o (Keq erg g íad adef ef efii j ac acii ó n esla  ) .Laen er diferenciadeenergíadeactivaciónentreelproceso nocatalizadoyelcatalizadoeindicalaeficienciadel catalizador(amayordiferencia,mayorincremento develocidad)

Es Esp p ec i f i c i d ad adEn Enz zi m át átii c a Deac Deacc c i ó n o of f fu u n c i ó n :cadaenzimacatalizaunareacciónespecífica

Gl Glu u c o s a6 a6ff o s f at ato o

Gl Glu u c o s a+Pi a+Pi

Gl Glu u c o s a6 a6ff o s f at atas as asa a

Fr Fru u c t o s a6f a6fo o s f at ato o

Gl Glu u c o s a6 a6Pi Pi Pis s om er eras as asa a

Gl Glu u c o s a1 a1ff o s f at ato o

Fo s f o g l uc o m u t as asa a

6Fo 6Fos s f o g l u co n at ato o

Gl Glu u c o s a a6Pd 6Pd 6Pdes es esh hi d r o g en enas as asa a

Des Desu u s t r at ato o :cadaenzimareconoceytransformaespecíficamenteasu(s)sustrato(s) Degrr up o : r rec ec eco o n o c en enu u un ng r u p o f fu u n c i o n al alen en env ar arii o s s su u s t r at ato os  •Deg OH)enet et eta an o l ,i ,is s o p r o p an ano o l ,et etc c al alc c o h o l d des es esh h i d r o g en enas as asa a ao o x i d ae aell g grr u p o al alc c o h o l (C (CH H2OH)en h ex exo o q u i n as asa a att r an ans s f i er ereg eg egrr u p o f o s f at ato o d del el elATPav TPavar ar arii as ash ex exo o s as as •Gen Genér ér érii c ad adec ec ecll as ase e: ac actt ú an ans s so o b r eu eun n en enll ac aceq eq equ u ím ímii c o d det et eter er erm m i n ad ado o f o s f at atas as asas as ash i d r o l i zan anen enll ac acef ef efo o s f o és éstt er eren en env v var ar arii o s s su u s t r at ato o s c co o n g grr u p o f o s f at ato o •Ab Abs s o l u t a: r rec ec eco o n o c en es esp p ec ecíf íf ífii c am en entt eu eun n s o l o s su u s t r at ato o g l u c o q u i n as asa a att r an ans s f i er ereg eg egrr u p o f o s f at ato o d el elATPs ATPsó ó l o al ala ag gll u c o s a •Es Estt er ereo eo eoes es esp p ec ecii f i c i d ad ad:: ac actt ú an s só ó l o so b r eu eun n d det et eter er erm m i n ad ado o iis s óm er ero o ó óp pt ico  L am amii n o ác ácii d o o x i d as asa a ac c at atal al alii zal zalad ad ades es esam am amii n ac acii ó n o ox x i d at atii v as asó ó l o d deL eL eLam am amii n o ác ácii d o s 

Ef Efii c ac acii a L as asen en enzi zi zim m as asc c co o n v i er ertt en ens s su u s su u s tr at ato o en enu u un n p r o d u c t o d det et eter er erm m i n ad ado o c co o n 100%d 100%deef eef eefii c ac acii a,s a,sii n  f o r m ar arp p prr o d u c t o s s sec ec ecu u n d ar arii o s o oc c co o l at ater er eral al ales es esq q qu u ea eall t er erar ar arían ían íanel el elm m met et etab ab abo o l i s m o c cel el elu u l ar

Co Con n c ep eptt o d de e eSi Si Sitt i o A c t i v o  Fo Forr m ac acii ó n d del el elCo Com m p l ej ejo o En Enzi zi zim m aSu aSus s t r at ato o (ES) Si Sitt i o o oc c cen en entt r o ac actt i v o : r reg eg egii ó n d de e ell aen aenzi zi zim m a, a, r el elat at atii v am amen en entt e ep p eq equ u eñ eña a ay yd dec ec ecar ar arác ác áctt er erap apo o l ar ,a ,a l aq aqu u es eseu eu eun n e ees es esp p ec ecíf íf ífii c am amen en entt eel els s su u s t r at o  m ed edii an antt e eff u er erzas zas zasd d déb éb ébii l es esen en enl ao aorr i en entt ac acii ó n  m ás ásf f fav av avo o r ab abll ep epar ar aras as asu u t trr an ans s f o r m ac i ó n . Co Com m p r en end d eel eels i t i o d yels i t i o c de e eu u n i ó n yel cat at atal al alít ít ítii c o  •Es Es Estt r u c t u r at atrr i d i m en s i on al al •Car Carác ác áctt er erap ap apo o l ar  •Es Es Esp p ec ecii f i c i d ad d eu eun n i ó n ES ES •In In Intt er erac ac acc c i o n es esd d dé éb i l es esen t r eE eEy y yS S •Di Di Dis s p o s i c i ó n ex exac ac actt ad ade e eg g r u p o s ( (o o r i en entt ac acii ó n y yp p prr o x i m i d ad ) •Fi Fi Fijj ac acii ó n o oi iin n m o v i l i zac zacii ó n d del el els s su u s t r at ato o Mo Mod d el elo o L Lll av aveCer eCer eCerrr ad adu u r a(Fi a(Fis s ch er ,1894) Mo Mod d el elo o d de el A Ajj u s t eIn eInd d u c i do (K (Ko o s h l an and d ,1958) Mo Mod d el elo o d de eAs Asii m et etrr íad íadel el elCen Cen Centt r o Ac t i v o (Og (Ogs s t o n ,1948)

Co Com m p ar arac ac acii ó n d del el elo o s Mo Mod d el elo os L l av ave eCer Cerrr ad adu u r a ay y yA A j u s t eIn eInd ducido A s i m et etrr íad íadel el elCen Cen Centt r o A Ac ctivo

Especificidaddeenzimasproquirales Gl Glii c er ero ol  CH2OH C

OH

H CH2OH H

Gl Glii c er ero o l 3f 3fo o s f at ato o DP ATPAD Gl Glii c er ero ol  q u i n as asa a OH

H

CH2OH C

H CH2OP P

C H

CH3 Et Etan an ano o l

NAD+ H OH

H+H+ NADH

Al c o h o l  d es esh h i d r o g en enas as asa a

CH3CHO Ac et etal al ald d eh ehíd íd ído o

4. 4.A A c t ú an and d den en entt r o y f fu u er ad adel el elas as asc c cél él élu u l as as Lacapacidaddeactuarfueradelascélulaspermiteeldesarrollodeaplicaciones ecn n o l o g íaen íaenzi zi zim m át átii c a) analíticas,clínicaseindustrialesdelasenzimas(tt ec

5.Cap 5.Capac ac acii d ad add d de e err eg egu u l ac i ó n  Laactividadenzimáticapuedevariarenrespuestaadiferentessustancias (activadores,inhibidores)ycondiciones(pH,temperatura,luz),loquepermiteala célulacoordinarsusprocesosmetabólicosyresponderaloscambiosdesuentorno. add d deen een eenzi zi zim m a(síntesisy Laregulaciónpuederealizarsecontrolandolac an t i d ad actt i v i d ad adc c cat at atal al alít ít ítii c a ad d el ela a aen en enzi zi zim m a(activacióneinhibición) degradación)olaac

No Nom m en enc c l at atu u r a ay yCl Clas as asii f i c ac acii ó n d de ellas as asEn En Enzi zi zim m as as ATP+glucosa ® ADP+glucosa6fosfato Nombresistemático:ATP:glucosafosfotransferasa Nombrerecomendado: Glucoquinasa EC2.7.1.2 Hexoquinasa EC2.7.1.1

Tr Tran an ans s f er eras as asa a Gr Gru u p o  –OH –OHc c co o m o ac acep ep eptt o r 

EC2.7.1.2

Dg Dgll u c o s ac aco o m o m mo o l éc écu u l aac aace e p t o r a Fo Fos s f o t r an ans s f er eras as asa(g a(g a(grr u p o f fo o s f at ato o )

No Nom m en enc c l at atu u r a ay y Cl Clas as asii f i c ac i ó n d del el elas as asEn Enzi zi zim m as as asa a): Ex Exii s t en en6 6 6c c cll as ases es esd d deen een eenzi zi zim m as as,s ,s ,se eg ú n e ell t tii p o d der er ereac eac eacc c i ó n q qu u ec ecat at atal al alii zan zan(s (s (su u f i j o –as ): 1. Ox Oxii d o r r ed edu u c t as asas as as:: r eac eacc c i o n es esr r red ed edo o x d et etrr an ans s f er eren en enc c i ad adeel eel eelec ec ectt r on es es(d (des es esh h i d r o g en as asas as as, , +B r ed edu u c t as asas as as,o ,o ,ox x i d as asas as as,p ,p ,per er ero o xi d as as as,,et etc c .) A+ A+B B H2 ⇄ AH2 +B actt at ato o +NA +NAD D+ L ac actt at ato o d des es esh h i d r o g en enas as asa: a: a:Pi Pi Pirr u v at ato o +NA +NADH+H DH+H+ ⇄L ac 2. Tr Tran an ans s f er eras as asas as as:: r reac eac eacc c i o n es esd et etrr an ans s f er eren en enc c i ad ade eg grr u p o s f fu u n c i on al ales es es(am (amii n o t r an ans s f er eras as asas as as, , m et etii l t r an ans s f er eras as asas as as,f ,f ,fo o s f o t r an ans s f er eras as asas as aso q u i n as asas as as,ac ,ac ,acii l t r an ans s f er eras as asas as as,et ,et ,etc c .) Hex Hexo o q u i n as asa: a: a:ATP+Gl TP+Glu u co s a a⇄ ⇄ADP+Gl DP+Glu u c o s a6f a6fo o s f at ato o AX+B X+B ⇄ A+B A+BX X 3. Hi Hid d r o l as asas as as:: r reac eac eacc c i o n es esd d de e eh h i d r ó l i s i s (r (ro o t u r ah ahii d r o l ít i c a)o a)ot t trr an ans s f er eren en enc c i ad ade eg r u p o s  f u n c i o n al ales es esal ala a ag g u a(p a(pep ep eptt i d as asas as as,f ,f ,fo o s f at atas as asas as as, , ,es es estt er eras as asas as as,,llii p as asas as as,g ,g ,gll u c o s i d as asas as as,et ,et ,etc c .) AX+ X+H H2O → AH+XOH O→Glu u c o s a+P +Pi  Gl Glu u c o s a6 a6ff o s f at atas as asa: a: a:Gl Gl Glu u c o s a6 a6ff o s f at ato o +H2O→Gl 4. L i as asas as as:: r eac eacc c i o n es esd d de eel elii m i n ac acii ó n d de eg r u p o s p par ar araf af afo o r m ar ard d do o b l es en enll ac aces es esyd ydead ead eadii c i ón d de e g r u p o s ad ado o b l es esen en enll ac aces es eso ro t u r as asii n h hii d r ó l i s i s (d (des es esc c ar arb b o x i l as asas as as,d ,d ,des es esam am amii n as asas as as, , al ald d o l as asas as as,,s sii n t as asas as as,et ,et ,etc c .) AB AB⇄ A+B A+B XY+[ XY+[C=C C=C C=C]]  ⇄ [ CXCY] XCY] Pi Pirr u v at ato o d des es esc c ar arb b o x i l as asa a: Pi Pirr u v at o → →Ac Ac Acet et etal al ald d eh ehíd íd ído o +CO2 5. Is Iso o m er eras as asas as as:: r eac eacc c i o n es esd d dei ei eis s o m er erii zac acii ó n o od d det et etrr an ans s f er eren en enc c i ai ain nt r am amo o l ec ecu u l ar ard d deg eg egrr u p o s  p ar araf af afo o r m ar ari iis s ó m er ero o s (i (is s o m er eras as asas as as,ep ,ep ,epii m er eras as asas as as,m ,m ,mu u t as asas as as,et ,et ,etc c .) A ⇄ A’ A’ Tr Trii o s af afo o s f at ato o iis s o m er eras as asa: a: a:Gl Glii c er eral al ald d eh ehíd íd ído o 3f 3fo o s f at ato o ⇄Di Dih h i d r o x i ac acet et eto o n af afo o s f at ato o 6. L i g as asas as as:: r reac eac eacc c i o n es esd d def ef efo o r m ac i ó n d de een enll ac aces es esm m med ed edii an antt el ela au n i ó n o oc c co o n d en s ac acii ón d de ed do os s u s t r at ato o s ac aco o p l ad adaal aal aalah ah ahii d r ó l i s i s d del el elATP(l ATP(lii g as asas as as,c ,c ,car ar arb b o xi l as asas as as,s ,s ,sii n t et etas as asas as as,et ,et ,etc c ) A + TP→ A B + DP A+B +B +B +A A +A A DP+P +Pi  +A ATP→Gl TP→Glu u t am amii n a+ +A ADP+Pi Gl Glu u t am amii n as asii n t et etas as asa: a: a:Gl Glu u t am amat at ato o +NH4+ +

Med Medii d as asd d del el ela aAc t i v i d ad adEn En Enzi zi zim m át i c a Un Unii d ad add d deac eac eactt i v i d ad ad(U): (U): (U):cantidaddeenzimaquetransformaun mmoldesustratoen productoenunminuto(µmol/min) K at atal al al(k (k (kat at at): ): ):cantidaddeEquetransformaunmoldeSenPenunsegundo(mol/s) 1U(1 mmol/min)=1,667x108 mol/s=16,67nkat 1kat(1mol/s)=6x107 mmol/min=6x107 U Laactividadsuelereferirsealvolumendela preparaciónenzimática(U/ml okat/ml)oala ac actt i v i d ad ade e es s p ec ecíf íf ífii c a,U/mgo cantidaddeproteína(ac kat/mg) Eln ú m er ero o d de e err ec ecam am amb b i o (ac (actt i v i d ad adm m mo o l ar aro o o m o l ec ecu u l ar ar))delaenzimaeselnúmerodemolesde sustratotransformadospormoldeenzimaenla unidaddetiempo(s1 o min1) Elnúmeroderecambiopuedevariarentre1y Esd d de ec i r ,u un n am amo o l éc écu u l ad adeen een eenzi zi zim m a 600.000s1.Es p u ed edet et etrr an ans s f o r m ar arh h has as astt a600.000m a600.000mo o l éc écu u l as asd d de e s u s t r at ato o en enp p prr o d u c t o en enu u un n s eg egu undo

Mec ecan an anii s m o s Cat Catal al alít ít ítii c o s y Fac Factt o r es esq q qu u eCo eCon n t r i b u y en al alaEf aEf aEfii c ac i aC aCat at atal al alít ít ítii c a •A A Au u m en entt o d del el elav av avel el elo o c i d ad d de ellar ar areac eac eacc c ió n 

Keq   yel DG0’  •Di Di Dis s m i n u c i ó n d del el elaen aen aener er erg g íad íade eac t i v ac acii ó n s sii n af afec ec ectt ar arl lla a K •Or Orii en entt ac ac...