Enzimas

1. DRA. SANDRA GPE. SANCHEZ
UMSNH

2.  Enzima: Griego ZYMOS (fermento)
 Son proteínas globulares a excepción de los
ribosomas (RNA); consideradas enzimas
Presentan tamaños que van de 62 aa hasta 2.500 aa
Catalizan o aceleran reacciones necesarias para la
sobrevivencia celular

3. DIFERENCIAS ENTRE CATALIZADORES BIOLÓGICOS Y
QUIMICOS
BIOLÓGICOS QUÍMICOS
Específicos para una determinada
reacción química o para un sustrato
Aceleran cualquier reacción
inespecíficamente
Son principalmente proteínas Son sustancias químicas
Saturables No son saturables
Velocidades de reacción más elevadas (107
a 1019) (1000 moléculas de sustrato/ seg)
Son medianamente eficaces
Puede ser regulada su actividad catalítica No pueden ser regulados
Son termolábiles y pH lábiles y su
actividad puede variar
No son termolábiles ni se alteran con
cambios de pH

4. Los catalizadores químicos necesitan incrementar la
energía de activación de las moléculas
ENERGIA DE ACTIVACIÓN: Es la energía que necesitan
las moléculas antes de iniciar una reacción

5. La enzima disminuye la energía de activación
Sin enzima
Con enzima

6. La célula necesita enzimas para:
•Desintegración de nutrientes a fin de proporcionar la energía
•Replicación
•Transcripción
•Síntesis de proteínas

7. MEMBRANA DE LOS HONGOS
 La presencia de
ergosterol en las
membranas de los
hongos, y la ausencia en
las membranas de los
animales, hace que sea
una diana útil para
fármacos antifungicos“
como los polienos e
imidazoles que
bloquean su síntesis y
dejan una membrana
defectuosa

8. Transformación
de Alimentos
Fermentaciones
Quesos
Vinos
Medicina Transaminasas
Farmacia Penicilina
Agricultura Rhyzobium

9. • La síntesis de enzimas
depende de la expresión
génica
 La actividad de la
enzima viene
determinada por su
estructura
tridimencional

10. Las enzimas presentan sitios activos
involucrados en la catálisis
El sitio activo esta determinado por su estructura
tridimensional. Formado por 3 a 4 aminoácidos
Sito activo
vacío
sustrato
Sitio activo
ocupado
El sitio activo fija específicamente al substrato
El sustrato se transforma catalíticamente

11. CONSTANTE DE MICHAELIS- MENTEN
 Michaelis y Menten propusieron que las reacciones catalizadas
enzimáticamente ocurren en dos etapas:
 En la primera etapa se forma el complejo enzima-sustrato.
 En la segunda, el complejo enzima-sustrato da lugar a la formación
del producto, liberando el enzima libre:

12. E + S ESEP  E + P

13. Una enzima puede unir dos sustratos en su sitio activo

14. Las enzimas no son consumidas por las
reacciones que ellas catalizan, ni se modifican
en forma permanente como consecuencia de su
participación en una reacción.

15. ESPECIFICIDAD: Las enzimas son específicas tanto del tipo de
reacción que catalizan, como del sustrato involucrado en la reacción
COO-
C-H
H-C
COO-
COO-
H3
+N-C-H
C-H2
COO-
COO-
C-H
C-H
COO-
+ N H3
+
Fumarato
(= trans)
Aspartasa
L-Aspartato D-Aspartato
Maleato Cis
COO-
H-C- NH3
+
C-H2
COO-
+ N H3
+ ESTEREOESPECIFICIDAD
Se debe a la quiralidad ya que
las proteínas solo están constituidas
por aminoácidos L por lo que forman
sitios activos asimétricos

16.  Complementariedad geométrica
 Complementariedad de cargas, uniones
iónicas
 Modelos:
 Llave – cerradura
 Acoplamiento inducido
ESPECÍFICIDAD DE LAS ENZIMAS

17. ESPECIFICIDAD DE LAS ENZIMAS
Modelo de Llave y Cerradura
(Emil Fischer 1894)
Substrato y enzima se acoplan de forma estereo-
específica, de la misma manera que una llave se
ajusta a su cerradura.
Modelo aceptado durante mucho tiempo; hoy se
considera insuficiente al no explicar algunos
fenómenos de la inhibición enzimática
CH3-CH2-OH

18. ESPECIFICIDAD DE LAS ENZIMAS
Modelo de Acoplamiento Inducido
(Koshland, 1958)
Las enzimas son estructuras bastante
flexibles, por lo cual se van moldeando la
enzima y el sustrato al momento de unirse
Tanto la enzima como el sustrato sufren una
alteración en su estructura por el hecho físico
de la unión.

19. Estudia la velocidad de las reacciones
químicas que son catalizadas por las
enzimas.
El estudio de la cinética explica:
Mecanismo catalítico
Papel en el metabolismo
Como se controla la actividad en la célula
Como puede ser inhibida por fármacos o
venenos
Como es potenciada por otras moléculas

20. Las enzimas poseen un pH óptimo al cual su
actividad es máxima; desviaciones de pocas
décimas por encima o por debajo del pH óptimo
pueden afectar drásticamente su actividad.

21. En general, los aumentos de temperatura aceleran
las reacciones químicas: por cada 10ºC de
incremento, la velocidad de reacción se duplica.
Esto sucede siempre y cuando no se rebase la
temperatura óptima, ya que la enzima puede
desnaturalizarse
Aunque la mayoría se inactiva a T° de
55 y 60°, existen bacterias termofílicas

22. Mamíferos 37
Bacterias y algas aprox. 100
Bacterias Árticas aprox. 0
Enzima Temp. Ópt.
(oC)
Bacterias en muestra de hielo antigua

23. Estructura
globular
 Hervir con HCl
 Tripsina
 Temperatura elevada
 pH extremo
Funcionalidad Inactiva
PUEDEN SER
DESNATURALIZADAS:
Temperatura
pH

24. La velocidad de una reacción enzimática es proporcional a
la concentración del sustrato y de la enzima
La velocidad de una reacción va aumentando a medida que
aumenta la concentración del sustrato hasta que la enzima
se satura

25. La KM es un parámetro de
Actividad Enzimática
 La KM es inversamente proporcional con la
actividad de la enzima.
 Valor de KM grande, baja actividad
 Valor de KM pequeño, alta actividad

26. CONSTANTE DE MICHAELIS- MENTEN
Michaelis y Menten describieron un modelo cinético que
describe una curva parabólica de velocidad de reacción, en
relación a la concentración de sustrato

27. Cuando se incrementa la conc. del sustrato,
la vel. aumenta hasta alcanzar una Vmax.
Cuando se llega al punto que al aumentar
más la conc. del sustrato ya no sube la
velocidad. Se dice que la enzima esta
saturada
Vo= Vmax (S) Ec. De Michaelis Menten
Km + (S)
Km. Indica la afinidad que tiene la enzima
por su sustrato.
Valor de KM grande, baja afinidad
Valor de KM pequeño, alta afinidad
La ecuación de Michaelis-Menten
describe como la velocidad de la
reacción depende del equilibrio entre
la [S] y la constante km.

28. ECUACION DE MICHAELIS- MENTEN
Cuando la [S] es  Km la velocidad de la reacción es proporcional a la
[S]:
V0 =
Vmax
Km
x [S]
Cuando la [S] es >>> Km la velocidad de la reacción se
acerca a la V max:
V0 = Vmax

29. 1.- Se toma la raíz del sustrato y se le da la terminación asa. Ej.
Gelatina ---- Gelatinasa
Urea ---- Ureasa
Caseina ---- Caseinasa
Lípido ---- Lipasa
Proteína --- Proteasa
2.- Se toma la raíz de la reacción donde interviene y se la da la
terminación asa. Ej.
Hidrólisis ---- Hidrolasa
Oxidación ---- Oxidasa
Eliminación de iones hidrógeno ---- Deshidrogenasa
Formación de iones hidrógeno ----- Hidrogenasa

30. CLASIFICACIÓN DE ENZIMAS
1.Oxidorreductasas Catalizan reacciones de oxido reducción. Son las únicas que
necesitan coenzimas o gpos prostéticos.
En este gpo se encuentran deshidrogenasas, oxidadas,
reductasas, entre otras.
2 Transferasas Hay una transferencia de gpos de una molécula a otra. Entre
los más comunes están los gpos carbonilo, amino y el
carboxilo
3 Hidrolasas Se produce la ruptura de un enlace por adición de agua
4 Liasas Catalizan la ruptura de enlaces
5 Isomerasas Catalizan varios tipos de reordenamineo intermolecular
6 Ligasas Catalizan la formación de un enlace entre dos moléculas.
Aporta siempre la hidrólisis del ATP

31. 1.- OXIDO REDUCTASAS:
catalizan reacciones de oxidación-reducción. Cambian el estado de oxidación Precisan la
colaboración de las coenzimas (NAD, FAD, NADPH): aceptan o ceden
Electrones. Ej. Las deshidrogenasas, Reductasas, oxidasas, oxigenasas, peroxidasas
FAD: flavín adenín dinucleótido
NAD: Nicotinamida adenina dinucleótido
NADPH: Nicotinamida adenina dinucleótido fosfato
Las oxidasas, oxigenasas y peroxidasas
Utilizan el oxígeno como aceptor de elec
trones

32. OXIDO REDUCTASAS: OXIDASA
Las oxidasas, oxigenasas y peroxidasas utilizan el oxígeno como aceptor de
electrones

33. Nomenclatura del subgrupo en oxidorreductasas:
EC 1.1.x - Deshidrogenasas
EC 1.2.x - Oxidasas
EC 1.3.x - Peroxidasas
EC 1.4.x - Oxigenasas
EC 1.5.x - Hidroxilasas
EC 1.6.x - Reductasas
Clasificación y nomenclatura
Grupo 1: Oxidorreductasas

34. 2.- TRANSFERASAS:
catalizan la transferencia de grupos de una molécula donadora a una
aceptora Ej grupos amino, carboxilo, carbonilo, metilo, fosforilo
Los nombres triviales de las transferasas a menudo incluyen el prefijo trans
Ej. Transcarboxilasas, transmetilasas, transaminasas

35. 3.- HIDROLASAS:
catalizan la ruptura de enlaces por la adición de una molécula de agua (Hidrólisis). Ej. La
digestión de los alimentos. Entre las hidrolasas están las esterasas, las fosfatasas, las
peptidasas

36. 4.- LIASAS:
catalizan la ruptura de enlaces C-C, C-S y algunos enlaces C-N. Se eliminan grupos de H2O,
CO2 y NH3 Como ejemplo tenemos descarboxilasas, hidratasas, deshidratasas, desaminasas

37. 5.- ISOMERASAS: catalizan reordenamientos moleculares
Mutasa
Incluyen a las mutasas (transferencia intramolecular
De grupos funcionales) y epimerasas (inversión de
Átomos asimétiricos)

38. 6.-LIGASAS:
catalizan la formación de enlaces entre C y O, S, N. Esta reacción sólo es posible mediante
la energía derivada de fosfatos ricos en energía como el del fosfato de la molécula de ATP:
A muchas ligasas les llaman sintetasas
Citrato sintasa

39. CATALISIS POR PROXIMIDAD Y ORIENTACIÓN: Para que las
moléculas reaccionen, deben aproximarse entre sí a la distancia
de formación de enlace

40. CATALISIS POR DEFORMACIÓN:
Las enzimas que catalizan reacciones líticas en las que se
requiere romper un enlace covalente generalmente se unen a sus
sustratos en una conformación algo desfavorable para que el
enlace experimente ruptura. La deformación resultante alarga o
distorciona el enlace, debilitándolo y haciéndolo más vulnerable
a rotura

41. CATALISIS COVALENTE:
Algunos enzimas se combinan con el sustrato para
formar un intermediario covalente inestable que reacciona con
más facilidad para formar los productos

42.  APOENZIMA: Parte proteica ó una enzima. No puede llevar
a cabo su acción catalítica desprovista de los cofactores, ya
sean iones (Fe, Cu, Mg) u orgánicos, que a su vez puede ser
una coenzima o un grupo prostético
APOENZIMA
COFACTOR: ION Ó COENZIMA
GPO PROSTETICO
HOLOENZIMA
• HOLOENZIMA: Enzima que está formada por una proteína
y un cofactor, que puede ser un ion, una coenzima o un gpo.
prostético

43. COFACTOR:
componente no proteico que
se une débilmente a la enzima
Se consume durante la
reacción
Iones: Aporta cargas
Orgánicas: COENZIMAS
Transfiere átomos de
hidrógeno, iones hidruro,
metilo, acilo . Ej. NAD
GPO PROSTETICO
componente no proteico que se
une fuertemente a la enzimas
Se consumen durante la
reacción
Inorgánicos
iones
Orgánicos: FAD,
FMN

44. 1.- La coenzima se une a un enzima.
2.- La enzima capta su sustrato.
3.- La enzima ataca a dicho sustrato, arrancándole algunos de sus
átomos.
4.- La enzima cede a la coenzima dichos átomos provenientes del
sustrato.
5.- La coenzima acepta dichos átomos y se desprende de la
enzima.
6.- La coenzima transporta dichos átomos y acaba cediéndolos,
recuperando así su capacidad para aceptar nuevos átomos.

45. COENZIMAS : NUCLEÓTIDOS
 Nicotinamida adenina
dinucleótido
 Intercambio de
electrones en la
producción de energía
de todas las células.
Adenina
Niacina
Vit B3

46. GRUPOS PROSTÉTICOS : NUCLEÓTIDOS
 Flavín adenín
dinucleótido
Vitamina B3

47. Nicotinamida adenina
dinucleótido fosfato
NADPH. La nicotinamida
proviene de la Vit B3 o niacina
COENZIMAS : NUCLEÓTIDOS

48. VITAMINAS FUNCIONES
Enfermedades
carenciales
C ácido
ascórbico
•Coenzima peptidasas. Interviene en la
síntesis de colágeno
•Escorbuto: Hemorragias,
Equimosis
B1 tiamina
•Coenzima de las descarboxilasas y de
enzimas que transfieren gpos aldehídos
•Beriberi: debilidad de los
capilares, edematización,
vasodilatación y taquicardia
B2 riboflavina
•Constituyente de los coenzimas FAD y
FMN
•Dermatitis y lesiones
en las mucosas
B3 ácido
pantoténico
•Constituyente de la CoA
•Fatiga y trastornos del
sueño
B5 niacina
•Constituyente de las coenzimas NAD y
NADP
•Pelagra: Dermatitis y
encefalopatía
B6
piridoxina
•Transferencia de grupos aminos. •Depresión, anemia
B12
cobalamina
•Coenzima en la transferencia de gpos
metilo.
•Anemia perniciosa
Biotina
•Coenzima de las enzimas que
transfieren grupos carboxilo, en
metabolismo de aminoácidos.
•Fatiga, dermatitis

49. Inhibidores
Reactivos químicos específicos que pueden
inhibir a las enzimas.
•El bloqueo de una enzima puede matar a un
organismo patógeno
•Un inhibidor enzimático puede corregir un
desequilibrio metabólico.
•También son usados como herbicidas y
pesticidas.

50. INHIBICIÓN
ENZIMÁTICA
INHIBICIÓN
REVERSIBLE
Los inhibidores se unen a las
enzimas con interacciones no
covalentes como puentes de
hidrógeno, interacciones
hidrofóbicas y enlaces iónicos
Al quitar el inhibidor del
medio, se recupera la actividad
INHIBICIÓN
IRREVERSIBLE
Los inhibidores se unen a las
enzimas mediante enlaces
covalentes

51. INHIBICIÓN COMPETITIVA: El
inhibidor compite con el sustrato
por el sitio activo. Reacciona
reversiblemente con el enzima
para formar un complejo
ENZIMA-INHIBIDOR
Se revierte con un exceso de
sustrato
Las sulfas inhiben la síntesis de ácido fólico

53. INHIBICIÓN NO COMPETITIVA: El inhibidor se
combina con el enzima un sitio diferente al sitio
activo y deforman la enzima

54. INHIBICIÓN ACOMPETITIVA: El inhibidor NO se combina
con el enzima libre, ni con el sustrato. Se combina con el
complejo enzima-sustrato

55. INHIBICIÓN
ENZIMAS
COMPETITIVA
El inhibidor se une
al sitio activo de la
enzima
NO COMPETITIVA
El inhibidor se une
en un sitio diferente
al sitio activo
ACOMPETITIVA
El inhibidor se une
al complejo enzima
sustrato

56. Mecanismos de regulación de las
enzimas
1. Disponibilidad de sustrato
2. Inhibición por producto final
3. Modificación alostérica
4. Modificación covalente
5. Regulación con zimógenos
6. Regulación hormonal, factores de crecimiento,
neurotransmisores
7. Isoenzimas

58. INHIBICIÓN POR PRODUCTO FINAL
 Retroalimentación negativa (feedback negativo) en
una ruta metabólica. Cuando el producto final Z se
acumula, inhibe alguno de los primeros pasos de la
ruta.

59. REGULACIÓN COVALENTE
 Covalente
 Actividad enzimática controlada por
modificación covalente de su estructura
 Algunas enzimas se activan al unirse al
grupo fosfato y se inactivan si lo pierden

60. Su actividad está regulada mediante un sitio
alostérico, que es un sitio, distinto del
centro activo, al que se une un regulador
alostérico de manera reversible .
La unión de este regulador modifica la
estructura tridimensional de la enzima y
llega a afectar la configuración del sitio
activo, por lo que aumenta o disminuye su
actividad, según el caso.

61. REGULACIÓN CON ZIMOGENOS
 Zimogeno: Precursores de enzimas proteolíticas.
 Requiere de la ruptura de uno o más enlaces
péptidicos

62. REGULACIÓN HORMONAL
 La insulina activa varias
vías metabólicas:
 Glucolisis
 Formación de
glucógeno
 Acumulación de
Triglicéridos en tejido
adiposo
 Formación de ácidos
grasos
 Ingreso de aminoácidos
a la célula

63. Las isoenzimas son distintas formas
moleculares de una misma enzima que presentan
o muestran especificidad por el mismo sustrato.

64. Enfermedades genéticas basadas en
una alteración de una proteína o de
una enzima que hace que un proceso
metabólico quede bloqueado
 Monogénicas de herencia
autosómica recesiva (Dos copias de
un gen anormal para que se exprese)
La alteración en un gen (mutación)
produce una enzima anormal, la que
lleva a un bloqueo en la vía
metabólica en la que participa.

65. Se han identificado más de 2,000 enzimas y de ellas sólo
se reconocen alrededor de 400 Errores innatos del
metabolismo
Alto riesgo de recurrencia (por lo que no es infrecuente
encontrar afectados dos o más hijos, u otros miembros en
una familia).
Enfermedades identificables desde el nacimiento
 Historia familiar asociada a matrimonios entre
consanguíneos

66. Se caracterizan por :
Acumulación de sustratos
Déficit de sustratos
Acumulación de productos
Déficit de productos
SUSTRATO ENZIMA PRODUCTO

67. TAMIZ NEONATAL O PEZQUIZA
Declive gradual y progresivo de la salud.
Deterioro físico súbito y grave
Alto riesgo de fallecer

68. DETERIORO NEUROLOGICO: Se asocian con intolerancia a prot ,
succión débil y rechazo al alimento. Trastornos neurovegetativos,
frecuencia cardiaca irregular , hipotermia, cambios en el tono
muscular (hipertonía) y Coma
HIPERAMONEMIA Vómito sin explicación, letárgico e hipotónico y
otras evidencias de encefalopatía, medir la conc. plasmática de
amonio
ACIDOSIS METABÓLICA, ICTERICIA Y DISFUNCIÓN HEPÁTICA
OLORES ANORMALES: Rancio parecido a un ratón mojado, olor al
jarabe de maple o azúcar quemada, el olor a ácido, a col, a calabaza
cocida o a mantequilla rancia, olor parecido al de la orina de gato, a
pescado, sulfuroso, a pies sudados, a manzanas
HALLAZGOS ANORMALES EN OJOS: cataratas, luxación del
cristalino, degeneración de la retina, opacidad corneal y glaucoma
congénito

69. 1.- ¿Qué son los errores innatos del metabolismo?
2.- ¿Qué es el tamiz neonatal?
3.- Hipotiroidismo congénito
4.-Fenilcetonuria
5.- Fibrosis Quistica
6.- Distrofia muscular de Duchenne
7.- Enfermedad de Fabry
8.-Albinismo
9.- Enfermedad de Tays sachs
10.- Síndrome de Lesh Nyhan
11.- Galactosemia
12.- Enfermedad de pompe
13.- Gota

71. Biometría hemática completa con diferencial
Examen general de orina
Gasometría
Electrólitos séricos
Glucemia
Amonio en plasma
Sustancias reductoras en orina
Cetonas urinarias si hay acidosis o hipoglucemia
Cuantificación de aminoácidos en plasma y orina
Ácidos orgánicos en orina
Lactato plasmático

72. ALBINISMO : TIROSINA TIROSINASA MELANINA
GALACTOSEMIA: GALACTOSA TRANFERASA GLUCOSA
Lesión en
hígado y SNC
GANGLIOSIDO HEXISAMINIDASA ESFINGOLIPIDO

74. Enfermedad Enzima alterado Efecto
Albinismo (clásico) Tirosinasa Falta de melanina
Deficiencia de glucosa-6-fosfato
deshidrogenasa
Glucosa-6-fosfato deshidrogenasa Reducción de la cantidad de
NADPH; anemia hemolítica
Enfermedad de Canavan Aspartoacilasa Acumulación de ácido-N-
acetilaspártico
Enfermedad de Fabry α-galactosidasa Acumulación de ceramida
Enfermedad de Gaucher Glucocerebrosidasa Acumulación de
glucocerebrósidos
Enfermedad de Lesch-Nyhan Hipoxantina-guanina-fosforibosil-
transferasa
Alteración del metabolismo de las
purinas
Enfermedad de Tay-Sachs Hexosaminidasa Acumulación de gangliósidos
Enfermedad de Tarui Fosfofructocinasa Incapacidad de usar la glucosa
como fuente de energía
Fenilcetonuria Fenilalanina hidroxilasa
hepatica
Acumulación de fenilalanina y
fenilpiruvato
Galactosemia (clásica) Galactosa-1-fosfatouridil-
transferasa
Acumulación de galactosa