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Fases del Metabolismo

ENZIMAS

• Definición: son macromoléculas, en su mayoría de origen proteico, que catalizan las reacciones bioquímicas que se producen en la células de los seres vivos.

Propiedades:• Eficiencia: actúan en bajas concentraciones

(micromoleculares) suficiente para acelerar, millones de veces, la velocidad de una reacción.

• Especificidad: son capaces de distinguir entre sustancias estrechamentes relacionadas como los esteroisomeros.

• Regulación: muchas enzimas pueden aumentar o disminuir su actividad catalítica, según necesidades fisiológicas.

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Sito activo: región de la superficie de la enzima que fija al sustrato

Especificidad del sitio activo

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COFACTOR

Orgánico (Coenzima)Agente que transfiere

grupos

Interviene en la reacción como otro sustrato

Inorgánico

Zn+2, Mg+2, Fe+2, Cu+2,

K+, Na+

Forman parte de la E

No forman parte de la E

COFACTORES: moléculas de naturaleza no proteica que cooperan con algunas enzimas para darle óptima actividad.

Proteína ~ Cofactor

Proteína(apoenzima; inactiva

o menos activa)

Cofactor (ión inorgánico o sustancia

orgánica; inactivo como catalizador)

la facilidad de disociación es

variable

holoenzima

(catalizador activo en forma óptima)

el enlace puede ser: covalente o no covalente

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Coenzima: Nicotinamida Adenina Dinucleótido y la transferencia de un ión hidruro

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FAD

(Oxidado)

FADH2

(Reducido)

Coenzima: Flavina Adenina Dinucleótido y la transferencia de hidrógenos

Acetil Co A

Coenzima: Coenzima A y la transferencia de grupos acilos

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NOMENCLATURA:

• Sistema común: se añade el sufijo asa al nombre del sustrato o al nombre de la reacción que cataliza.

• Sistema Internacional: divide a las enzimas en 6 clases de acuerdo al tipo de reacción que catalizan. Se utiliza un código de 4 dígitos para cada enzima.

CLASIFICACIÓN DE ENZIMAS

CODIGO

CLASIFICACIÓN

TIPO DE REACCIÓN QUE CATALIZA

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OXIDOREDUCTASAS OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN

2 TRANSFERASAS TRANSFERENCIA DE UN GRUPO DE ÁTOMOS DE UNA MOLECULA A OTRA

3 HIDROLASAS HIDRÓLISIS DE VARIOS GRUPOS FUNCIONALES

4 LIASAS RUPTURA DE UNA MOLECULA POR UN PROCESO DISTINTO AL DE HIDRÓLISIS

5 ISOMERASAS TRASFORMA UN SUSTRATO EN SU ISÓMERO

6 LIGASAS O SINTETASAS

CATALIZAN LA FORMACION DE ENLACES

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Grupo 1: OXIDOREDUCTASAS

– Son enzimas que catalizan reacciones de oxido-reducción (transferencia de electrones de una molécula a otra).Ej.: Deshidrogenasas

COOH

HO-C-H

CH3

L- lactatoNAD+ NADH + H+

COOH

C=O

CH3

piruvato

lactatodeshidrogenasa

ox red

Grupo 2: TRANSFERASAS

• Catalizan la transferencia de un grupo de átomos desde un sustrato al otro. Ej.: Hexoquinasa

H-C=O

H-C-OH

HO-C-H

H-C-OH

H-C-OH

CH2OH

H-C=O

H-C-OH

HO-C-H

H-C-OH

H-C-OH

CH2O-P

ATP ADP

Hexoquinasa

D- Glucosa D- Glucosa 6 P

E.C: 2.7.1.1

Nombre Sistemático: ATP glucosa fosfotransferasa

E.C: (2) Clase Transferasa(7) subclase fosfotransferasa(1) grupo OH como aceptor(1) D-Glucosa como aceptor de fosfatos

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Grupo 3: HIDROLASAS

• Catalizan reacciones donde el agua provoca la ruptura de un enlace. Ej.: Lipasas

H2C-O-C-R

O

H2C-O-C-R

O

H-C-O- C-R

O

+ 3 H2O

H2C-OH

H2C-OH

H-C-OHLipasas

+ 3 HO-C-R

O

Grupo 4: LIASAS• Catalizan la ruptura de la molécula del sustrato por un

proceso distinto al de hidrólisis, formando dobles enlaces por eliminación de grupos o rompiendo dobles enlaces por adición de grupos. Ej.: Aldolasa

C=O

HO-C-H

H-C-OH

H-C-OH

CH2O-P

CH2-O-P

C=O

CH2OH

CH2-O-P H-C=O

H-C-OH

CH2O-P

+

Fosfato de dihidroxiacetona Gliceraldehido 3-P

Fructosa 1,6-di P

Aldolasa

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Grupo 5: ISOMERASAS

• Son enzimas que transforman a un sustrato en su isómero. Ej.: Fosfogluco-isomerasa

H-C=O

H-C-OH

HO-C-H

H-C-OH

H-C-OH

CH2O-P

D- Glucosa 6 P

C=O

HO-C-H

H-C-OH

H-C-OH

CH2O-P

CH2-OH

Fructosa 6- P

Fosfoglucoisomerasa

Grupo 6: LIGASAS O SINTETASAS

• Catalizan la formación de enlaces. La energía necesaria para la síntesis es provista por el ATP. Ej.: Glutamina sintetasa

COOH

H-C-NH2

(CH2)2

COOH

+ NH3 + ATPGlutamina sintetasa

COOH

H-C-NH2

(CH2)2

O=C-NH2

ADP Pi+ +

Glutamato Glutamina

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Modo de Acción de las Enzimas:

E + S ES E + P

FENÓMENOS DEL SITIO ACTIVO

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Hexoquinasa

Glucosa + ATP Glucosa-6-fosfato + ADPHexoquinasa

Energía de

Fijación

Energía Libre (G)

Energía Libre

Estandar (∆∆∆∆G0)

(∆∆∆∆G‡)

(∆∆∆∆G‡)

Avance de la reacción

Diagrama de la coordenada de reacciDiagrama de la coordenada de reaccióón catalizada por enzima y sin catalizar.n catalizada por enzima y sin catalizar.

(-)

(+)

(+)

(-)

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Cinética Enzimática

Determinación de la velocidad de la reacción y los parámetros que la modifican.

∆ ∆ ∆ ∆ [S]∆∆∆∆t

V= -

V= ∆ ∆ ∆ ∆ [P]∆∆∆∆t

S P

Ecuaciones:

ESTADO ESTACIONARIO EN LA CINÉTICA ENZIMÁTICA

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Velocidad inicial (V0 ) de una reacción catalizada por enzimas

Efecto de [Sustrato] sobre la velocidad inicial de unareacción catalizada por enzimas

Vel

oci

dad

de

reac

ció

n

Concentración de Sustrato [S]

Ecuación de MichaelisMenten

Vel

oci

dad

Inic

ial V

0

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REPRESENTACIÓN DE DOBLE INVERSA(Lineweaver- Burk)

Y= b + mxEcuación de una rectacon ordenada al origen

pendiente

Efecto de la Temperatura

Temperatura óptima

V0

Temp.

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Efecto del pH

INHIBICIÓN ENZIMÁTICA

Inhibición Irreversible

Inhibición Reversible

Competitiva

No Competitiva

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Inhibición Competitiva

1/[S]

1/V0

-1/Km

+I

- I

0

1/Vmax.

Inhibición No Competitiva

1/[S]

1/V0

-1/Km

1/Vmax.

+I

- I

0

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Inhibición No Competitiva

REGULACIÓN ENZIMÁTICA

Enzimas reguladoras: muestran una actividad catalítica mayor o menor en respuesta a ciertas señales.

Regulación Alostérica

Regulación por modulación covalente

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Regulación alostérica

Regulación por modulación covalenteEj: Glucosan + Pi Glucosa n-1 + Glucosa 1- P

Glucógeno fosforilasa

Fosforilasa bmenos activa

Fosforilasa amás activa

Cadena lateral de Ser

Fosforilasaquinasa

Fosforilasafosfatasa

Cadena lateral de Ser