Bases moleculares de la celula: proteinas

1. CATÁLISIS DE PROTEÍNAS

2. Catálisis
Se refiere a la aceleración de una
reacción química mediante una
sustancia, llamada catalizador
(enzima), que no es modificada por la
reacción.

3. Enzima
Son grandes proteínas globulares que
catalizan la mayoría de las reacciones
químicas que son esenciales para las
funciones celulares.
No son consumidoras durante la reacción

4. Clasificación de enzimas
Oxidorreductasas
Reacción de transferencia de
electrones o hidrógenos.
Oxidasas e hidrogenasas
Transferasas Transferencia de grupos
funcionales entre sustratos.
Quinasas, fosfotransferasas etc
Hidrolasas
Reacciones de hidrólisis,
frecuentes en procesos digestivos.
Lipasas, sacarasa, glucosidasa
Liasas
Rotura y soldadura de sustratos
sin acción del agua.
Desaminasas, descarboxilasas
Isomerasas Reacciones de isomerización
Phosphoglucoisomerase
Ligasas Formación de enlaces con
hidrólisis de ATP. Acetil Co-A

5. Propiedades de las enzimas
➢Sitio activo
➢Alta especificidad
➢Alta eficiencia catalítica
➢Localización específica dentro
de la célula

6. Sitio activo
❖ Está formado por cadenas laterales
de aminoácidos que forman una
estructura tridimensional donde se
unen los sustratos.
❖ La complementariedad entre las
enzimas y el sustrato depende de
fuerzas no covalentes ( grupos
hidrófobos, puentes de hidrógeno,
interacciones electrostáticas).
❖ Es el lugar donde se produce la
catálisis.

7. Sitio activo
En el sitio activo se forma un complejo
enzima-sustrato que posteriormente se
convierte en un complejo enzima-
producto que finalmente se disocia en
enzima y el producto.

8. Especificidad
Las enzimas se distinguen de los catalizadores no biológicos
por su especificidad, y presentan distintos grados de
especificidad
Alta especificidad :Cuando
la enzima sólo puede actuar
sobre un tipo de substrato.
Relativa especificidad:Si la
enzima puede actuar sobre
substratos con estructuras
muy similares.

9. Especificidad enzimática
El acoplamiento sigue dos modelos posibles:
la enzima y su sustrato, poseen
complementariedad geométrica, es
decir, sus estructuras encajan
exactamente una en la otra
Modelo llave-cerradura
Modelo de anclaje inducido
Las enzimas son estructuras
bastante flexibles y así el sitio
activo podría cambiar su
conformación estructural por
la interacción con el sustrato

10. Naturaleza de las enzimas
Es un componente no proteico,
termoestable y de baja masa
molecular, necesario para la
acción de una enzima.
★ Cofactores ★ Apoenzimas
Una enzima sin su cofactor
se denomina apoenzima;
Metálicos Coenzimas
El apoenzima es el soporte de el
coenzima. Es de naturaleza
proteica. Determina la
especificidad de la reacción
enzimática y es termolábil

11. Apoenzima + cofactor = holoenzima
El enzima completo activo catalíticamente se llama holoenzima

12. Isoenzimas
Algunas enzimas tienen
distinta estructura molecular
aunque su función biológica es
similar (catalizan la misma
reacción)

13. Catálisis Enzimática
• La región de la enzima donde se acopla el
sustrato es el centro activo del enzima.
• Las enzimas son muy específicas para las
reacciones que catalizan y los químicos
(sustratos) que utilizan.

14. La mayoría de las reacciones químicas están catalizadas por enzimas
específicas, y actúan sobre las reacciones acelerándose sin modificar
el estado final del equilibrio.
Las reacciones aunque sean muy exotérmicas no se producen
espontáneamente, necesitan una energía de activación, necesitan como
un empujón para que venzan una barrera y comience la reacción.
Los catalizadores
disminuyen la
energía de activación
y actúan formando
compuestos
intermedios con los
sustratos muy
inestables y que se
transforman
rápidamente en el
producto

15. La unión E –S se debe a fuerzas débiles, lo que da la posibilidad de que esta
unión se pueda romper con facilidad después de la acción enzimática.
Esta unión se produce porque E y S tienen una geometría complementaria,
que se debe a la configuración tridimensional del centro activo de la enzima.

16. Factores que modifican la actividad enzimática
Existen varios factores que influencian la velocidad de reacción, la actividad
catalítica y la especificidad de una enzima.
❖ El pH
❖ La temperatura
❖ Concentración de sustratos
❖ La presencia de inhibidores
❖ Cantidad de enzima

17. Efecto de la temperatura
● El efecto de la temperatura sobre la velocidad de una reacción enzimática
generalmente muestra dos etapas:
1. Aumento gradual de la velocidad de la reacción hasta alcanzar un máximo local,
que se conoce como temperatura óptima.
2. Disminución progresiva de la velocidad de la reacción debido a la inactivación de
la enzima por desnaturalización térmica.
● La temperatura óptima para la
mayoría de las enzimas
humanas está en el rango
entre los 35 y 40 °C estas
comienzan a desnaturalizarse
por encima de 40 °C.

18. Efecto del pH
● Los pH extremos también pueden inactivar a la enzima
por desnaturalización, por lo que el efecto del pH es
similar al efecto de la temperatura sobre la velocidad
de la reacción.
● Cada enzima opera en un rango relativamente cortos
de valores de pH, rango del cual sus grupos químicos
se encuentran ionizados, de manera que facilitan la
catálisis.
● Dentro de este rango, el pH para la cual se alcanza un
máximo local de velocidad se conoce como pH optimo.
la pepsina gástrica tiene un pH óptimo de 2, la
ureasa lo tiene a pH 7 y la arginasa lo tiene a
pH 10.Como ligeros cambios del pH pueden
provocar la desnaturalización de la proteína,

19. Efecto de la concentración de
sustrato
❏ La velocidad (Vo) de una reacción es el número de
moléculas de sustrato convertidas en producto por
unidad de tiempo.
❏ La velocidad se incrementa con la concentración
del sustrato hasta alcanzar una máxima velocidad
(Vmax).
❏ La velocidad de la reacción se detiene a altas
concentraciones de sustrato y es el reflejo de la
saturación de todos los sitios activos de las
moléculas de enzimas presentes en ese momento.

20. Efecto de la concentración de la enzima
❏ La velocidad de la reacción es directamente proporcional a la
concentración de la enzima a cualquier concentración de sustrato.
❏ ejemplo: si la concentración de la enzima se reduce a la mitad, la
velocidad inicial de reacción, al igual que la velocidad máxima se
reducen a la mitad.

21. Inhibidores enzimáticos
La función catalítica de las enzimas está regulada por
inhibidores que al interactuar con la enzima, impiden el
funcionamiento correcto de esta.

22. Tipos de inhibidores
enzimáticos
Irreversibles Reversibles
Competitiva
no competitiva
Acompetitiva
Unión no covalente de un
inhibidor a la enzima.
se disocia muy
lentamente de su enzima
diana porque está
estrechamente unido a la
enzima.
Unión covalente del
inhibidor al enzima.
disolución rápida.

23. Unión reversible
Competitiva
El inhibidor se une al enzima
reversiblemente en el mismo sitio
que es substrato y por tanto
inhibidor y sustrato compiten por
el mismo sitio.
No competitiva Acompetitiva
el inhibidor no se une en el mismo
sitio que el sustrato, pero su unión al
enzima aumenta la afinidad del
sustrato por el enzima, dificultado su
disociación e impidiendo la
formación de los productos.
el inhibidor no se une al
mismo sitio que el sustrato.

25. ADN polimerasa
La enzima ADN
polimerasa
proporciona la
autorreplicación del
ADN.
Las ADN polimerasas pueden añadir
hasta 1000 nucleótidos por segundo

26. Enfermedad de tay-sachs
La enfermedad de Tay-Sachs es
una enfermedad autosómica
recesiva que afecta al sistema
nervioso central, causada por
mutaciones en el gen HEXA, que
afecta a la subunidad α de la
enzima β-hexosaminidasa A, está
localizado en el cromosoma 15

27. La enzima beta-hexosaminidasa La principal función de esta
enzima que se encuentra en los lisosomas es descomponer los residuos
tóxicos que la actividad cerebral va dejando. Al no realizarse esa tarea de
limpieza, estos residuos se acumulan en forma de gangliósidos.

28. Síntomas
● defectos del
habla
● debilidad
muscular
● pérdida del
equilibrio
● crisis epilépticas
● retraso del
crecimiento
● retrasos de las
capacidades
mentales
Tratamiento
se están investigando inhibidores de la
síntesis de gangliósidos y terapias de
sustitución de la enzima Hex-A como
tratamientos potenciales para la enfermedad
de Tay-Sachs
Los últimos avances en ingeniería genética
permiten incluir en el ADN del niño, ya
sintomático de su carencia, el gen reparador
de la anomalía causada por la falta de
producción de la enzima Hex-A.

29. Enfermedad de Fabry
Es una enfermedad de
almacenamiento lisosómico
hereditaria ligada al
cromosoma X derivada de
mutaciones en el gen que
codifica la enzima α-
galactosidasa
Fue descrita
por Johannes
Fabry

30. La enzima alfa-galactosidasa (alfa-GAL) tiene la función de degradar
un ácido graso llamado " globotriaosilceramida" o GL3" y, como
resultado, los lisosomas se llenan de GL-3 y no pueden funcionar bien.
Causa: Causada por mutaciones en el gen GLA. Este gen contiene
instrucciones para la fabricación de una enzima llamada
alfa-galactosidasa A.

31. Síntomas
Afecta más a los hombres que a las
mujeres
● Neurológicos (dolor severo
en las extremidades)
● Cutáneos
(angioquerotema)
● Renales (proteinuria y fallo
renal)
● Cardiovasculares
(cardiomiopatía y arritmia)
● Cocleovestibulares
● Cerebrovasculares
(ataques isquémicos
transitorios y apoplejías).

32. El tratamiento es dirigido para las señales y
síntomas específicos y para prevenir que haya
problemas secundarios.
Las personas con enfermedad de Fabry
deben ser evaluados anualmente, o de
forma más frecuente, con exámenes
completos de la función renal, cardiaca
y de la audición y con exámenes de
imágenes cerebrales cada dos años.
Tratamiento ● El tratamiento de reposición enzimática es
utilizado para mejorar síntomas asociados
con la enfermedad de Fabry y para
estabilizar la función de los órganos.
Aunque no se sabe si realmente ayuda a
mejorar los problemas de la enfermedad a
largo plazo
● Para el tratamiento de la insuficiencia
renal se pueden usar medicamentos
llamados inhibidores de la enzima
conversora de angiotensina
● Para prevenir otras complicaciones se
pueden dar medicamentos para controlar
la presión arterial y medicamentos para
disminuir el colesterol y se recomienda el
uso de aspirina y medicaciones similares
para prevenir el infarto.