1. Lisozima,
Ribonucleasa A,
Carboxipeptidasa
A, Serinproteasas
y Bioquímica del
ejercicio
ESTRATÉGIAS CATALÍTICAS
DE LAS ENZIMAS Y
MECANISMO DE ACCIÓN
Universidad Nacional de Trujillo
Facultad de Farmacia y Bioquímica
Bioquímica I
Seminario IVGrupo N° 06

2. Es la facilitación de la hidrolisis de una
molécula biológica, por la acción de una
enzima. Un ejemplo muy interesante es la
hidrolisis del glucógeno por la alfa amilasa,
esta actúa sobre los enlaces glucosídicos
alfa (1-4), y no afecta los enlaces alfa (1-6),
dando lugar a la ruptura de la molécula de
glucógeno en productos como: glucosa,
maltosa e isomaltosa.
CATÁLISIS ENZIMATICA

3.  Los reactivos A y B se encuentran en una solución acuosa,
rodeados por una capa de moléculas de agua (capa de
hidrato).
 Se produce una reacción si y solo si ambos reactivos chocan
en la dirección adecuada y necesaria para generar una
reacción.

5.  el posicionamiento y la orientación de los sustratos incrementan
drásticamente la probabilidad de que se generen complejos A-B
productivos.
 Durante la unión de sustrato se eliminan asimismo sus capas de
hidrato. Al expulsar las moléculas de agua se modifican
completamente las condiciones dentro del centro activo de la enzima
durante la catálisis.
 Otro factor importante es la estabilización del estado intermedio a
través de la interacción entre los aminoácidos y los restos de
proteína y sustratos
 Las enzimas pueden unir los reactivos (específicamente sus sustratos) en
el centro activo, proceso en el cual los sustratos se orientan en una
posición que les permite alcanzar el estado intermedio.

6. ESTRATEGIAS
CATALITICAS DE LAS
ENZIMAS

7.  La catálisis enzimática comienza
con la unión del sustrato.
Las interacciones solamente se
forma cuando el sustrato se
encuentra en el estado de transición.
Sólo el sustrato correcto puede participar en
la mayor parte de las interacciones con la
enzima (especificidad)

8. Es una enzima (glucosidasa) que destruye
paredes celulares bacterianas por hidrólisis de
los enlaces glucosídico ß (1-4) de ácido n-
acetilmurámico (NAM o MurNAc) a n-
acetilglucosamina (NAC o GlcNAc) en los
peptidoglucanos de la pared celular .De modo
similar, hidroliza los enlaces ß (1-4) de poli
(NAG) quitina, un componente de la pared
celular de la mayoría de los hongos, además de
un componente importante de los exoesqueletos
de los insectos y los crustáceos.

10.  La forma de la molécula de proteína es
casi elipsoidal, y sus dimensiones son
30x30x45A .Su característica más notable
es una hendidura prominente, el sitio de
fijación del sustrato, que atraviesa una
cara de la molécula. La cadena poli
peptídica forma cinco segmentos
helicoidales, además una hoja B
antiparalelas tricatenaria que comprende
una pared de la hendidura de fijación.

11. Las ribonucleasas están divididas en tres grandes familias: la
superfamilia RNasa A, la familia T1 y la familia T2. La
superfamilia Ribonucleasa A está constituida por las RNasas
de mamíferos y otros vertebrados como aves, reptiles y
anfibios (Soochin et al., 2005). Este grupo de proteínas
presenta altas tasas de duplicación génica y pérdida de
genes de lo que ha resultado un número variable de genes en
diferentes especies (Soochin et al., 2005). En el ser humano,
los genes que las codifican están ubicados en el brazo largo
del cromosoma 14

16. Es una enzima proteolítica que cataliza la
ruptura del enlace pepitico, denominada,
proteinasas.
Es una enzima digestiva secretada en el jugo
pancreático que hidroliza el enlace peptídico
carboxiterminal en las cadenas polipeptídicas
La hidrólisis se produce más fácilmente en el
residuo carboxiterminal que tiene una cadena lateral
aromática o una cadena alifática. Esta enzima
contiene regiones α y la hoja plegada β

17. • constituye una exopeptidasa ya que cataliza la
remoción del aminoácido situado en el extremo
carbonilo del sustrato, siendo específica para
aminoácidos voluminosos
SEGÚN SU
FUNCION
• cataliza la hidrolisis del enlace peptídico
carboxiloterminal de la cadena polipeptídica. con
la ayuda de metales, generalmente Zn+2, unidos a
su sitio activo, este ion actúa como una
catalizador metálico para las reacciones
hidrolíticas.
HIDRÓLISIS
• como intermediario de la hidrólisis de una forma
muy similar a la acción de la serina en la
quimiotripsina.
ESTABILIZACION

18. Sitio Activo
• consta de un surco poco profundo en la superficie
de la enzima que conduce a una bolsa profunda,
forrada con cadenas laterales alifáticas y polares
Cadena Lateral
•La cadena lateral de este residuo es
conformacionalmente muy móvil
Cadena Lateral
Aromática
• se fija en la bolsa de fijación
• el ion carboxilato del C-terminal forma un enlace
salino con la Arg-145
• el oxígeno carbonílico del enlace escindible se
constituye en el cuarto ligando del ion zinc.
La Cadena
Lateral Fenólica
•puede rotar alrededor del enlace Cα-Cβ y un 80%
•su densidad electrónica en el mapa de la estructura
cristalina se encuentra en una orientación en la
superficie de la molécula apuntando hacia la solución

19. Estas enzimas emplean las siguientes estrategias:
 Catálisis covalente. El centro activo contiene un grupo
reactivo, habitualmente un nucleófilo potente, un
residuo de serina que en el transcurso de la catálisis
llega a ser modificado covalentemente de forma
temporal.
 Catálisis general acido-base. Una molécula diferente al
agua desempeña el papel de dador o aceptor de un
protón. Ej. La Quimotripsina utiliza un residuo de
histidina como un catalizador básico para incrementar el
poder nucleófilo de la serina.

20. La Quimotripsina rompe selectivamente los enlaces peptídicos contiguos al
extremo carboxílico de aminoácidos hidrofóbicos voluminosos, como
triptófano, tirosina, fenilalanina y metionina. La tripsina corta en el lado
carboxilato de los residuos básicos como la lisina o la arginina.
Reacción de la Quimotripsina
Quimotripsi
na
Quimotripsi
na

21. MECANISMO DE
ACCION ENZIMATICA
DE LAS LISOZIMAS

22.  Los únicos grupos funcionales en la vecindad inmediata del centro reactivo de la
lisozima que tienen las propiedades catalíticas requeridas son las cadenas laterales de
Glu 35 y Asp 52.estas cadenas laterales ,dispuestas a ambos lados del enlace
glucosídico que se desea escindir, tienen entornos con diferencias marcadas.asp 52 esta
rodeado por varios residuos polares conservados, con los que forma una red compleja
unidas por puentes de hidrogeno.
 En consecuencia se prevé que Asp 52 tiene un pk normal, esto es, no debería estar
protonado, y por lo tanto tener carga negativa en el rango de pH de 3 a 8 para el
cual la lisozima tiene actividad enzimática. Por ende, Asp 52 puede actuar en la
estabilización electrostática de un ion oxonio. Por el contrario, el grupo carboxilo de
Glu 35 se anida en un bolsillo con predominio no polar, donde es probable que se
mantenga protonado con valores de pH inusualmente elevados de los grupos
carboxilo. Por lo tanto, este residuo puede actuar como catalizador acido.

23.  Según Phillips, en el mecanismo de lisozima se incluye la catálisis acida por Glu
35 y la estabilización de un intermediario de ion oxonio por el grupo carboxilato
de Asp 52. La formación de 1 enlace covalente entre el O2 de carboxilato de Asp
52 y C1 del residuo D del sustrato no parecía posible, debido a que estos átomos
están separados por -3 Å(la longitud del enlace covalente C-O es de -1,4 Å ).
 En investigaciones más reciente se reveló que, de hecho, la reacción de lisozima
tiene lugar a través de un intermediario covalente. La reacción comienza cuando
la lisozima se une a una pared celular bacteriana, por unión a una unidad de
hexasacárido. Esto distorsiona al residuo D para adoptar la conformación de
semisilla. El resto del mecanismo catalítico se produce como se sigue.

24.  1.-Glu 35 transfiere su protón a O1 del anillo D (un ejemplo de
catálisis ácida).este paso comprende un estado de transición de ion
oxonio estabilizado por resonancia, cuya formación se facilita por la
tensión en el anillo D que lo distorsiona para dar la forma de
semisilla en la que C1, C2, C5 y O5 son coplanares (catálisis por el
enlace preferencial del estado de transición)
• 2.-El grupo carboxilato de Asp 52 que actúa como un nucleófilo
ataca el C1 ahora reducido del anillo D para formar un
intermediario glucosilo-emzima (catálisis covalente)
• 3.-Después de la extracción del grupo que se elimina, que contiene el
anillo E, entra agua en el sitio activo para hidrolizar el enlace
covalente y generar los grupos del sitio activo con la ayuda de Glu
35(catálisis general básica).
• 4.- La enzima luego libera el producto del anillo D, para completar la
reacción catalítica. En principio la enzima se une a la molécula de glúcido
en conformación "silla" (a), que luego pasa a otra forma (b) al formar el
complejo ES. En el estado de transición, actúa un resto glutámico del Sitio
Activo de la enzima, que genera un carbocatión en el anillo D,
provocando el colapso del enlace.

25. FIGURA: La
enzima se une
a la molécula
de glúcido en
conformación
"silla" (a), que
luego pasa a
otra forma (b)
al formar el
complejo ES.
En el estado de
transición,
actúa un resto
glutámico del
Sitio Activo de
la enzima, que
genera un
carbocatión en
el anillo D,
provocando el
colapso del
enlace.

26. MECANISMO DE ACCIÓN
ENZIMATICA DE LA
RIBONUCLEASA A

27.  La acción catalítica de la Ribonucleasa pancreática se
debe a tres aminoácidos absolutamente conservados:
His 12, His 119 y Lys 41. No está aún bien determinado
el papel de esta última, pero la acción de los dos
residuos de histidina ilustra cómo este aminoácido se
comporta a la vez como ácido y como base. Así, en el
estado basal de la enzima, el Centro Activo consta de
esos tres aminoácidos, de tal manera que la His 12
aparece como base y la His 119 como ácido (protonada,
imidazolio)

28.  A esta configuración se une el substrato que sería un
polirribonucleótido; en este caso se representa únicamente el
dinucleótido UA. La RNAasa pancreática hidroliza enlaces en los
que del lado 3' hay un nucleótido pirimidínico (U o C) dando lugar
a una rotura tipo b, es decir, dejando el fosfato unido al 3' del
enlace escindido. Cuándo se forma el Complejo Enzima-
Substrato el polinucleótido se aloja en un surco de la molécula,
según vimos anteriormente, el cual está flanqueado por los tres
aminoácidos del centro activo, según se indica en el modelo.

29.  A continuación la His 12 captura un protón del grupo 2'OH del
nucleótido pirimidínico, el cual lleva a cabo un ataque nucleofílico
sobre el substrato de manera que se forma el Estado de
transición inestable (con P pentavalente), al tiempo que la His
119 cede su protón al oxígeno en 5' del enlace atacado; el estado
de ionización de las histidinas es justo el contrario que el visto en
el estado basal de la enzima.

30.  Este estado de transición se resuelve
con la Liberación del primer producto
(3'-AMP) quedando unido a la enzima el
nucleótido cíclico 3',5' UMP.
 Entra entonces al centro activo
una molécula de agua, que es el
segundo substrato de la reacción.

31.  La histidina 119 sustrae uno de los dos
protones del agua, que queda
convertida en un ion hidroxilo,
 que a su vez ataca al fosfato cíclico,
dando lugar al Estado de transición 2.

32.  Éste se resuelve rompiéndose el enlace entre el fosfato y el
oxígeno que sustituye al carbono 2' de la ribosa, el cual recibe
a su vez el protón de la histidina 12, para dar lugar a la
liberación del segundo producto, que es el nucleótido 3',5'
uridin bisfosfato.

33. MECANISMO DE ACCIÓN
ENZIMATICA DE LA
CARBOXIPEPTIDASA A

34. La carboxipeptidasa A cataliza la hidrolisis del enlace peptídico
carboxilo terminal de la cadena polipeptídica. La hidrolisis es
más fácil si el residuo carboxílico terminal tiene una cadena
lateral aromática o una cadena lateral alifática voluminosa
Hay una adaptación inducida del centro activo cuando se une el
substrato. La enzima es una cadena polipeptídica de 307
aminoácidos.
Tiene un ion Zn2+ fuertemente unido, que es esencial para la
actividad enzimática y que está localizado en un surco de la
superficie de la molécula donde coordina a dos cadenas
laterales de histidina, a una cadena lateral de glutamato y a una
molécula de agua

35. La cadena lateral del residuo terminal del substrato se
acomoda en un gran bolsillo cerca de un ion Zn2+.
La molécula de agua altamente polarizada transfiere un
protón al grupo NH escindiendo el enlace.
Alternativamente, la molécula de agua puede atacar
directamente el carbono carbonílico del enlace.
La polarización del grupo carbonílico por el Zn2+ facilita
el ataque, sea por el glutamato 270 o la molécula
activada de agua. La inducción de un dipolo es
impulsada por el ambiente no polar del ion Zn, el que
incrementa su carga.

36. Reacción catalizada por la carboxipeptidasa A
Carboxipeptidasa A

37. COMPLEJO:
EZIMA -
SUSTRATO
INTERMEDIARIO
ANHIDRO
CARBOXILICO
PRODUCTOS

38. MECANISMO DE ACCIÓN
ENZIMÁTICA DE LA
SERINPROTEASAS A

39. Las Serinproteasas son hidrolasas que degradan
enlaces peptídicos de péptidos y proteínas y que
poseen en su centro activo un aminoácido de serina
esencial para la catálisis enzimática
la tripsina es específica para un residuo con carga
positiva y la elastasa lo es para un residuo neutro
pequeño. En conjunto formaron un equipo digestivo
muy potente.
La quimiotripsina, tripsina y elastasa son
enzimas digestivas sintetizadas por las células
de los acinos pancreáticos y segregados por el
conducto pancreático en el interior del duodeno
(asa superior del intestino delgado).

40. Las mediciones cinéticas realizadas por
Brian Hartley de la hidrólisis catalizada por la
quimiotripsina del p-nitrofenilacetato
indicaron que la reacción se produce en dos
pasos:
 La enzima reacciona con rapidez con el p-
nitrofenilacetato para liberar el ión p-
nitrofenolato que forma un intermediario
acilo-enzima covalente.
 El intermediario acilo-enzima covalente
se hidroliza despacio para liberar al
acetato.

41. • Ser 195. Una prueba diagnóstica para la
presencia de la ser activa de las serina
proteasa es su reacción con
diisopropilfosfofluoridato (DIPF): Que inactiva
en forma irreversible a la enzima.
• His 57. Un segundo residuo
importante por su actividad catalítica
se descubrió por medio de la
marcación por afinidad, para formar
un enlace covalente estable con un
grupo susceptible cercano.

42. BIOQUÍMICA DEL
EJERCICIO
Para el atleta,
los procesos
liberadores y
de síntesis de
energía que
constituyen el
metabolismo
facilita la
ejecutoria
deportiva con
dietas
efectivas

43. Es el conjunto de procesos celulares por medio del
cual se transforma la energía de las sustancias
nutritivas ( carbohidratos, lipidos,proteinas )
Son los patrones y principios moleculares que
contribuyen al movimiento y fenómeno metabólico
relacionado
Es el Campo de las Ciencias Físicas que Estudia los
Intercambios de Energía entre conjuntos de
materia, los cambios asociados con el paso de un
sistema desde un estado inicial a otro final
Es la suma total de los procesos químicos
involucrados en la liberación y utilización de
energía dentro de la célula VIVIENTE

44. Metabolismo celular
Catabolismo
Procesos de
descomposición
Fragmentos de
moléculas grandes a
pequeñas
Anabolismo
procesos de síntesis
Requiere de energía
para elaborara
moléculas mayores a
partir de las pequeñas
Homeostasis
Es el
equilibrio del
medio interno
del
organismo.

45. Energía
potencial eléctrica Nuclear Radiante solar cineteca
Capacidad para
efectuar trabajo
Clases de
energía
Química Osmótica Mecánica
Formas

48.  Son catalizadores biológicos
 Aceleran reacciones bioquímicas
 Dirigen y seleccionas vías
metabólicas
 No cambian la naturaleza de la
reacción ni su resultado .
 Son proteínas
 No sufren ningún cambio general
Ejemplos , poseen
sufijo «asa»
Quinasa
Deshidrogenasa
• Añaden fosfatos a los sustratos con las que
reaccionan.
• Remueven a los hidrógenos de sus
sustratos

50. Estructura
química
• Átomos de C, H,y O
Función
• Provee energía
• 4 Kcal / g de R-CHO
Clasificación
•Monosacárido: glucosa ( sangre),
galactosa( Glandulas
mamarias),fructosa
(frutas y miel de abeja)
•Disacárido: sacarosa( caña de
azúcar),lactosa(leche),maltosa( digestión)
•Polisacárido: almidón( tubérculos), celulosa
(fibra),glucógeno( reservorio)

51. Características
No son solubles en agua
Función
9 Kcal de energía por gramo de lípido
Tipos
-Simples: triglicéridos
-Compuestas: fosfolípidos y lipoproteínas
-Derivadas: colesterol

52. Estructura
química
Función
Clasificación
•Aminoácidos
•Enlaces peptídicos
•Componentes
estructurales
•Fuente de potencial
de energía ( 4 K cal)
•Esencial (9): no
sintetizan
•No esencial (11): si
sintetizan

57. Adenosina trifosfato (ATP).
La hidrolisis de un enlace de
anhídrido de ácido fosfórico
en el ATP libera energía
libre para las reacciones
biosinteticas, el movimiento
o transporte de materia
(derecha). El ATP se
regenera a través de la
destrucción exergonica de
los nutriente o a través dela
fotosíntesis (izquierda). A
diferencia de ADP, pobre en
energía.