El documento describe los biocatalizadores o enzimas. Las enzimas son proteínas producidas por las células que actúan como catalizadores para acelerar las reacciones químicas dentro de las células sin dañar a la célula. Las enzimas se unen específicamente a moléculas llamadas sustratos y los convierten en productos. Las enzimas pueden catalizar miles de millones de reacciones por minuto y son reutilizables. Factores como la temperatura, el pH y la concentración de sustrato afectan la

1. LOS BIOCATALIZADORES

2. Catalizadores
• Las células poseen
compuestos químicos que
controlan las reacciones que
ocurren en su interior.
• La sustancia que controla la
velocidad a la que ocurre una
reacción química sin que la
célula sufra daño alguno ni se
destruya se conoce como un
catalizador.
• Las enzimas son proteínas que
actúan como catalizadores en
las células.

3. Enzimas
• Hacen posibles las reacciones,
disminuyendo la cantidad de
energía de activación que se
necesita.
• Controlan la velocidad a la que
ocurre la reacción, para que la
energía se libere lentamente.
• Permiten que las reacciones
ocurran a unas temperaturas
que no hagan daño al
organismo.
¿Cuántas enzimas habrán en un
organismo?

4. Enzimas y sustratos
• La sustancia sobre la cual actúa una enzima se conoce como sustrato.
– El sustrato se convierte en uno o más productos nuevos.
• Las enzimas son reutilizables y cada una puede catalizar de 100 a
30,000,000 de reacciones por min.
• Pero, una enzima particular actúa solo sobre un sustrato específico.
– Cada enzima particular puede controlar solo un tipo de reacción.

5. La unión del sustrato produce un cambio conformacional
de la enzima hexoquinasa (cinasa), la cual es monomérica.
Substrato
de glucosa
Sitio de
enlace

6. PROPIEDADES GENERALES
• AUMENTAN LA VELOCIDAD DE REACCIÓN
– De 106 to 1012 veces vs sin enzima.
– Aún más rápido que los catalizadores químicos.
• CONDICIONES DE REACCIÓN
– Temperatura 25-40 oC (algunas hasta 75 oC)
– pH neutro (5-9), la mayoría 6.5 – 7.5
– Presión atmosférica normal
• CAPACIDAD DE REGULACIÓN
– Por concentración de sustrato
– Por concentración de enzima
– Por inhibidores competitivos (semejantes al sustrato)
– Por inhibidores no competitivos (modificación covalente de la enzima)
– Por regulación alostérica
• ALTA ESPECIFICIDAD DE REACCIÓN
– Interacción estereoespecífica con el sustrato
– No hay productos colaterales

8. ALTA
ESPECIFICIDAD
DE REACCIÓN
INTERACCIÓN
ESTEREO
ESPECÍFICA
CON SU
SUSTRATO

10. Enzimas y coenzimas
• Una enzima recibe el nombre del sustrato
sobre el cual actúa.
– A una parte del nombre del sustrato se
le añade el sufijo –asa. ¿Cuál será el
sustrato de una proteasa?
• En algunas reacciones, pequeñas
moléculas, llamadas coenzimas, se unen a
las enzimas para controlar las reacciones.
– Las coenzimas no son proteínas pero
no sufren cambios durante las
reacciones.
– Algunas vitaminas son coenzimas. B1,
B2, B6, K.
– Una reacción no ocurrirá si la
coenzima no está presente.

11. Los modelos de enzimas
• La forma y la estructura de una enzima determinan la reacción que
puede catalizar.
• La enzima se une al sustrato (S) mediante un área especial, el sitio
activo, para formar un complejo enzima-sustrato o E-S.
• En el sitio activo, la enzima y el sustrato se ajustan perfectamente.

12. • Modelo del ajuste
inducido.
• Modelo de la llave y la
cerradura.
Los modelos de enzimas

13. Las células regulan la cantidad y la actividad de
sus enzimas

14. Se realiza la
reacción
catalítica

15. Inhibición por retroalimentación

16. Los factores que afectan la actividad enzimática
• La temperatura (desnaturalización) (Ej: albúmina)

17. Los factores que afectan la actividad enzimática
 El pH
(desnaturalización)
(Ej: pepsina)
 La concentración del
sustrato
 Sustancias químicas
(inhibidores)

18. Coenzimas y Cofactores
Enzimáticos

19. ENZIMAS Y COENZIMAS
La capacidad catalítica de los enzimas está limitada por las
propiedades de los grupos funcionales de los aminoácidos del
Centro Activo
Acidos y Bases
Transferencia de H+
Nucleófilos
Transferencia de grupos
Cuando los cambios químicos no pueden ser producidos por
los resíduos de los aminoácidos, los enzimas actúan con la
cooperación de pequeñas moléculas orgánicas
o iones metálicos
COFACTORES ENZIMATICOS O COENZIMAS

20. COFACTORES ENZIMATICOS Y COENZIMAS
Cofactor enzimático: Componente no proteico que actúa
coordinadamente con un enzima para catalizar una reacción
bioquímica
HOLOENZIMA = APOENZIMA+COFACTOR
Molécula orgánica
COENZIMA
Ión metálico
Unido por enlace covalente
GRUPO PROSTETICO

21. Acido Pantoténico Acido Lipóico
Biocitina
Tiamina PP
N
NN
N
C
C
Co
Cobalamina
N
H
NAD/NADH+
N
N
O
O
FMN/FMNH2
GRUPOS FUNCIONALES DE COENZIMAS

22. CARACTERISTICAS GENERALES DE LOS COENZIMAS
1. Bajo peso molecular, similar al de los sustratos metabólicos
2. Termoestables
3. Se encuentran a baja concentración en las células
4. Pueden ser compartidos por muchos enzimas diferentes
5. Pueden modificarse y no recuperarse en la misma reacción: Cosustratos
6. Son heterociclos o ciclos con electrones muy móviles
7. Poseen una extraordinaria reactividad
8. En su mayoría son de origen vitamínico

23. CLASIFICACION DE COENZIMAS
1. CRITERIO NUTRICIONAL:
- Origen vitamínico
- Origen no vitamínico
2. CRITERIO FUNCIONAL:
- Coenzimas de transporte de grupos
- Coenzimas de transporte de electrones
3. CRITERIO ENZIMOLOGICO:
- Según el tipo de reacción en que participan

24. COENZIMAS Y VITAMINAS
Vitaminas: Sustancias orgánicas presentes en los alimentos
naturales,
que no pueden ser sintetizadas significativamente por el organismo
y que se requieren en pequeñas cantidades para el funcionamiento
metabólico
Vitaminas
liposolubles
Vitaminas
hidrosolubles
La mayor parte de coenzimas son
formas modificadas de vitaminas
hidrosolubles
Avitaminosis o
Enfermedades carenciales

25. COENZIMAS DE TRANSFERENCIA DE ELECTRONES
e-
e-
e-
e-

26. COENZIMAS DE TRANSFERENCIA DE GRUPOS

27. CARACTERISTICAS Y FUNCIONES DE
LOS PRINCIPALES COENZIMAS
COENZIMA
Coenzima A
Biocitina
Acido lipoico
Tiamina Pirofosfato
Piridoxal Fosfato
5´-desoxiadenosil
Cobalamina
Tetrametil hidrofolato
NAD+/NADH
NADP+/NADPH
FMN/FMNH2
FAD/FADH2
VITAMINA
Acido Pantoténico
Biotina (vit H)
---
Tiamina (vit B1)
Piridoxal (vit B6)
Cobalamina (vit B12)
Acido fólico
Niacina (vit B3)
Riboflavina (vit B2)
REACCIONES
Activación de acilos
Transferencia de acilos
Fijación de CO2/CO3H-
Carboxilación
Transferencia simultánea
de acilos y electrones
Rotura de enlaces C-C
Transaminaciones,
a-descarboxilaciones,
Racemizaciones
Reordenamientos inter-
moleculares
Transferencia de grupos C-
Transferencia de electrones
Transferencia de electrones
METABOLISMO
b-oxidación
Síntesis de ac. Grasos
Descarboxilación de aminoácidos
Carboxilasas: etapas iniciales de la
gluconeogénesis y síntesis de ác.
grasos
Descarboxilación de a-cetoácidos
Descarboxilación de a-cetoácidos
Transaminasas
Glucógeno fosforilasa
Mutasas
Biosíntesis de purinas
Inhibido por metotrexate
Transferencia de 1 electrón
Transferencia de 2 electrones

28. COFACTORES METALICOS
1. Presentan elevada concentración de carga positiva
2. Poseen valencias dirigidas: interacción con varios ligandos
3. Pueden existir en dos o más estados de valencia
4. Los más importantes cofactores son los metales de transición
N
N
N
N
Fe
CH
3
HOOC
HOOC
CH
3
H
3
C
H3C
Mn Co
Fe Cu
Zn Mo

29. COFACTORES METALICOS
METAL
(Valencia)
Mn (II)
Fe (III)
Co (III)
Cu (II)
Zn (II)
Mo (V)
Configuracion
3d5
3d5
3d6
3d9
3d10
4d1
Número de
coordinación
4
4
6
6
4
4 / 5
6 / 5
Estereoquímica
Tetraedro
Tetraedro
Octaedro
Octaedro
Tetraedro
Tetraedro
Bipiramide trigonal
Octaedro
Bipirámide trigonal
Ejemplo
Piruvato deshidrogenasa
Coenzimas Fe-S
Citocromos
Vitamina B12
Citocromos
Carboxipeptidasas
Polimerasas
Proteínas reguladoras
Nitrogenasa

32. Leonor Michelis y Maud Menten (1913)
Tiempo
Concent.

33. ECUACIÓN DE MICHAELIS-MENTEN
Vo = V max [S]
Km + [S]

34. Cinética enzimática en función de la
concentración de sustrato

35. Vmax
KM

36. 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 activida

37. Determinación Cuantitativa de la Cinética Enzimática
1. La reacción global
2. Procedimeinto analítico para determinar elS que desaparece o el P
que aparece
3. Sí el E requiere Cofactores (iónes o coenzimas)
4. La dependencia de la actividad enzimática con la [S] o se la KM del
S.
5. El pH óptimo
6. Un intervalo de temperatura en la que la E es estable y muestra
actividad elevada.

38. Actividad enzimática y variación del pH

39. 1 3 7 11 14
pH
Vo
Pepsina 1.5
Tripsina 7.7
Catalasa 7.6
Arginasa 9.7
Fumarasa 7.8
Ribonucleasa 7.8
Enzima pH óptimo
4 37 85
Temperatura oC)
Vo
10 50 100
Coenzima
Vo
10 30 50 70 100
Tiempo (min)
Vo

40. 1.0 Unidad de Actividad Enzimática (U):
La cantidad que transforma 1.0 mmol (10-6 M) de S /min,
a 25 0C, en las condiciones de medida óptima.
Actividad específica:
Es el no. de U de una E / mg de proteína.
Es decir: una medida de la pureza de la E.
Al purificarla, el valor llega a un máximo y es estable.
Número de recambio
No. de moléculas de S transformadas /unidad de tiempo,
por una molécula de E ( o por un solo sitio catalítico)
Enzima No. de Recambio
Anhidrasa carbónica 36 000 000
B-Amilasa 1 000 000
B-Galactosidasa 12 000
Fosfoglucomutasa 1 240

41. ¿Vmax?
¿KM?

45. Cuando:
Vo= Vmax Todos los sitios activos están
ocupados y no hay moléculas de E libre.
KM= [S] Sí... ½ Vmax
KM representa la cantidad de sustrato
necesaria para fijarse a la mitad de la E
disponible y producir la mitad de la Vmax
KM representa la concentración del sustrato
en una célula

46. Inhibidores
Reactivos químicos específicos que pueden
inhibir a la mayor parte de las enzimas.
INHIBIDORES
Irreversibles
Reversibles

47. Inhibidor Irreversible
• Inhibición permanente
• Unión irreversible por medio de enlaces covalentes.
• Modificaciones químicas de los gps. catalíticos.
• Modificada la enzima, está siempre inhibida.
Para distinguirlo de los reversible se someten a
diálisis y si no se separan enzima e inhibidor, éste es
permanente.

48. El inhibidor NO se une al sitio activo
Inhibición No Competitiva
NO se puede revertir con un exceso de sustrato

49. Inhibición acompetitiva
I
El inhibidor se une a una SUBUNIDAD reguladora
La subunidad catalítica
une al sustrato y
cataliza la reacción