BIOQUÍMICABIOQUÍMICA

Dr. Héctor Guzmán GallardoDr. Héctor Guzmán Gallardo

ENZIMASENZIMAS

El nombre de enzima fue propuesto por el fisiólogo El nombre de enzima fue propuesto por el fisiólogo alemán Wilhentm Kuhne en 1867, deriva del griego alemán Wilhentm Kuhne en 1867, deriva del griego “enzyme”“enzyme” que significa que significa “en fermento”.“en fermento”.

Moléculas de proteína que tienen la capacidad de Moléculas de proteína que tienen la capacidad de facilitar y acelerar las reacciones químicas que facilitar y acelerar las reacciones químicas que tienen lugar en los seres vivos, disminuyendo el tienen lugar en los seres vivos, disminuyendo el nivel de nivel de energía de activaciónenergía de activación, propia de la , propia de la reacción.reacción.

CaracterísticasCaracterísticas Catalizadores.Catalizadores. Reducen la barrera energética de ciertas reacciones Reducen la barrera energética de ciertas reacciones

químicas.químicas. Influyen solo en la velocidad de la reacción, sin alterar el Influyen solo en la velocidad de la reacción, sin alterar el

estado de equilibrio.estado de equilibrio. Forman un complejo reversible con el sustrato. Cuando Forman un complejo reversible con el sustrato. Cuando

los productos se liberan, la enzima vuelve a unirse con los productos se liberan, la enzima vuelve a unirse con un nuevo substrato.un nuevo substrato.

Son específicos.Son específicos. Deficiencias en la función enzimática causan patologías.Deficiencias en la función enzimática causan patologías. En la actualidad se han identificado 2000 tipos de En la actualidad se han identificado 2000 tipos de

enzimas.enzimas.

Química de las enzimasQuímica de las enzimas

Compuesta por el Compuesta por el CC – – H H –– O O –– N. N. Se desnaturalizan por acción del calor y Se desnaturalizan por acción del calor y

ácidos fuertes.ácidos fuertes. Solubles en agua y solución salina.Solubles en agua y solución salina. Insolubles en alcohol.Insolubles en alcohol.

Partes del sistema enzimáticoPartes del sistema enzimático SUBSTRATO, sustancia sobre la cual actúa una enzima.SUBSTRATO, sustancia sobre la cual actúa una enzima. PRODUCTO, sustancia producida por la acción enzimática.PRODUCTO, sustancia producida por la acción enzimática.

E + S = PE + S = P GRUPO PROSTÉTICO, pequeño compuesto orgánico, unido a la GRUPO PROSTÉTICO, pequeño compuesto orgánico, unido a la

proteína enzimática, y necesario para la acción de esta.proteína enzimática, y necesario para la acción de esta. COENZIMA, unido a la proteína enzimática y fácil de disociar.COENZIMA, unido a la proteína enzimática y fácil de disociar. APOENZIMA, porción proteínica de la enzima.APOENZIMA, porción proteínica de la enzima. HOLOENZIMA, estructura formada por G.P. y COENZIMA.HOLOENZIMA, estructura formada por G.P. y COENZIMA.

Prot. Enzimática + G.P. (No disociación)

Prot. Enzimática + CO. (Disociación)

HOLOENZIMA

““Como los G.P. y CO. son estables al calor, se pueden separar de Como los G.P. y CO. son estables al calor, se pueden separar de la Apoenzima mediante la desnaturalización térmica de las la Apoenzima mediante la desnaturalización térmica de las proteínas.”proteínas.”

Naturaleza de la acción enzimáticaNaturaleza de la acción enzimática

Algunas reacciones, aunque posibles en teoría, en Algunas reacciones, aunque posibles en teoría, en realidad no se inician hasta no recibir un “empujón” realidad no se inician hasta no recibir un “empujón” (en termodinámica, se llama energía de activación).(en termodinámica, se llama energía de activación).

En las reacciones químicas, el empujón se debe a En las reacciones químicas, el empujón se debe a un agente catalítico y a una enzima en las un agente catalítico y a una enzima en las reacciones biológicas.reacciones biológicas.

No dependen del catalizador que una reacción No dependen del catalizador que una reacción pueda ocurrir o no.pueda ocurrir o no.

El catalizador o enzima solo suministra la energía El catalizador o enzima solo suministra la energía inicial que permite que la reacción se produzca mas inicial que permite que la reacción se produzca mas rápidamente o en condiciones menos drásticas.rápidamente o en condiciones menos drásticas.

Complejo enzima - substratoComplejo enzima - substrato

Las enzimas cumple las funciones de Las enzimas cumple las funciones de catalizadores en transformaciones químicas catalizadores en transformaciones químicas de un substrato, se une y forma complejo de un substrato, se une y forma complejo E+S.E+S.

La unión se rompe por presión o acción sobre La unión se rompe por presión o acción sobre el enlace.el enlace.

Se disocia la reacción y la enzima actúa sobre Se disocia la reacción y la enzima actúa sobre otra molécula substrato.otra molécula substrato.

No se consumen en la reacción, pudiendo No se consumen en la reacción, pudiendo actuar una y otra vez.actuar una y otra vez.

ESPECIFICIDAD DE LA ACCIÓN ENZIMÁTICAESPECIFICIDAD DE LA ACCIÓN ENZIMÁTICA Son especificas y actúan en determinadas sustancias.Son especificas y actúan en determinadas sustancias. Enzima actúa sobre cierto substrato, no acepta moléculas relacionadas o Enzima actúa sobre cierto substrato, no acepta moléculas relacionadas o

de forma distinta.de forma distinta.

LipLipasaasa – Lípidos – Lípidos

UreUreasaasa – Urea – Urea

Pepsinas – ProteínasPepsinas – Proteínas

PROCESOS FUND. PARA LA ACT. CATALÍTICAPROCESOS FUND. PARA LA ACT. CATALÍTICA Foco de fijación, proceso de unión E+SFoco de fijación, proceso de unión E+S Foco o centro activo, sitio especifico donde tiene lugar la acción Foco o centro activo, sitio especifico donde tiene lugar la acción

enzimáticaenzimática

Responsable directo de la transformación química del substrato.Responsable directo de la transformación química del substrato.

““Estos procesos no siempre están físicamente separados sobre la Estos procesos no siempre están físicamente separados sobre la enzima. El foco activo tiene propiedades de fijación del substrato para la enzima. El foco activo tiene propiedades de fijación del substrato para la función catalítica”función catalítica”

TIPO DE TIPO DE ALIMENTOALIMENTO

CENTRO CENTRO ACTIVOACTIVO ENZIMAENZIMA SUBSTRATOSUBSTRATO PRODUCTOPRODUCTO

CarbohidratosCarbohidratos Boca Boca (saliva)(saliva) PtialinaPtialina PolisacáridoPolisacárido MaltosaMaltosa

ProteínasProteínasEstómago Estómago

(jugo (jugo gástrico)gástrico)

PepsinaPepsina ProteínasProteínas PolipéptidosPolipéptidos

LípidosLípidosEstómago Estómago

(jugo (jugo gástrico)gástrico)

LipasaLipasa GrasaGrasa Ac. grasoAc. graso

CarbohidratosCarbohidratos Jugo Jugo intestinalintestinal SacarasaSacarasa SacarosaSacarosa GlucosaGlucosa

ACTIVADORESACTIVADORES Iones inorgánicos específicos.Iones inorgánicos específicos. Permiten atraer el substrato al centro activo.Permiten atraer el substrato al centro activo. Utilizados con frecuencia iones de Fe, Cu, Mn, Mg, Utilizados con frecuencia iones de Fe, Cu, Mn, Mg,

Co, Zn.Co, Zn. Solo un ión para determinada enzima.Solo un ión para determinada enzima.

INHIBIDORESINHIBIDORES Limitan o interfieren actividad enzimática.Limitan o interfieren actividad enzimática. No permiten formación E+S (formación de No permiten formación E+S (formación de

antagonismo metabólico).antagonismo metabólico). Principales Ag, Hg, Pb.Principales Ag, Hg, Pb.

““TODO LO PUEDO EN CRISTO QUE ME TODO LO PUEDO EN CRISTO QUE ME FORTALECE”FORTALECE”

Fil. 4:13Fil. 4:13

““LOS SUEÑOS SON HERMOSOS… Y LOS SUEÑOS SON HERMOSOS… Y MUCHO MAS HERMOSO… ES LUCHAR MUCHO MAS HERMOSO… ES LUCHAR

POR LOS SUEÑOS…”POR LOS SUEÑOS…”

Preenzimas(Cimógenos, Proenzimas)

Variedad inactiva de enzimas cuando se sintetizan.

Al activarse, pierden parte de su molécula proteínica y bloquea activadores catalíticos.

Quizás este mecanismo evite que la enzima se active en el lugar o momento inadecuado.

Isoenzimas

Existen diversas formas de enzima con actividad o función similar.

La deshidrogenasa de lactato formada por proporciones diversas de las dos cadenas básicas.

músculo estriado >>> predomina (M)músculo cardiaco >>> predomina (H)

Pueden presentarse cinco enzimas diferentes: M4; M3H; M2H2; MH3; H4

Conclusión

Las distintas variedades pueden distinguirse a partir de sus propiedades electroforéticas catalíticas.

“A veces es posible identificar los tejidos que han sufrido lesiones, por el tipo de isoenzimas que pasan a la sangre”

“Es decir, la identificación de cierta variedad de deshidrogenasa de lactato en la sangre, puede ayudar a establecer el diagnostico de la enfermedad que sufre el paciente.”

Efectos de ciertos factores sobre la velocidad de la reacción enzimática

Concentración de la enzimas– Velocidad de la reacción enzimática es proporcional a

la concentración de enzimas presentes.– A mayor concentración de enzimas, mas rápida la

reacción.

Concentración de substrato– Al aumentar la concentración del substrato ante la

cantidad constante de enzimas, la velocidad aumenta pero luego disminuye y se estabiliza en un valor máximo.

– A partir de entonces se dice que la enzima esta saturada de substrato.

Efectos de ciertos factores sobre la velocidad de la reacción enzimática

Temperatura– La velocidad de cualquier reacción química aumenta con la

temperatura, igual que la reacción enzimática.– Aumentar temperatura, igual velocidad, hasta un máximo (tmp.

opt. 37ºC)– Disminuye a consecuencia de desnaturalización de la enzima por

el calor.

pH– La velocidad de la reacción enzimática llega a un punto máximo

(pH optimo)– pH en aumento, velocidad disminuye.– Puede desnaturalizar o inactivar por completo las enzimas.

VR

C. enzimas

VR

C. substrato

Enzimasaturada

37ºC

70ºC

Enzimadesnaturalizada

VALOR DIAGNOSTICO Y PRONOSTICO

BAJO ELEVADO

LIPASA E. HEPATICAS PANCREATITIS

AMILASA E. HEPATICAS

OBST. INTESTINAL, DIABETES, PANCREATITIS

COLINESTERASAE. HEPATICAS, ANEMIAS

SIND. NEFROTICO

FOSFATA ACIDACARCINOMA PROSTATICO

T.G.O. E. CARDIACAS

T.G.P. E. HEPATICAS

TRIPSINAINDICADOR + SENSIBLE

E. AGUDAS

LIPIDOS O GRASASCaracterísticas

Compuestos orgánicos. Sustancias de alto poder energético y calórico. Compuesto de C–H–O y algunas variedades (N y P). Grasas suministran 2 veces mas energía que los

carbohidratos (aprox. 9Kcal/g). Organismos utilizan de preferencia carbohidratos como

combustible primario. Insoluble en agua; solubles en éter y cloroformo. Consumo excesivo de grasas con fines energéticos

presentan alteraciones en el metabolismo. Ac. grasos: parte fundamental, estructura de lípidos sirven

como vehiculo a las vitaminas A, D, E. Producen ahorro de proteínas y desempeñan un papel

plástico. Protegen a organismos contra enfriamiento.

Digestión y Absorción Las enzimas deben catalizar reacciones a pH

diferente y como son hidrosolubles les resulta difícil actuar sobre substrato liposolubles.

Las sales biliares (agentes emulsificantes (lipoproteínas) ayudan considerablemente en este proceso de digestión y absorción). Para la absorción optima de vitaminas (liposolubles) se requieren presencia de sales biliares y condiciones satisfactorias de absorción de grasas.

DistribuciónDistribución ÓrganosÓrganos (variable)(variable) CerebroCerebro 10 – 15% aprox.10 – 15% aprox. T. sanguíneoT. sanguíneo 1%1% HígadoHígado 5 – 20%5 – 20% T. óseoT. óseo escasoescaso FosfolípidosFosfolípidos concentración > tejidosconcentración > tejidos T. adiposoT. adiposo 10% del peso corporal10% del peso corporal Estado normalEstado normal 10% peso corporal (nutrición)10% peso corporal (nutrición)

BazoBazo Acumulación – aumento = LípidosAcumulación – aumento = Lípidos HígadoHígado

HuesosHuesos

ClasificaciónClasificación

1)1) Lípidos simplesLípidos simples1)1) GrasasGrasas

2)2) CeraCera

2)2) Lípidos compuestosLípidos compuestos1)1) FosfolípidosFosfolípidos

2)2) GlucolìpidosGlucolìpidos

3)3) LipoproteínasLipoproteínas

3)3) EsteroidesEsteroides1)1) EsteroidesEsteroides

2)2) Ácidos BiliaresÁcidos Biliares

Lípidos simples - GrasasLípidos simples - Grasas Glicéridos.Glicéridos. Molécula grasa.Molécula grasa.

Esterificada con 3 ácidos grasos (cadena recta).Esterificada con 3 ácidos grasos (cadena recta). Insolubles en agua.Insolubles en agua. Solubles solventes organico.Solubles solventes organico. Las grasas líquidas a temperatura ambiente se llaman Las grasas líquidas a temperatura ambiente se llaman aceites aceites

(vegetales).(vegetales). Las grasas sólidas constituyen parte importante de la ingestión de Las grasas sólidas constituyen parte importante de la ingestión de

grasas animales.grasas animales.

Glicerina es solubleGlicerina es soluble H2OH2O

Insoluble – solventes orgánicosInsoluble – solventes orgánicos

Lípidos simples - CerasLípidos simples - Ceras

Son esteres de acido grasos con alcoholes Son esteres de acido grasos con alcoholes distintos de glicerina.distintos de glicerina.

Punto de fusión elevado, duros y resistentes a los Punto de fusión elevado, duros y resistentes a los agentes químicos y bacterianos.agentes químicos y bacterianos.

En el plasma sanguíneo (palmitato de colesterilo)En el plasma sanguíneo (palmitato de colesterilo)

Lípidos compuestosLípidos compuestos

Componentes principales membranas Componentes principales membranas biológicas.biológicas.

Formados C – H – O y N – PFormados C – H – O y N – P– Fosfolípidos: Glicerina y ácidos grasosFosfolípidos: Glicerina y ácidos grasos

Ácido fosfórico y base Ácido fosfórico y base nitrogenadanitrogenada

• Compuestos primarios: Ácido fosfatídico.Compuestos primarios: Ácido fosfatídico.• Concentración > otros lípidos, todos los lípidos, Concentración > otros lípidos, todos los lípidos,

excepto T. adiposo (debido a diversas funciones).excepto T. adiposo (debido a diversas funciones).

Lípidos compuestosLípidos compuestosfuncionesfunciones

Componentes estructurales.Componentes estructurales.

Coagulación de la sangre (Ácido aminado).Coagulación de la sangre (Ácido aminado).

Transporte de lípidos (sangre)Transporte de lípidos (sangre)

LECITINASLECITINAS• Glicerol, ácidos grasos, a. fosf., clina (BN)Glicerol, ácidos grasos, a. fosf., clina (BN)• Constituyente fundamental de las todas las célulasConstituyente fundamental de las todas las células• Imp. metabolismo grasas (hígado)Imp. metabolismo grasas (hígado)• Comerciantes (dulces, chocolates)Comerciantes (dulces, chocolates)

CEFALINASCEFALINAS• Semejantes a lecitinas, contienen un aminoácido (etanolamina) en base Semejantes a lecitinas, contienen un aminoácido (etanolamina) en base

nitrogenada.nitrogenada.• Se encuentran en tejido nervioso.Se encuentran en tejido nervioso.• Relacionadas con las fases de coagulación.Relacionadas con las fases de coagulación.

ESFINGOMIELINA: ESFINGOMIELINA: colina y esfingosinacolina y esfingosina• Formados: fosforicolina – esfingosinaFormados: fosforicolina – esfingosina• T. nervioso – cerebroT. nervioso – cerebro

GLUCOLIPIDOSGLUCOLIPIDOS• Contienen un carbohidrato en su molecula.Contienen un carbohidrato en su molecula.• Cerebrósidos: son esfingoglucolípidos contienen azúcares Cerebrósidos: son esfingoglucolípidos contienen azúcares

(galactosa)(galactosa)• Sustancia blanca cerebro y vainas de mielia de los nervios.Sustancia blanca cerebro y vainas de mielia de los nervios.

LIPOPROTEÍNASLIPOPROTEÍNAS• Lípidos combinados – porción proteínica.Lípidos combinados – porción proteínica.• Intervienen transporte de lípidos.Intervienen transporte de lípidos.• Actúan sobre membranas y componentes intracelulares. (núcleo Actúan sobre membranas y componentes intracelulares. (núcleo

– mitocondrias)– mitocondrias)

ESTEROIDESESTEROIDES

Vitaminas, hormonas, fármacos, venenos, ácidos Vitaminas, hormonas, fármacos, venenos, ácidos biliares, esteroles, poseen su estructura (con dif. biliares, esteroles, poseen su estructura (con dif. prop. fisiológicas).prop. fisiológicas).

ESTEROLES: elevado peso molecularESTEROLES: elevado peso molecular– Principal (colesterol) que interviene en la Principal (colesterol) que interviene en la

arteroesclerosis o endurecimiento de arterias.arteroesclerosis o endurecimiento de arterias.

A. BILLAR:A. BILLAR:– Importantes en la absorción y digestión de lípidos y sus Importantes en la absorción y digestión de lípidos y sus

productos de hidrólisis.productos de hidrólisis.