UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAN

ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE TECNOLOGA MDICA

ENZIMAS

TRABAJO MONOGRFICOPRESENTADO POR:

VSQUEZ FERNNDEZVERNICA VSQUEZ NEZ LESLY REYES VILCHES SALLY CUBAS QUIROZ CINDY NADIA VERA VERNAL SANDRA NEIRA RODAS ROSITA

JAN PER2014

En primer lugar gracias a dios que nos da la vida, la fuerza para seguir adelante y la fuerza para levantarnos de las cadas que provocan nuestros errores, en segundo lugar gracias a nuestra familia por el apoyo que nos cada da, finalmente gracias a los amigos y todas las personas especiales en la vida de cada uno de los integrantes de este grupo, personas que hacen que la vida siga teniendo sentido.

NDICE

INTRODUCCINAl igual que las disciplinas experimentales que han surgido como rama comn que es la biologa, tiene una historia propia construida a travs de observaciones, experiencias, pruebas y teoras. Se inici con el estudio de los procesos de fermentacin y de putrefaccin y Antoine-Laurent Lavoisier (1743- 1794) fue el primero en plantear sobre bases cuantitativas el proceso de la fermentacin alcohlica al observar una relacin entre cantidad de azcar presente y productos formados durante el proceso. Sostuvo que la fermentacin poda ser considerada como una reaccin qumica cualquiera. No obstante Pasteur demostr pronto que los procesos de putrefaccin y fermentacin eran provocados por la presencia de bacterias y levadura.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE JANLey de creacin n 29304Resolucin de funcionamiento n 647-2011- CONAFU

MARCO TERICO

CAPITULO I

CAPITULO IENZIMOLOGA

1.1 Enzimologa1.1.1 Evolucin de la enzimologaSi bien algunos qumicos consideraron esos procesos como metamorfosis de sustancias que provocaban excitaciones en otras que estaban cerca de ellas, esta cuestin fue, como ya se ha dicho, definitivamente resuelta por Buchner hacia finales del siglo XIX; exprimiendo masas celulares de Saccharomyces cerevisie obtuvo un lquido sin clulas, capaz de producir la mismas reacciones qumicas que se obtenan utilizando la suspensin de clulas, es decir, la transformacin del azcar en alcohol y anhdrido carbnico. Por tanto, de la levadura se poda extraer una sustancia capaz de regular un proceso qumico concreto.Esto obligo a replantear las investigaciones contrarias a la teora de que el proceso digestivo fuese debido a la trituracin de las sustancias digeridas hasta el punto de reducirlas a partculas lo suficientemente finas para poder ser asimiladas. En efecto, en el siglo XVIII R. A de Reaumur (1683- 1757) haciendo ingerir a un halcn una cpsula de hierro agujereada, que contena alimento, observ que este qued completamente disuelto por los jugos gstricos y que, por tanto, no era, molturado de modo mecnico por la robusta musculatura del robusto animal, pues la cpsula quedo intacta.Ms adelante se constat que el almidn era degradado a monosacrido y disacrido por la accin del jugo salival (ptialina) y se describi la presencia de la pepsina en el jugo gstrico. Posteriormente, fueron aisladas sustancias de carcter fermentativo a partir de numerosas especies vegetales. Se observ que el extracto de algunas races tena capacidad para modificar el color azul de determinadas sustancias y que el extracto de trigo era capaz de transformar el almidn en disacridos y dextrina.La va para el estudio de esas sustancias estaba ya abierta. Jons Jacob Berzelius (1779 1848) interpreto su accin como si se tratase de unos catalizadores que favorecan determinada reaccin qumica sin ser destruidos y sin aparecer en los productos finales. Richard Kuhne (1900-1967) fue el primero en dar a tales sustancias el nombre enzimas, tomado del griego, que significa literalmente "en la levadura".1.1.2 Las enzimas1.1.2.1 la enzima como unidad fundamental de vidaCada clula y cada tejido tienen su actividad propia, lo que comporta continuos cambios en su estado bioqumico, en la base de la cual estn las enzimas, que tienen el poder de catalizar, facilitar, y agilizar determinados procesos sintticos y analticos. Los propios genes son reguladores de la produccin de las enzimas; por tanto, genes y enzimas pueden considerados como las unidades fundamentales de la vida.Este concepto poco difundido casi hasta el siglo XX, se ha desarrollado y concretado cada vez ms, y constituye un componente esencial de diversas disciplinas: la microbiologa, la fisiologa, la bioqumica, la inmunologa y la taxonoma, formando adems parte del campo aplicado, en gran variedad de industrias. El rasgo particular de las enzimas es que pueden catalizar procesos qumicos a baja temperatura, compatible con la propia vida, sin el empleo de sustancias lesivas para los tejidos. La vida es, en sntesis, una cadena de procesos enzimticos, desde aquellos que tienen por sustratos los materiales ms simples, como el agua (H2O) y el anhdrido carbnico (CO2), presentes en los vegetales para la formacin de hidratos de carbono, hasta los ms complicados que utilizan sustratos muy complejos.La formacin de los prtidos, los glcidos y los lpidos es un ejemplo tpico: Son a la vez degradados y reconstruidos por otras reacciones enzimticas, produciendo energa a una velocidad adecuada para el organismo, sin el gasto energtico que exigen los mtodos qumicos de laboratorio.1.1.3 Importancia biomdica de las enzimasSin enzimas, no sera posible la vida que conocemos. Igual que la biocatlisis que regula la velocidad a la cual tienen lugar los procesos fisiolgicos, las enzimas llevan a cabo funciones definitivas relacionadas con salud y la enfermedad. En tanto que, en la salud todos los procesos fisiolgicos ocurren de una manera ordenada y se conserva la homeostasis, durante los estados patolgicos, esta ltima puede ser perturbada de manera profunda. Por ejemplo, el dao tisular grave que caracteriza a la cirrosis heptica puede deteriorar de manera notable la propiedad de las clulas para producir enzimas que catalizan procesos metablicos claves como la sntesis de urea.La incapacidad celular para convertir el amoniaco txico a urea no txica es seguida por intoxicacin con amoniaco y por ultimo coma heptico. Un conjunto de enfermedades genticas raras, pero con frecuencia debilitantes y a menudo mortales, proporciona otros ejemplos dramticos de las drsticas consecuencias fisiolgicas que pueden seguir al deterioro de la actividad enzimtica, inclusive de una sola enzima.Despus del dao tisular grave (por ejemplo, infarto del miocardio o pulmonar, trituracin de un miembro) o siguiendo a multiplicacin celular descontrolada (por ejemplo, carcinomaprosttico), las enzimas propias de tejidos especficos pasan a la sangre. Por lo tanto, la determinacin de estas enzimas intracelulares en el suero sanguneo proporciona a los mdicosinformacin valiosa para el diagnstico y el pronstico.

1.2.4 Caractersticas de las enzimasDesde el punto de vista qumico, las enzimas estn formadas de carbono (C), Hidrgeno (H), oxigeno (O), Nitrgeno (Ni), y Azufre (S) combinados, pero siempre con peso molecular bastante elevado y comn propiedades catalticasespecficas. Su importancia es tal que puede considerarse la vida como un "orden sistemtico de enzimas funcionales". Cuando este orden y su sistema funcional son alterados de algn modo, cada organismo sufre ms o menos gravemente y el trastorno puede ser motivado tanto por la falta de accin como por un exceso de actividad de enzima.Las enzimas son catalizadores de naturaleza protenica que regulan la velocidad a la cual se realizan los procesos fisiolgicos, producidos por los organismos vivos. En consecuencia, las deficiencias en la funcinenzimtica causan patologas.Las enzimas, en los sistemas biolgicos constituyen las bases de las complejas y variadas reacciones que caracterizan los fenmenos vitales. La fijacin de la energa solar y la sntesis de sustancias alimenticias llevadas a cabo por los vegetales dependen de las enzimas presentes en las plantas. Los animales, a su vez, estn dotados de las enzimas que les permiten aprovechar los alimentos con fines energticos o estructurales; las funciones del metabolismo interno y de la vida de relacin, como la locomocin, la excitabilidad, la irritabilidad, la divisin celular, la reproduccin, etc. Estn regidas por la actividad de innumerables enzimas responsables de que las reacciones se lleven a cabo en condiciones favorables para el individuo, sin liberaciones bruscas de energa a temperaturas fijas en un medio de pH, concentracin salina, etc.; prcticamente constante.A diferencia de un catalizador inorgnico que interviene en numerosas reacciones las enzimas producidas por los organismos vivos habitualmente solo catalizan un tipo de reaccin o solo una reaccin determinada; la especificidad de las enzimas es tan marcadas que en general actan exclusivamente sobre sustancias que tienen una configuracin precisa; por ejemplo, si solo atacan a los aminocidos que tienen su carbono a , asimtrico, con estructura L-, no muestran la menor actividad sobre formas idnticas de dichos aminocidos, pero que sean del tipo D-.En los sistemas biolgicos se llevan a cabo diversas reacciones a partir de la misma sustancia; por ejemplo algunos microorganismos convierten la glucosa en alcohol y bixido de carbono, al paso que otros grmenes la convierten en cido lctico o cido pirvico o acetaldehdo. Esto quiere decir que la glucosa puede descomponerse en distintos productos y aunque todas las posibilidades son tericas y prcticamente posibles la presencia de ciertas enzimas favorece uno de los caminos que llevan a la acumulacin de determinados compuestos.Las enzimas, por lo tanto, se consideran como catalizadores altamente especficos que:Modifican la velocidad de los cambios promovidos por ellas.Determinan que sustancias particulares, de preferencia a otras distintas son las que van a sufrir los cambios.Impulsan dentro de los distintos cambios posibles que pueda seguir una sustancia, cul de ellos en especial, ser el utilizado.Las enzimas representan las sustancias encargadas de graduar la velocidad de una reaccin determinada en el interior de las clulas; como en las diversas clulas se realizan infinidad de reacciones, ya que en una de ellas se encuentran varios miles de sustancias, se deduce, tambin, la presencia de varios miles de enzimas. Es posible, por lo tanto, que la mayor parte de esta estructura protenica celular est formada por enzimas, encargadas de las diversas funciones de sntesis, degradacin, oxidacin, etc. caractersticas de la actividad vital de los distintos organismos.1.2.5 La estructura enzimticaPor su estructura y composicin qumica puede afirmarse que el origen de las enzimas est vinculando al origen de las sustancias proteicas. Al hablar del origen de la vida se ha citado el xito de los experimentos realizados en el laboratorio para la produccin de aminocidos; estos aminocidos son los que precisamente constituyen la base del edificio proteico. Tambin en el laboratorio se ha intentado la sntesis de protenas a partir de aminocidos.La sede de las enzimas es el citoplasma. Los cloroplastos vegetales contienen una amplia gama enzimas encargadas de la funcin cloroflica, proceso que a travs de reacciones qumicas complejas y encadenadas transforman compuestos inorgnicos, como el agua, y el anhdrido carbnico, en sustancias complejas adecuadas para ser entre otras cosas el alimento fundamental de los animales.En las mitocondrias existe un sistema de transporte de electrones que determinan importantes fenmenos de xido reduccin, durante los cuales se forman notables cantidades de ATP, que es un compuesto altamente energtico del que depende la mayor parte de metabolismo, y coma, por tanto el trabajo de las clulas; en las mitocondrias se produce el metabolismo enzimtico de los cidos grasos, los cuales son en parte elaborados tambin en el citoplasma.En los ribosomas tiene lugar concretamente todas las sntesis de las sustancias proteicas, mientras que en los lisosomas se producen enzimas hidrolticos cuya misin escindir, con la intervencin del agua, molculas grandes en otras menores, que pueden a su vez ser utilizadas por las clulas; en cambio, las enzimas glucolticos estn difundidas en el citoplasma.La localizacin de las sedes de las distintas operaciones enzimticas antes mencionadas ha sido posible a travs del sistema de ruptura de las clulas y de la separacin de los distintos componentes mediante centrifugacin diferencial del homogeneizado de estas la ruptura celular y la subdivisin de los componentes subcelulares se realizan actualmente utilizando los tejidos, por ejemplo con saltos bruscos desde temperaturas inferiores a 0 C hasta temperaturas ms elevadas con cambios de presin osmtica o mediante ultrasonidos.

CAPITULO II

2.1 Naturaleza qumica de las enzimasExisten numerosas razones para afirmar que las enzimas son protenas. Las ms importantes son las siguientes:El anlisis de las enzimas obtenidas en forma ms pura, cristalizada, demuestra que son protenas.Las enzimas son inactivadas a altas temperaturas y, en general, la cintica de la desnaturalizacin trmica de las enzimas da resultados muy parecidos a los de la desnaturalizacin trmica de las protenas; por ejemplo el Q10 de la mayora de las reacciones qumicas es de 2 a 3, y, en el casode las enzimas, a temperaturas elevadas, alrededor de 60 a 70 C, la actividad neta aumenta varios cientos, como sucede con la velocidad de la desnaturalizacin trmica de las protenas.Las enzimas son activadas en una zona muy restringida de pH, y presenta un punto ptimo de pH donde su actividad es mayor. Las protenas en su punto isoelctrico, muestran propiedades parecidas desde el punto de vista de viscosidad, solubilidad, difusin, etc., que resulta del todo similares a las propiedades de este tipo que muestran las enzimas.Todos los agentes que desnaturalizan a las protenas tambin destruyen o inactivan a las enzimas, ya sea el calor, los cidos fuertes, o los metales pesados que pueden combinarse con ellas.Los problemas de solubilidad y de precipitacin son comunes a las protenas y las enzimas; en general, son solubles en agua o soluciones salinas, insolubles en alcohol, precipitan con determinadas concentraciones de sales neutras, etc.

2.2 Composicin qumica de las enzimasLos conocimientos sobre la composicin qumica de las enzimas constituyeron materia de numerosas controversias hasta 1926, cuando J.B Sumner (1887-1955) consigui cristalizar la ureasa, enzima que transforma la urea en anhdrido carbnico y amoniaco, y demostrar que era una sustancia proteica.A, partir de entonces fueron aisladas otras enzimas en forma pura, cristalina, y el anlisis demostraba siempre la presencia de una protena, simple o conjugada. Cuando los anlisis qumicos demuestran que la enzima es una protena conjugada, pueden distinguirse en ella dos partes bien diferenciadas:El grupo prosteico (Coenzima) y la protena (Apoenzima).En algunas enzimas oxidantes fue observada la presencia de la cromoprotenas, en las cuales el grupo prostticoest representado por un compuesto que contiene Fe y otro elemento, el cual desempea un papel importante en la combinacin de la protena con el sustrato; otras veces este grupo prosttico es derivada de vitaminas (como la vitamina B); 4en muchos casos resulta fcil de separar de la molcula proteica. No obstante una vez separadas, las dos unidades no muestran actividad enzimtica; por tanto el grupo proteico (coenzima) y el grupo proteico (Apoenzima) han de estar ntimamente ligados entre s para ser operativos. Por consiguiente, de las enzimas pueden distinguirse los formados por:Solo protenas, que difieren entre s por la secuencia con que los aminocidos estn combinados, como la ureasa y las enzimas digestivas (la pepsina y la tripsina)Los conjugados, separados en dos entidades qumicas bien definidas: la coenzima y la apoenzima.Despus del descubrimiento de Sumner, el nmero de las enzimas y el estudio de sus actividades qumicas proporcionaron un notable impulso en la enzimologa, y la gran cantidad de las enzimas que rpidamente se acumulaban determinaron la necesidad de utilizar una clasificacin o nomenclatura para evitar errores y facilitar la comprensin de futuros investigadores.2.3 Nomenclatura y clasificacin de las enzimasCien aos atrs solo se conocan enzimas, muchas de estas, catalizaban la hidrlisis de enlaces covalentes. Algunas enzimas, de manera especial las que fueron descubiertas en un principio, recibieron nombres ligados ms bien a su sitio de procedencia anatmica que no siguen ninguna regla ni sistema; tal es el caso de la ptialina de la saliva, que ataca al almidn de la pepsina del estmago y de la tripsina del pncreas, que atacan protenas; de la renina, que coagula la leche; de la papana, enzima proteoltica que se encuentra en la papaya y de las catepsinas, tambin proteasas, que se encuentran en las clulas. Las enzimas relacionadas con la coagulacin de la sangre, como son la trombina, la plasmina, el plasmingeno, etc. reciben tambin nombres sistematizados.Al descubrir nuevas enzimas y proceder a su caracterizacin estricta se aplicaron reglas de nomenclatura basadas en el nombre del sustrato atacado, o en el tipo general de sustrato, o en la reaccin catalizada y se ha aadido convencionalmente, la terminacin -asa. Por ejemplo: las lipasas (hidrolizan lpidos o grasas), las amilasas (hidrolizan almidn), las proteasas (hidrolizan protenas), las esterasas (basado en la unin general de tipo ster presentes en muchas sustancias), colesterol estrerasa (si la esterasa es especfica de los esteres de colesterol) y acetilcolina esterasa (si la esterasa de la acetilcolina). Otros ejemplos: Las fosfatasas son enzimas que atacan las uniones ster, pero en este caso, toman su nombre del grupo vecino a la unin que van a atacar, de manera que se denominan fosfatasas (cuando quitan una molcula de mono fosfato), piro fosfatasas (cuando quitan el cido fosfrico como esteres dobles (pirofosfatos), o triples, etc.).De la misma manera, las carbohidrasas se denominan as genricamente, pero pueden comprender enzimas con nombres proveniente del sustrato particular sobre el que actan como la amilasa que ataca al almidn y la celulosa que acta sobre la celulosa y, en otras ocasiones, se denominan de acuerdo con la unin atacada, como la b -glucosidasa que acta sobre las uniones b -glucosdicas. Los ejemplos se pueden extender a todos los terrenos de la actividad enzimtica, como en las enzimas proteolticas, las fosforilasas, las nucleasas, etc.Esta manera de llamarlas, se demostr que era inadecuada porque al descubrirse varias enzimas, notaron que varias enzimas catalizaban reacciones diferentes del mismo sustrato, por ejemplo, oxidacin o reduccin de la funcin alcohol de un azcar.Aunque el sufijo asa contina en uso; actualmente, al nombrar a las enzimas, se enfatiza el tipo de reaccin catalizada. Por ejemplo: las hidrogenasas catalizan la eliminacin de hidrogeno y las transferasas, reacciones de transferencia de grupo. Con el descubrimiento de ms y ms enzimas, surgieron ambigedades y con frecuencia no estaba claro cul era la enzima que un investigador deseaba estudiar. Para remediar esta deficiencia, la Comisin para el estudio de las enzimas, que constituye con respecto a los sistemas anteriores un punto de vista ms uniforme, preciso y descriptivo; est formada por la Unin Internacional de Bioqumica (IUB) adopto, en 1964, un sistema complejo pero inequvoco de la nomenclaturaenzimtica basado en el mecanismo de reaccin.El sistema se basa en la reaccin qumica catalizada que es la propiedad especfica que caracteriza a cada enzima las cuales se agrupan en clases, porque catalizan procesos semejantes, y en subclases que especifican con mayor exactitud la reaccin particular considerada. En general, las enzimas reciben un nombre de acuerdo con el sustrato o los sustratos que participan en la reaccin seguido por el tipo de reaccin catalizada y, por fin, la terminacin -asa. A menudo los nombres as obtenidos resultan largos y complejos, por lo que es muy difcil que en la prctica se pueda excluir el uso de los nombres triviales,consagrados por la costumbre. Sin embargo, con fines de sistematizacin, se reconoce la necesidad de aceptar el nuevo sistema.Aunque su claridad y carencia de ambigedad recomiendan al sistema de nomenclatura IUB para trabajos de investigacin, nombres ms ambiguos, pero bastantems cortos persisten en libros de texto y en el laboratorio clnico. Por esta razn, a continuacin solo se presenta principios generales del sistema IUB:Las reacciones y las enzimas que las catalizan se dividen en 6 clases principales, cada una con 4 a 13 subclases.El nombre de la enzima tiene 2 partes: la primera es el nombre del o los sustratos; la segunda, con terminacin asa, indica el tipo de reaccin catalizada.Informacin adicional, si es necesario aclarar la reaccin, puede seguir el parntesis. Por ejemplo: la enzima que cataliza L-malato + NAD= = piruvato + CO2 NADH + H=, se denomina como 1.1.1.37 L-malato: NAD+ oxidorreductasa (descarboxilante).Cada enzima tiene un numero clave (E.C.) que caracteriza al tipo de reaccin segn la clase (primer digito), subclase (segundo digito) y subclase (tercer digito). El cuarto digito es para la enzima especfica. As, E.C. 2.7.1.1 denota la clase 2 (una transferasa), subclase 7 (transferencia de fosfato), sub-clase 1 (una funcin alcohol como aceptor de fosfato). El ltimo digito denota a la enzima hexocinasa o ATP: D-hexosa-6-fosforotransferasa, enzima que cataliza la transferencia de fosfato desde el ATP al grupo hidroxilo de carbono 6 de la glucosa.Al final de sus y trabajos, clasifico las enzimas en seis grupos principales, correspondientes por sus trminos a las raciones que cada enzima ejerce sobre el sustrato. Estos grupos se subdividen en otro, segn el tipo de sustrato y los tomos concretos que son sensibles a sus acciones. Estos seis grupos son los siguientes:Oxidorreductasas, Transferasas, Hidrolasas, Isomerasa, Liasas.2.3.1. Oxido-reductasas:Son las enzimas relacionadas con las oxidaciones y las reducciones biolgicas que intervienen de modo fundamental en los procesos de respiracin y fermentacin. Las Oxidorreductasas son importantes a nivel de algunas cadenas metablicas, como la escisin enzimtica de la glucosa, fabricando tambin el ATP, verdadero almacn de energa. Extrayendo dos tomos de hidrgeno, catalizan las oxidaciones de muchas molculas orgnicas presentes en el protoplasma; los tomos de hidrgeno tomados del sustrato son cedidos a algn captor.En esta clase se encuentran las siguientes subclases principales: Deshidrogenasas y oxidasas. Son ms de un centenar de enzimas en cuyos sistemas actan como donadores, alcoholes, oxcidos aldehdos, cetonas, aminocidos, DPNH2, TPNH2, y muchos otros compuestos y, como receptores, las propias coenzimas DPN y TPN, citocromos, O2, etc.2.3.2.Las Transferasas: Estas enzimas catalizan la transferencia de una parte de la molcula (dadora) a otra (aceptora). Su clasificacin se basa en la naturaleza qumica del sustrato atacado y en la del aceptor. Tambin este grupo de enzimas actan sobre los sustratos ms diversos, transfiriendo grupos metilo, aldehdo, glucsido, amina, sulfat, sulfrico, etc.3.2.3.Las Hidrolasas: Esta clase de enzimas actan normalmente sobre las grandes molculas del protoplasma, como son la de glicgeno, las grasas y las protenas. La accin cataltica se expresa en la escisin de los enlaces entre tomos de carbono y nitrgeno (C-Ni) o carbono oxigeno (C-O); Simultneamente se obtiene la hidrlisis (reaccin de un compuesto con el agua)de una molcula de agua. El hidrgeno y el oxidrilo resultantes de la hidrlisis se unen respectivamente a las dos molculas obtenidas por la ruptura de los mencionados enlaces. La clasificacin de estas enzimas se realiza en funcin del tipo de enlace qumico sobre el que actan.A este grupo pertenecen protenas muy conocidas: la pepsina, presente en el jugo gstrico, y la tripsina y la quimio tripsina, segregada por el pncreas. Desempean un papel esencial en los procesos digestivos, puesto que hidrolizan enlaces ppticos, estricos y glicosdicos.2.3.4.Las isomerasas:Transforman ciertas sustancias en otras ismeras, es decir, de idntica formula emprica pero con distinto desarrollo. Son las enzimas que catalizan diversos tipos de isomerizacin, sea ptica, geomtrica, funcional, de posicin, etc. Se dividen en varias subclases.Las racemasas y las epimerasas actan en la racemizacin de los aminocidos y en la epimerizacin de los azcares. Las primeras son en realidad pares de enzimas especficas para los dos ismeros y que producen un solo producto comn. Las isomerasas cis trans modifican la configuracin geomtrica a nivel de un doble ligadura. Las xido reductasas intermolecularescatalizan la interconversin de aldosas y cetosas, oxidando un grupo CHOH y reduciendo al mismo tiempo al C = O vecino, como en el caso de la triosa fosfato isomerasa, presente en el proceso de la gluclisis; en otros casos cambian de lugar dobles ligaduras, como en la (tabla) isopentenil fosfato isomerasa, indispensable en el cambio biosintico del escaleno y el colesterol. Por fin las transferasas intermoleculares (o mutasas) pueden facilitar el traspaso de grupos acilo, o fosforillo de una parte a otra de la molcula, como la liso lecitina acil mutasa que transforma la 2 liso lecitina en 3 liso lecitina, etc. Algunas isomerasa actan realizando inversiones muy complejas, como transformar compuestos aldehdos en compuestos cetona, o viceversa. Estas ltimas desarrollan una oxido reduccin dentro de la propia molcula (oxido reductasasintermoleculares) sobre la que actan, quitando hidrgeno, a algunos grupos y reduciendo otros; actan ampliamente sobre los aminocidos, los hidroxicidos, hidratos de carbono y sus derivados.2.3.5.Las Liasas:Estas enzimas escinden (raramente construyen) enlaces entre tomos de carbono, o bien entre carbono y oxgeno, carbono y nitrgeno, y carbono y azufre. Los grupos separados de las molculas que de sustrato son casi el agua, el anhdrido carbnico, y el amoniaco. Algunas liasa actan sobre compuestos orgnicos fosforados muy txicos, escindindolos; otros separan el carbono de numerosos sustratos.2.3.6.Las Ligasas:Es un grupo de enzimas que permite la unin de dos molculas, lo cual sucede simultneamente a la degradacin del ATP, que, en rigor, libera la energa necesaria para llevar a cabo la unin de las primeras. Se trata de un grupo de enzimas muy importantes y recin conocidas, pues antes se pensaba que este efecto se llevaba a cabo por la accin conjunta de dos enzimas, una fosfocinasa, para fosforilar a una sustancia A (A + ATP A - + ADP) y una transferasa que pasara y unira esa sustancia A, con otra, B (A - + B A B + Pi). A este grupo pertenecen enzimas de gran relevancia reciente, como las aminocido ARNtligasas conocidas habitualmente con el nombre de sintetasas de aminocidos ARNt o enzimas activadoras de aminocidos que representan el primer paso en el proceso biosintico de las protenas, y que forman uniones C-O; las cido-tiol ligasas, un ejemplo tpico de las cuales es la acetil coenzima. A sintetasa, que forma acetil coenzima. A partir de cido actico y coenzima A; las ligasas cido amoniaco (glutamina sintetasa), y las ligasas cido-aminocido o sintetasas de pptidos, algunos de cuyos ejemplos ms conocidos son la glutacin sintetasa, la carnosina sintetasa, etc.La accin de estas enzimas se manifiesta con la formacin de enlaces entre tomos de carbono y oxigeno de diversas molculas, o bien entre carbono y azufre, carbono y nitrgeno y carbono y carbono. Las ligasas utilizan siempre, para el proceso de reaccin, la energa proporcionada por el ATP o compuestos homlogos que son degradados, Por consiguiente las enzimas de esta clase son los nicos que intervienen en reaccin no espontnea desde un punto de vista termodinmico; Actan sobre los sustratos ms diversos y revisten particular importancia en el metabolismo de los cidos nucleicos.Estas reacciones enzimticas se desarrollan en dos tiempos: en el primero se forma un complejo intermedio con potencia energtica muy alta-, en el segundo utilizan la energa obtenida para realizar la reaccin de sntesis.2.4. Sistemas enzimticosLos sistemas enzimticos en general, estn formados por la enzima propiamente dicha (apoenzima), el sustrato o los sustratos un grupo proteico (o coenzimas) y sustancias activadoras. La estructura formada por la apoenzima y la coenzima se denomina bolo enzima; con cierta frecuencia se reconocen sistemas enzimticos que no tienen grupo prosttico o activadores reconocidos.2.4.1 Apoenzima: concepto del centro activoLa apoenzima es la enzima propiamente dicha, de naturaleza proteica formada por cadenas de poli pptidos, con peso molculas elevado, no dializable y termolbil.Las estudiadas analticamente hasta ahora, han sido, por razones tcnicas de peso molecular bajo, 12 a 24 000, tienen una sola cadena polipeptdica (ribonucleasa, papana, tripsina, pepsina, etc.) excepto uno o dos casos (a - quimo tripsina y aldolasa) que tienen dos.El anlisis de los aminocidos que componen a diversas enzimas demuestran que tienen una estructura similar a la de cualquier protena; existen, de hecho unos cuantos casos en los que se ha determinado su secuencia completa, es decir, el orden en el que estn dispuestos todos ellos en la cadena. El anlisis de la estructura secundaria de la protena, sea el modo como la cadena peptdica se dispone a lo largo de su eje mayor y el de la estructura terciaria, sea la forma en que la cadena se pliega y se acomoda para formar una estructura tridimensional se conoce muy mal para todas las enzimas. Solo en el caso de la lisozima (enzima presente en las lgrimas donde funciona como un antisptico suave y que tiene la capacidad de atacar a los polisacridos que forman la pared de diversas bacterias) se ha determinado la estructura tridimensional de una enzima; para este fin se aplican las tcnicas de cristalografa de rayos x, con una solucin de dos , lo que demostr que la lisozima es una protena con su cadena de 129 aminocidos ampliamente plegada y en la que se reconoce una hendidura representante del centro activo donde se acomodan muy bien los inhibidores ciertos compuestos del tipo de carbohidratos que nulifican su actividad enzimtica. Se ha demostrado, en este caso, que es cierta regla general de que el modo como se ordenan y disponen los aminocidos de termino el arreglo espacial que permite a las otras partes del sistema enzimtico sustratos, cofactores, iones, etc. adaptarse, en el espacio, en forma adecuada, para que se lleve a cabo la accin cataltica. Por lo tanto, las estructuras indispensables que permiten la combinacin con el sustrato y que confieren propiedades enzimticas a la molcula se denominan "centro activo". Se acepta que el centro activo no es una parte muy grande de la enzima completa y, en ciertos sistemas estudiados por medio de bloqueos qumicos no parece constituir una zona de ms de 20 de dimetro. Es muy posible que el centro activo est formado por la contribucin de grupos funcionales de aminocidos situados en distintas cadenas o en diferentes repliegues de una cadena, asiendo aparecer a dichos grupos muy distantes entre ellos si se considera el orden que guardan a lo largo de la cadena polipeptdica.Un caso muy ilustrativo sobre lo que significa la estructura del centro activo desde el punto de vista de la composicin de los aminocidos es el de la triptfano pirrolasa, enzima ampliamente estudiada en bacterias desde el punto de vista de la bioqumica gentica. En ella, la modificacin de algunos aminocidos produce perdida en la actividad enzimtica, que se recupera si vuelve a incluirse los aminocidos en el orden original; sin embargo, se pueden reemplazar dos de ellos por otros completamente distintos, y la enzima vuelve a ser totalmente activa. Es posible que con estos nuevos aminocidos se consigan tambin las condiciones de distribucin espacial de grupos funcionales y estructuras necesarias para la actividad enzimtica.El concepto de arreglo tridimensional adecuado de los aminocidos que forman la cadena polipeptdica de la enzima para lograr la actividad funcional correcta permite entender numerosos fenmenos: la necesidad de que la molcula proteica ntegra est preservada en su forma; el hecho de que la desnaturalizacin de la enzima al permitir la separacin de los pliegues, conduce a la perdida de la actividad enzimtica.Que al calentar una enzima con su sustrato (por ejemplo, la invertasa con sacarosa, la transaminasa con cido a -cetoglutrico), se impide una desnaturalizacin que sin ellos se producira, pues es posible que el propio sustrato contribuya a sostener y reforzar la aproximacin de los pliegues de la cadena, etc.Tambin se entiende por qu al atacar la ribonucleasa con pepsina y romper una sola unin peptdica que separa un tetra pptido del extremo con grupo carboxilo libre se pierde la actividad, mientras que si solo se quita los tres ltimos disminuye su accin sugiriendo as la importancia del residuo de cido asprtico para sostener el centro activo en condiciones de eficiencia, o lo que es ms probable, para formar parte del propio centro activo. Si se parte la ribonucleasa entre los aminocidos 20 y 21, y se separan los dos fragmentos, ninguno es activo, pero basta mezclarlos para que se unan en tal forma que se restablece la actividad, aunque un poco menor que la originalmente observada.El estudio detallado de la estructura del centro activo se hace por medio de inhibidores o de reactivos que se combinan de modo especfico, con algunos de los aminocidos del centro activo tales como el diisopropilfluorofosfato (DFP), que se combina con el OH del aminocido serina, en diversas esterasas, peptdicas, etc. , e inactiva el centro activo del que forman parte dicho aminocido; este inhibidor, an a concentraciones de 10-10 M, inhibe a la acetilcolinesterasa; mucho de los derivados del DFP se utilizan como gases de guerra o como insecticidas (parathion), y su utilidad se debe, en rigor a su capacidad para destruir funcionalmente ciertas enzimas.La unin del DFP al aminocido cedina es muy estrecha y ha permitido el anlisis de los aminocidos vecinos a l, haciendo un estudio de su ordenamiento en el centro activo. La secuencia de los centros activos de diversas enzimas hidrolticos sensibles al DFP, se demuestran que la mayora tienen cerina y adems un aminocido di carboxlico (asprtico o glutmico) y en el otro un aminocido neutro (alanina o glicina). Tambin se ha demostrado que la histidina, cuando menos para el caso de la quimo tripsina, forma parte del centro activo aun cuando el anlisis de la secuencia no demuestra que exista cerca de la cerina ninguna histidina; se trata, por lo tanto, de otro ejemplo de una aminocido, alejado e otro, y en distinto pliegue de la cadena, que integra el centro activo.Teniendo en cuenta estos hechos, se deduce, por lo tanto, que la actividad de la enzima depende en parte de la disposicin o arreglos de los aminocidos y grupos prostticos en determinada regin de la protena. Los aminocidos que componen a las protenas pueden tener moderadas actividades catalticas, aunque de ninguna manera comparable en su magnitud, cuando se les considera en forma aislada, a las que muestran la gran molcula proteica. De hecho para muchos sistemas enzimticos se han ideado modelos anlogos, sea sustancias qumicas sencillas que suelen reproducir los efectos ocasionados por la enzima, tal es el caso de los anlogos, a base de piridoxsal que representan la parte activa de enzimas descarboxilante y trasminantes. Esto no significa que necesariamente, en el estado natural, la enzima funcione como lo hace el anlogo pues muchos sistemas pudieran tener otro mecanismo de operacin; la hidrlisis del almidn lo mismo se logra con la adicin del cido que con la enzima especfica amilasa, aun cuando en el primer caso se atacan indiscriminadamente numerosas uniones glucosdicas, y con la enzima, en cambio solo se desprenden, uno tras otro fragmentos de dos unidades de glucosa de los extremos de las ramificaciones.Conformacin de la enzima y propiedades del centro activo. La propiedad cataltica de las enzimas parece depender de la facilidad con la que ayudan a que se pongan en contacto las sustancias reaccionantes para dar el producto o los productos de la reaccin. Esto implica que el sistema enzimtico tenga una conformacin especial sea, una disposicin adecuada de os grupos funcionales aminocidos de la apoenzima y grupos prostticos, cuando existen estos y de las molculas mismas de los sustratos que se unirn a aquellos y permitirn que se lleve a cabo la reaccin qumica. Este acercamiento de las sustancias reaccionantes de los grupos prostticos y los grupos funcionales fue las razn del modelo de Ehrlich, conocido clsicamente como de la "llave y la cerradura". As la enzima sera un molde tridimensional en negativo, de la estructura tambin tridimensional, en positivo de los reaccionantes que se adaptaran perfectamente a la disposicin de la enzima. Sin embargo ha sido necesario reconsiderar esta situacin y sugerir de acuerdo con Koshland la teora de un "acomodo inducido".As las enzimas pueden sufrir un cambio en su estructura desde el momento en que entran en contacto con los reaccionantes, sustratos y cofactores, y es posible que todos ellos modifiquen el arreglo tridimensional de la enzima; la enzima los recibe en un orden determinado y cada uno de ellos al unirse a la enzima modifica su estructura. La nueva analoga es la del "guante y la mano"; aquel no representa una estructura de negativo tridimensional mientras no se halla la mano en el, ya que antes pueden tener diversas formas y disposiciones, una vez que ha entrado la mano - que a su vez tambin puede adoptar distintas posiciones se ponen en contacto todas las partes correspondientes, es decir, en el caso de la enzima, las partes reactivas del sistema enzimtico, con las partes reaccionantes, sea los sustratos. Se ha preservado con esta nueva idea, el aspecto de la armona estructural entre el sustrato y la enzima pero se introduce el nuevo concepto de que es necesario provocar un cambio en la estructura proteica que favorezca la colocacin adecuada de todos los elementos que interviene en la reaccin enzimtica. Los cambios de la estructura proteica se denominan "conformacionales". El cambio en la disposicin tridimensional puede hacerse a distancia y en muchas ocasiones la unin del sustrato a una parte de la enzima modifica otras zonas de ella y an su estructura completa, debido a plegamientos que acercan o alejan diversos grupos colocados a lo largo del pptido que forma la enzima. Esta alteracin mltiple y de tipo flexible, permite entender mejor el proceso de entrada ordenada de los sustratos, y los cofactores y la reaccin en la que se participan. Tambin permiten comprender porque un sustrato entra a una enzima y es atacado y uno que no lo es an muy parecido a l, puede quedar excluido del centro activo.Se ejemplifican estas ideas en A se encuentra la enzima en una forma desplegada con ciertos grupos reactivos (+) y (-), colocados en una zona de la superficie de la enzima. La entrada de un cofactor F1, modifica una parte del sistema (B); se introduce en el sistema un nuevo arreglo a base de la reactividad de tipo electrnico entre la zona (+) y una parte del cofactor F1, recin introducido; por fin la entrada de un nuevo reaccionante F2 modifica la parte terminal de la enzima de manera que permite la entrada del otro reaccionante (sustrato) que se acomoda en un lugar preparado previamente por los reaccionantes F1 y F2, y permite de esta manera echar a andar la reaccin cataltica. Los cambios conformacionales, se pueden demostrar con diversos mtodos algunos de tipo fsico, como son las modificaciones en la rotacin ptica o en el patrn de sedimentacin en el campo gravitacional de la ultracentrfuga, o qumicos como el aumento o la disminucin de la actividad enzimtica bajo la influencia de cambios trmicos o la adicin de agentes desnaturalizantes. Basten unos cuantos ejemplos: la transaminasa a -cetoglutrico se pude calentar a 65 C. en presencia de su sustrato sin que se afecte, al paso que la enzima sola es rpidamente degradada, cambia de configuracin y se precipita; la misiona, protena muscular contrctil, en presencia de ATP hace ms notable su forma de espiral y permite el reconocimiento de aminocidos previamente ocultos en sus pliegues; la D-amino oxidasa, al unirse a su cofactor, el FAD, pasa de la forma espiral en a -hlice, a una disposicin irregular distribuida al azar.2.4.2 Coenzima y grupos prostticosAparte del sustrato, cuya transformacin ser condicionada por la enzima, existe otra parte del sistema enzimtico, de peso molculas bajo y por lo tanto dializable, termostable y en general, no protica, adherida de ms o menos laxa a la apoenzima y a la cual se le llama grupo prosttico, si est muy ntimamente ligada a la apoenzima como es el caso del ncleo porfirnico de numerosas oxidasas o la estructura flavnica de la deshidrogenasa succnica o coenzima cuando la unin es dbil y se separan fcilmente, como por ejemplo el DPN y el TPN que asisten a las funciones de varias deshidrogenasas. Es muy grande la importancia del grupo prosttico o de la coenzima desde el punto de vista funcional pues suelen ceder y recibir alternadamente parte de los productos de la reaccin. Por ejemplo en las reacciones de xido reduccin los hidrgenos desprendidos de un sustrato deben ser captados por una sustancia con lo que se expulsa al sustrato oxidado y es posible recibir una nueva molcula del sustrato con hidrgenos. Tal sustancia es una coenzima, como el DPN, el TPN, el FAD, etc., que, a su vez, suele cederlos a una tercera sustancia o, cuando las reacciones son reversibles los pasan al sustrato oxidado para reducirlo. Algunos autores denominan cosustratos a estos agrupamientos coenzimticos para hacer nfasis en su carcter reversible, no cataltico y equimolecular con respecto al sustrato. Una proporcin de las vitaminas forman parte de molculas ms complejas que funcionan como coenzimas en diversas reacciones.2.4.2 Muchas enzimas requieren una coenzimaMuchas enzimas que catalizan la transferencia de grupos y otras reacciones requieren, adems de su sustrato, una segunda molcula orgnica conocida como coenzima sin la cual son inactivas. Para distinguirlas de iones metlicos activadores y de las enzimas mismas, las coenzimas se definen como compuestos orgnicos termoestable, de peso molecular bajo, requeridas para la actividad de las enzimas. La mayor parte de las coenzimas se unen a las enzimas por fuerza no covalentes. Las que forman enlace covalentes con las enzimas se denominan tambin grupos prostticos.Entre las reacciones que requieren coenzimas estn las oxido reducciones, las reacciones de transferencia de grupo e isomerizacin y las reacciones que forman enlaces covalentes (claves 1, 2,5 y 6; IUB). Las reacciones lticas que comprenden reacciones hidrolticas catalizadas por enzimas digestivas no requieren de coenzimas.2.4.3 Las coenzimas pueden considerarse como segundo sustratoLa coenzima puede considerarse como un segundo sustrato o cosustratos por dos razones. En primer lugar, los cambios qumicos en la coenzima compensan exactamente a los que realizan en el sustrato. Por ejemplo, en las reacciones uoxido reduccin (deshidrogenasa), una molcula de sustrato es oxidasa y una molcula de coenzima es reducida.Una segunda razn para dar igual nfasis a las reacciones de la coenzima es que, en realidad, este aspecto de la reaccin es el que puede ser de significado fisiolgico fundamental. Por ejemplo, la importancia de la capacidad del msculo que trabaja en condiciones anaerobias para convertir el piruvato en lactato no reside en el piruvato ni en el lactato.La reaccin sirve solamente para oxidar la coenzima reducida NADH a NAD+. Sin NAD+ la gluclisis no puede continuar y la sntesis anaerobias de ATP (y por tanto, el trabajo) tiene que cesar. En condiciones anaerobias, la reduccin del piruvato en lactato re oxida al NADH y permite la sntesis de ATP. Otras reacciones pueden servir igualmente bien. Por ejemplo, en las bacterias o levaduras que crecen en medio anaerobio, algunos metabolitos derivados del piruvato son utilizados como oxidante para el NADH y son reducidos en el proceso.

CAPITULO III

3.1 Activadores enzimticosLas enzimas son catalizadores orgnicos que disminuyen la barrera denominada energa de activacin; y por tanto facilitan el que se inicie una reaccin. Este proceso implica el trabajo necesario para poner a dos molculas en un contacto lo suficientemente estrecho como para que reaccionen; adems, el trabajo debe realizarse sobre la unin qumica una con covalencia en sentido estricto para que pueda romperse y formar otros compuestos. Las enzimas, como muchos catalizadores, son partculas de gran superficie y muestran que tienen capacidad para atraer y captar diversas molculas. Cualquier factor que permita por una parte atraer al sustrato a su centro activo se pude considerar como un activador, adems algo que permita la rpida salida de los productos tambin pude considerarse como un activador. As se reconocen diversas posibilidades:Activacin inica. Numerosos metales mono divalentes son necesarios para la actividad enzimtica de diversos sistemas. Destacan entre ellos los siguientes: K+, Mn++, Mg++, Ca++, Fe+++, Cu+, Cu++, etc. A menudo el metal, a estas condiciones, es el centro que permite la unin conjunta del sustrato, de la coenzima y de la misma apoenzima con la que forma quelatos (de chelos, garra; complejos moleculares sostenidos por un metal) al unirse con grupos cargados elctricamente. Muy a menudo se demuestra que es posible sustituir los metales divalentes entre ellos, sin grandes modificaciones de la velocidad de la reaccin.Los metales como el hierro, el cobre y el molibdeno, actan a menudo como transportadores de electrones y no se les puede considerar activadores en el sentido estricto pues forman parte integral del grupo prosttico. Algunos aniones tambin son necesarios para la actividad de ciertas enzimas; bien conocido es el caso del Cl-, el que puede sustituirse, aun cuando con baja de la velocidad, por Br-, para la amilasa salival; o el propio radical fosfato que se requiere en reacciones de fosforilacin.Activacin por el grupo prosttico. En determinadas reacciones estos son indispensables para el trabajo de la enzima y constituyen, en rigor, la parte funcional activa del sistema.Activacin de la apoenzima. Consiste en la obtencin de una correcta estructura del centro activo de la protena con actividad enzimtica, ya referido anteriormente.Integridad de los grupos funcionales del centro activo. Destaca la relacionada con los grupos sulfhdrico, -SH. Cualquier alteracin qumica que los destruya, bloquee u oxide a disulfuro, -S-S-, puede inactivar a las enzimas. Esto puede suceder incluso en las suaves condiciones del trabajo celular por exposicin a agentes oxidantes o al oxigeno mismo, aunque puede lograrse por el efecto de sustancias que los ataquen y que combinen con ellos como la yodacetamida. En otras ocasiones la destruccin de los grupos SH, aun la distancia del centro activo modifica de tal manera la estructura tridimensional de la enzima que el centro activo se deforma al grado de que no puede llevar a efecto su accin sobre las sustancias reaccionantes. Existen otros grupos funcionales cuyo bloqueo acaba por completo con la actividad enzimtica; en tal caso estara la accin de inhibidores o venenos enzimticos.Medida de la actividad enzimtica. Aparte del problema de medir las pequesimas cantidades de enzimas presentes en los tejidos; muy pocas de ellas poseen caractersticas qumicas o espectroscpicas particulares que permita medirlas directamente. En general, las enzimas se cuentean siguiendo la actividad de la reaccin que catalizan y se aceptan, en principio que dicha actividad es proporcional a la cantidad de enzima presente. Como la actividad de una enzima slo rara vez se puede expresar en relacin a su peso absoluto o a la molaridad de la enzima, lo habitual es expresarla en "unidades" fijadas de modo convencional con relacin a la protena presente en la preparacin.La actividad enzimtica se mide por la desaparicin del sustrato o la aparicin de alguno de los productos de la reaccin, siguiendo dichos cambios en el tiempo. Sin embargo, las condiciones del sistema no son uniformes a lo largo del tiempo: el grado de saturacin de la enzima con el sustrato cambia constantemente, los productos que aparecen suelen inhibir a la enzima o se presentan modificaciones del pH que afectan a la reaccin, etc. Para evitar estos problemas se hace la medida de la velocidad inicial, tomando en cuenta solo el comienzo, en forma de lnea recta de la grfica, lo que sucede en general cuando se ha consumido no ms de una cuarta parte del sustrato.La actividad puede expresarse, una vez determinada la reaccin, en relacin con el tiempo empleado por la enzima para producir un cambio determinado; mientras mayor sea el tiempo, la actividad de la enzima es menor. Por lo tanto, la recproca del tiempo (la inversa del tiempo sea el valor que resulta de dividir la unidad sobre el tiempo, 1/T) es una medida de la actividad enzimtica.3.2 Las enzimas son catalizadores estereoespecficosCasi todos los sustratos forman por lo menos tres enlaces con las enzimas. Esta adherencia en tres puntos puede conferir asimetra a una molcula por otro lado simtrica. La reaccin misma puede estar confinada a los tomos unidos en los sitios 1 y 2 an, cuando los tomos 1 y3 sean idnticos. Girando mentalmente la molcula de sustrato en el espacio, ntese que puede adherirse en tres puntos a un costado del sitio planar con una sola orientacin. En consecuencia, los tomos 1 y 3 aunque sean idnticos vienen a ser distintos cuando el sustrato est adherido a la enzima. Por tanto, un cambio qumico puede afectar el tomo uno (pero no al tomo tres) o viceversa. Esto puede explicar por qu la reduccin, catalizada enzimticamente de la molcula del piruvato pticamente inactiva, forma L- y no D,L-lactato.

3.3 Especificidad enzimticaLos distintos grupos de enzimas muestran variaciones considerables en su grado de especificidad. Algunas de ellas muestran requerimientos estrictos tanto para el sustrato (o los sustratos si se trata de reacciones biomoleculares) como para el tipo de unin qumica sobre el que van a actuar; pequeos cambios en cualquiera de ellos bastan para inactivar la reaccin; tal es el caso de la mayora de las enzimas. En otras ocasiones, la deshidrogenasa alcohlica, que funciona con DPN como coenzima, es absolutamente especfica para el DPN, pero pude actuar sobre diversos alcoholes aparte del etlico que es su sustrato caracterstico. As mismo, las esterasas, las fosfatasas y ciertas peptidasas a menudo solo son especficas para el tipo de unin atacada ster, peptdica, etc. y no requieren estructuras definidas en el sustrato, a ambos lados de la unin. Hay ejemplo de especificidad doble: la xantina oxidasa, altamente especfica para la xantina a la que convierte en cido rico, y por otro lado muy activa, pero en forma inespecfica, al mostrar gran capacidad para mostrar la activacin de gran variedad de aldehdos.El requisito de estereoespecificidad para los sustratos es muy importante. Las enzimas que habitualmente atacan a los azcares naturales con configuracin D-, no lo hacen sobre sus ismeros artificiales L-; las enzimas tan activas en la naturaleza sobre los aminocidos comunes tipo L- so inactivas para los aminocidos artificiales (o muy raros en los organismos vivos) de tipo D-. Esto es tan absoluto que cuando existen mezclas racmicas de ismeros D- y L-, un mtodo conveniente de separarlas, es el de dejar que actu sobre ellas una enzima que degradar exclusivamente a uno de los dos ismeros dejando al otro intacto.Cuando el sustrato es simtrico y el producto es asimtrico, la enzima provoca, especficamente, la formacin de uno solo de los productos asimtricos, aquel para el que la enzima es activa; tal es el caso de la deshidrogenasa lctica que, al actuar sobre el cido pirvico (simtrico) produce exclusivamente cido D-lctico y no cido L-lctico, y el de la deshidrogenasa glutmica que al atacar el cido a -cetoglutrico produce solo cido L-glutmico.Los mismo sucede con el cido ctrico que al ser oxidado y descarboxilado hasta producir cido a -cetoglutrico adquiere un grupo C=O, en uno de los lados de la molcula, qumicamente simtrica. Esta capacidad de la enzima para reconocer el sustrato obedece a que debe tener por lo menos tres grupos qumicos orientados en el espaciode tal modo que el sustrato, aunque en apariencia simtrica, solo puede adaptarse por completo a la enzima en una sola posicin. De todo esto se desprende por el sustrato a los sustratos necesitan tener un patrn peculiar de grupos qumicos, especficos para cada enzima particular, de modo que se adapte perfectamente a su centro activo; mientras mayor y ms complejo sea este requerimiento mayor ser la especificidad de la enzima.3.4 Preparacin y purificacin de las enzimasAun cuando se sabe que las propiedades de las enzimas in situ pueden ser muy diferentes a las de las enzimas puras estudiadas en el laboratorio, est plenamente justificada la necesidad de tener preparaciones puras para hacer el estudio qumico completo de su actividad. En la actualidad se han cristalizado o purificado de manera adecuada cerca de unas 200 enzimas (del posible total de unas 5000) y quizs en los prximos aos aumente de modo considerable este nmero.Para extraer las enzimas de las clulas que las contienen, a menudo es necesario dividir finamente el tejido, por medio de un homogeneizador o una licuadora; los tratamientos ms enrgicos comprenden la molienda del tejido con arena el empleo de vibraciones ultrasnicas, los procesos alternados de congelamiento y descongelamiento, la autolisis, el desecado con calor o el empleo de solventes como la acetona, el ter y el tolueno. El desecado con acetona y la produccin de los llamados polvos cetonicos constituyen un excelente ejemplo de rotura de la membranacelular y la obtencin de un material rico en enzimas y de fcil conservacin. Cuando las enzimas estn asociadas a lpidos, como sucede con las enzimas mitocondriales, es ventajoso el tratamiento con sustancias de tipo detergente o con butanol que disgregan la estructura lipoproteca y permiten la salida de las enzimas.La purificacin de las enzimas con mtodo de precipitacin fraccionada recurre a diversos procedimientos, el cambio de pH quita las nucleoprotenas y el material grueso, con lo que se facilitan los pasos siguientes. Con el empleo del calor a veces se logra la desnaturalizacin de material proteico inactivo; por ejemplo, en la purificacin de la transaminasa se aade el sustrato de la enzima cido a - cetoglutrico al homogneo y se calienta hasta 65 C, con lo que muchas enzimas se desnaturalizan y precipitan, lo que no sucede con la transaminasa as protegida.En otros casos se emplean solventes orgnicos como el etanol, muy utilizado para separar diversas protenas del suelo sanguneo y la acetona; o las sales, como el sulfato de amonio, que es muy soluble en agua, por lo que se puede manejar a elevadas concentraciones, y en general no ataca la estructura de las enzimas. La absorcin fraccional tiene gran utilidad para absorber gran material indeseable o para absorber la enzima y luego desprenderla del material absorbente en una forma ms pura; muy usado con este fin en el gel de aluminio C.En los ltimos aos se han logrado adelantos notables en materia de fraccionamiento proteico con el empleo de tcnicas coromatogrficas en columnas que se basan en fenmenos de absorcin, de intercambio inico o de una verdadera "filtracin molecular". Se agrega a una columna con el material activo la solucin de la enzima que queda fijada a dicho material; se lava la columna con soluciones de sales, cada vez ms concentradas o con distinto pH, etc., y se recogen los lavados en fracciones de volmenes determinadas; en alguna porcin sale la enzima en estudio, en forma ms pura. Los materiales ms usados para este fin son ciertas formas de fosfato de calcio hidroxiapatita -, resinas de intercambio inico, como las Amberitas o las Dowex (aunque tienen el inconveniente de desnaturalizar a las protenas y de tener poca superficie til) y diversos derivados de la celulosa, tales como la dietilaminoetil celulosa (DEAE celulosa) y la carboximetil celulosa (CM celulosa). Ejemplos de los filtros moleculares lo constituye el material que est compuesto e un polisacrido que forma una rejilla tridimensional, el Sephadex, que puede retener protenas con peso molecular aproximado de 25 000 hasta 200 000 segn el tipo que se emplee.El paso final de la purificacin es el de la cristalizacin de la enzima que debe repetirse varias veces pues los primeros cristales suelen estar contaminados con otras enzimas. A pesar de esto, la obtencin de cristales no demuestra que la enzima est 100% pura, es solo obtencin de una actividad especfica de un valor constante ante las re cristalizaciones repetidas la que ofrece la seguridad de su pureza.El estudio de la pureza de una enzima comprende la aplicacin de las tcnicas empleadas para el estudio de la pureza de las protenas, el anlisis por ultracentrfuga, el anlisis el electrofortico, etc. Sin embargo, an es posible, si se somete la enzima a fraccionamientos ms sensitivos, como los e la electroforesis en gel de agar, de almidn, o de acrilamida demostrar que la enzima en cuestin puede estar formada por varias protenas, algunas de las cuales tienen la misma actividad enzimtica, pero que por tener propiedades fsicas o estructurales diferentes se deben considerar como Isoenzimas, y otras que son protenas que se han procesado a lo largode todas las etapas de purificacin.En general las enzimas se consideran especies qumicas homogneas y puras cuando llenan requisitos como los siguientes: su actividad no debe aumentar despus de que se la recristaliza repetidas veces; su solubilidad no aumenta al elevar la cantidad de cristales de la protena problema que se pone en solucin; tanto en el anlisis realizado con la ultracentrfuga como en los diversos mtodos electroforticos se encuentra un patrn de movilidad nico y persistente.3.5 IsoenzimasAl hacer el estudio electrofortico del suero humano normal y hacer un revelado de la actividad de la deshidrogenasa lctica se encontr distribuida en cinco bandas diferentes; se lleg as al concepto que es posible que en un tipo de tejido existan diversas y mltiples formas moleculares de una enzima, a las que se denominan isoenzimas. Son por lo tanto protenas con actividad cataltica que favorece la misma reaccin pero que pueden distinguirse por alguna caracterstica fsica, estructural, inmunolgica, etc. En el ejemplo anterior sus diferencias se registraron en la velocidad de migracin electrofortica. En otras ocasiones la diferencia reside en las propiedades cinticas; por ejemplo, existen dos deshidrogenasas mlicas que catalizan la misma reaccin; sin embargo, actan de modo distinto cuando se les pone en contacto con los anlogos artificiales del DPN y, adems, una es de origen mitocondrial, la otra se encuentra en el sobrenadante celular.Sin embargo, este concepto tiene sus limitaciones; el caso de la deshidrogenasa lctica es muy ilustrativo. Esta enzima se diferencia en 5 isoenzimas denominadas I, II, III, IV y V que parecen ser caractersticas de distintos tejidos; en el corazn dominan el I y la II, el hgado tiene un predominio de la V, etc. al tratar la enzima que pesa 135 000 con urea o guanidina, su molcula se fragmenta en cuatro porciones, cada una de las cuales tiene un peso molecular de unos 35 000. Las cinco isoenzimas comunes de la hidrogenasas lctica parecen ser mezclas de dos tipos bsicos A y B, o H (de "heart", corazn) y de m (msculo) de la siguiente manera: HHHH Tipo I, miocrdico, H- HHHM Tipo II- HHMM Tipo III- HMMM Tipo IV- MMMM Tipo V, muscular, MSe ha confirmado inmunolgicamente su presencia; los anticuerpos preparados contra ambas molculas originales H o M no muestran reaccin cruzada entre s, pero si reaccionan con los hbridos formados de H y de M. Del mismo modo, muestran diferencias considerables en su composicin de aminocidos.No solo las caractersticas fisicoqumicas son diferentes; quiz an ms importante sea el aspecto funcional. La actividad de las deshidrogenasas lcticas ante sus sustratos normales, lactato, piruvato, y ante los anlogos del DPN indican el papel de la enzima en la regulacin de las relaciones DPN/DPNH2, que a su vez, regulan funciones celulares importantes. Es muy notable la diferencia en la inhibicin producida por un exceso de piruvato sugerente de que, en rigor, la enzima tipo M o V funciona ms bien como una reductasas del piruvato. Esta forma (M o V) es muy til en los msculos voluntarios que presentan demandas bruscas de energa proporcionadas por la gluclisis, o en tejidos con poco oxgeno (anaerobiosis). Por el contrario la tipo H (I) funcionan preferentemente en msculos que deben realizar un ejercicio sostenido y en los que las necesidades energticas se satisfacen por medio de un metabolismo aerbico intenso; este tipo, por lo tanto, est capacitado, funcionalmente, para lograr una mayor oxidacin del lactato a cido pirvico.La distribucin de la enzima con respecto a la aerobios (o anaerobios) del tejido se ha comprobado en varios casos: la de tipo H (I) es ms abundante en la corteza renal (cerca de 100%) que en la mdula (50%) en las papilas (10%), en razn directa con el grado de anaerobiosis de esas zonas renales. Lo mismo sucede con msculos de un mismo animal; si tienen que trabajar constantemente muestran grandes proporciones de la forma H (I), como el dorsal ancho de las gallinas que casi en el 100% muestran dicha forma; el pectoral, en cambio tiene menos del uno por ciento de ella, en cambio, en los pectorales de las aves migratorias que deben sostener por horas y aun das, esfuerzos extraordinarios, aparece nuevamente la forma H (I) de preferencia a la M (V).Es obvio que cuando son muy marcadas las diferencias de pesos moleculares, composicin de aminocidos, caractersticas cinticas y otras propiedades fsicas, es difcil hablar de isoenzimas; ms conveniente es considerarlas entonces como enzimas distintas que simplemente catalizan la misma reaccin reservando el trmino de isoenzima para aquellas situaciones como la de la deshidrogenasa lctica que representan agregados hbridos de composicin relativamente parecida.

CAPITULO IV

CAPITULO IVCINETICA ENZIMATICA4.1 Cintica de las reacciones enzimticasAunque las leyes generales de la catlisis debieran ser vlidas para las enzimas, el hecho de que stas sean sustancias complejas, de alto peso molecular, de tamao coloidal y de composicin difcil de precisar, impide la aplicacin de dichas leyes de una manera estricta; por ejemplo, su tamao coloidal puede causar fenmenos de adsorcin o diversas reacciones debidas a sus numerosas cargas elctricas. No obstante, los factores que afectan la velocidad de la reaccin enzimtica son los ya sealados a propsito de las reacciones qumicas en general, como la temperatura y las concentraciones de las sustancias reaccionantes que, en este caso particular, son la enzima el sustrato. Adems intervienen el PH medio donde se realiza la reaccin, la presencia de los productos de la reaccin, y otros factores secundarios como las radiaciones y los efectos xido reductores.4.2 Relaciones entre la enzima y el sustrato.Es universalmente aceptado, que la enzima, como todo catalizador, participa de una manera activa en la reaccin. Existen pruebas experimentales de esta situacin cuando menos para algunos.Un ejemplo bien conocido es el de la per oxidasa que, en presencia de perxido de hidrgeno, H2O2, y un aceptor de hidrgeno adecuado, produce la reduccin del H2O2. La per oxidasa en ausencia de H2O2 muestras unas bandas de absorcin caractersticas en el espectro visible; cuando se combina con el H2O2 , pero sin que exista el aceptor de los hidrgenos, aparece una nueva distribucin de las bandas. Si se permite el paso de los hidrgenos a un aceptor, automticamente desaparecen las bandas nuevas y reaparecen las originales de per oxidasa.Se acepta corrientemente una hiptesis propuesta por Michaelis para explicar la actividad enzimtica, sobre la base de la informacin de un compuesto de la enzima con el sustrato (complejo enzima sustrato), previamente al ataque del sustrato por la enzima y a la liberacin de los productos de la reaccin. El desarrollo matemtico que permiti a Michaelis formular su hiptesis, estuvo acorde con los datos experimentales obtenidos una vez vencidos los enormes obstculos de orden tcnico para llevar a cabo la confirmacin de la teora en el laboratorio.Si se hace el estudio de la actividad de una enzima en relacin con la concentracin de sustrato. En ella se registran, en las abscisas, la cantidad creciente de sustrato y, en las ordenadas, la cantidad de uno de los productos de la reaccin liberada de un tiempo dado, que expresa, en rigor, la actividad de la enzima. La curva obtenida es la de una hiprbola rectangular, la cual tiene algunas propiedades interesantes; por ejemplo, la velocidad lmite o velocidad mxima, es el valor que trata de alcanzar la curva a medida que se aumenta el sustrato y que, en la figura, est sealada con la lnea V. Existe un punto, fijado arbitrariamente, en el que la mitad de la velocidad lmite corresponde a una concentracin especfica del sustrato; esta concentracin de sustrato se representa habitualmente como KM, y se denomina constante de Michaelis, valor caracterstico para un par enzima sustrato y que, por lo tanto, es la concentracin de sustrato con la cual se alcanza la mitad de la velocidad lmite o velocidad mxima de la reaccin. Los resultados obtenidos experimentalmente concuerdan con los derivados de modo matemtico, sobre la hiptesis de formacin de un complejo enzima sustrato.La constante de Michaelis, KM, indica en trminos generales, las relaciones de afinidad entre el sustrato y la enzima; un KM, implica la necesidad de una alta concentracin de sustrato que, al combinarse con una enzima, produzca la mitad de la velocidad mxima, o sea, que la afinidad por la enzima y sustrato es pobre; por el contrario, si la concentracin de sustrato que se requiere para alcanzar la mitad de la velocidad es muy pequea (KM pequea), quiere decir que el sustrato tiene una gran afinidad por la enzima.En ocasiones, la misma enzima puede ser ms afn a un sustrato que a otro; por ejemplo, la sacarosa es 16 veces ms activa para atacar a la sacarosa que a la rafinosa. Se conocen con exactitud los valores de KM para muchos sustratos y enzimas, con los siguientes: la pepsina, actuando sobre albmina, de huevo: KM de 4.5. Por ciento; la tripsina sobre la casena: KM de 2 por ciento; la amilasa sobre el almidn en presencia de Cl : KM de 0.4 por ciento; la sacarosa de levadura, sobre la sacarosa: KM 0.016 a 0.04 M, etc.La explicacin de la curva hiperblica que implica la formacin del complejo enzima sustrato parece depender de la existencia fsica, en la enzima, de determinados sitios donde se absorbe el sustrato para ser activado. Al principio de la curva se puede aumentar la concentracin del sustrato y la enzima es capaz de activarlo con toda eficiencia; pero como una vez activado el sustrato se separa en forma de los productos, y la velocidad con la que stos se separan no es igual a la velocidad con la que captado el sustrato, y en vista de la cantidad creciente del sustrato, la lnea obtenida no es una recta, sino la curva sealada. Cuando la cantidad de sustrato ha sobrepasado la capacidad fsica de la enzima para recibirlo y poder transformarlo, la curva alcanza una meseta, lo que significa que la reaccin prosigue a la misma velocidad, independientemente de la cantidad de sustrato adicionada. De acuerdo con los trminos ligados a la velocidad de reaccin, expresados en la pgina 36, se encuentra que, al principio del experimento, la reaccin depende exclusivamente de la concentracin del sustrato y se trata de una reaccin de primer orden; al final de ella, cuando hay un exceso de sustrato, la reaccin es independiente de la cantidad de sustrato y, por lo tanto, es de orden cero.Otra caracterstica en relacin con la finalidad de la enzima por el sustrato es la comprendida en el llamado nmero de recambio, el cual representa los moles de sustrato atacados por un mol de enzima en una unidad de tiempo determinada, generalmente un minuto. Este nmero de recambio, en algunas ocasiones, es muy elevado, como sucede con la catalasa que a 0 C., tiene un nmero de recambio de 2.5 millones; es decir, un mol de enzima es capaz, en un minuto, de desdoblar dos y medio millones de moles de H2O2; el citocromo c, a 38 C, tiene un nmero de recambio de 1.4 X 103; la carboxialasa a 30 C., da un nmero de recambio de 1 X 103, etc.4.2.1 Mecanismo Ping PongEn la trasnominacin, la reaccin avanza a travs de los fenmenos alternos de adicin de sustrato y liberacin de producto.a) Iones sustratoEstos facilitan la fijacin del sustrato y la catlisis por creacin de varias de complejo de puente constituidos por un enzima, metal y sustrato en la que os iones metlicos pueden actuar como catalizadores cidos generales o facilitar la aproximacin de los reactantes.4.3 Accin de inhibidores.Si a un sistema enzimtico se aaden sustancias que impidan la realizacin de la actividad propia de la enzima, se dice que el sistema ha sido inhibido, y la sustancia usada con estos fines se denomina inhibidor.Muchos inhibidores son agentes que desnaturalizan a las enzimas, ya que stas son molculas protenicas, susceptibles a una diversidad de agentes, especialmente qumicos, como aniones complejos o metales pesados, Zn ++, Pb ++, Ag ++, etc. A menudo estos agentes que impiden la actividad enzimtica actan sobre casi todas las enzimas, lo que demuestra que su accin no es especfica, sino que afectan a tosa molcula protenica. Tal es el caso de los inhibidores de sulfhdricos, -SH, los cuales forman parte de una gran variedad de enzimas. Otras sustancias bloquean especficamente determinadas reacciones enzimticas y su especificidad es tal, que slo cierto sustrato y cierta enzima son los susceptibles.De acuerdo con esto, es posible clasificar los fenmenos de inhibicin enzimtica en diversos grupos: inhibicin por competencia e inhibicin por no competencia y sta, a su vez, en la debida a agentes desnaturalizantes y a agentes inespecficos.4.3.1 Inhibicin por competenciaEn este caso el inhibidor no permite la formacin del complejo enzima sustrato normal, ya que se forma un complejo enzima inhibidor; una vez que el inhibidor ocupa el lugar activo de la enzima, el complejo enzima inhibidor, no se separa, en vista de que la enzima no tiene accin sobre el inhibidor y, por lo tanto, queda bloqueada la parte activa de la enzima. El sustrato no puede entrar al lugar activo, que est ocupado por el inhibidor y, de esta manera, se impide la accin enzimtica.El ejemplo clsico de inhibicin competitiva es el de la enzima deshidrogenasa succnica que, en presencia de cido succnico en cido fumrico, reduciendo, simultneamente, al aceptor de H. Diversas sustancias parecidas al cido succnico, como el cido malnico, el oxlico y el glutrico, se pueden combinar con la enzima e impiden su accin sobre el cido succnico.Al aadir el inhibidor, la actividad enzimtica disminuye sin embargo, si se aaden cantidades mayores del sustrato natural de la enzima (en el ejemplo anterior, de cido succnico) nuevamente empieza a aparecer actividad enzimtica, y cuando las cantidades de cido succnico aadido sobrepasan considerablemente a las presentes del inhibidor, la actividad enzimtica se restablece por completo. Esta situacin representa, aparentemente, un fenmeno de competencia entre el sustrato natural y el inhibidor para ocupar el sitio activo de la enzima; la cantidad presente de una sustancia o de otra , en un momento dado, en el sitio de la reaccin , determina si se dirige en un sentido o de otro; si hay ms inhibidor, la enzima queda bloqueada por ste, y no se lleva a cabo la reaccin enzimtica ; si an en presencia de importantes cantidades de inhibidor existen mayores cantidades del sustrato natural, ste domina al inhibidor y llega a desplazarlo introducindose en los sitios activos de la enzima para permitir que se reanude la actividad cataltica.4.3.2 Inhibicin por no competenciaCuando las sustancias inhibidoras actan independientemente de la calidad del sustrato natural presente, se trata de inhibicin por no competencia. En este caso, el inhibidor bloquea loas sitios activos de la enzima de modo irreversible; en ocasiones se trata de la desnaturalizacin de la enzima, como cuando se aaden aniones o cationes que precipitan las protenas. En otros casos la combinacin irreversible se hace con sustancias que actan de manera especfica sobre ciertos grupos activos de la enzima, o sobre la conformacin o estructura completa de ella ; sin embargo, en estas circunstancias, se ven afectadas por igual todos o cuando menos varios tipos de enzimas.Existen algunos inhibidores no competitivos que muestran cierta especificidad, como los agentes bloqueadores del radical sulfhdrico, -SH, presente en las cadenas laterales del aminocido cistena, comn a todas las molculas protenicas y, por lo tanto, a las enzimas. Entre los inhibidores de sulfhdricos ms conocidos se encuentran el ferrocianuro, el yodacetato, el famoso gas usado con fines blicos, la lewisita, y otras sustancias de tipo arsenical que deben sus efectos letales a su combinacin con los grupos sulfhdrico de protenas y enzimas de gran importancia fisiolgica.Hay enzimas que contienen iones metlicos indispensables para su actividad y que son susceptibles a la accin inespecfica de agentes que afectan dichos iones; tal es el caso de las enzimas con hierro que son intoxicadas por medio del cianuro o el H2S. De la misma manera, la adicin de oxalato a un sistema puede precipitar el calcio o el magnesio, e impedir la actividad de enzimas que los requieren.4.3.3Antagonismo metablico (anti metabolitos)Las enzimas pueden ser inhibidas por diversos compuestos, especialmente los que presentan una estructura parecida al sustrato natural, como expres en el caso del cido malnico y el cido succnico con respecto a la deshidrogenasa succnica.Esta inhibicin se denomina metabolitos las sustancias presentes o producidas en el curso del metabolismo celular, y anti metabolitos las sustancias parecidas a aqullos, y que impiden su aprovechamiento y utilizacin; en general, se trata de sustancias que compiten, a nivel enzimtico, en vista de su parecido estructural, con los metabolitos naturales.Numerosos hongos, actinomicetos, bacterias, etc., producen sustancias que muestran actividad contra otros microorganismos. Estas sustancias se han denominado antibiticos y, en principio, se deben considerar como anti metabolitos que impiden, por razones de competencia, el crecimiento de determinadas formas microbianas. En medicina ha resultado del mayor inters el aislamiento y la actividad de los antibiticos, ya que en ciertas condiciones se usan para reprimir el desarrollo de grmenes patgenos para los seres humanos.El estudio de los anti metabolitos probablemente se inici al observar que numerosas bacterias podan crecer en un medio que tuviera sulfanilamida, que normalmente es un inhibidor de su crecimiento, siempre que se aadieran grandes cantidades de cido p-amino benzoico, una vitamina necesaria para la nutricin celular. En vista del parecido estructural entre las dos molculas, la sulfanilamida y el cido p-aminobenzoico, se acept que los fenmenos de inhibicin tenan una base estructural.Entre los antibiticos, existen algunos de gran utilidad teraputica, como la penicilina, aislada de diversos hongos Penicillium ; la estreptomicina, proveniente de cultivos de Streptomyces griseus, y las tetraciclinas, sustancias que tienen amplio campo de accin de diversas infecciones producidas por bacterias Gram positivas o gramnegativos. Qumicamente, son sustancias complejas formadas por distintos grupos: por ejemplo, la estreptomicina contiene glucosamina, estreptosa y estreptidina. Algunos antibiticos son pptidos, de tipo bsico, aislados de bacterias, tales como la gramicidina y las tirocidinas. Un ejemplo peculiar de antibitico producido por el hongo Penicillium notatum es la notatina, idntica a la enzima glucosa oxidasa que ataca a la glucosa permitiendo su conversin a gluconolactona y cido glucnico; es posible que de esta manera ejerza su accin de antibitico.Muchos anti metabolitos suelen intervenir de modo especfico a nivel de las coenzimas o de los grupos prostticos, cuando stos son del tipo de las vitaminas. Se trata, por lo tanto, en estos casos, de anti vitaminas, muy comunes en las del grupo B. As, la tiamina modificada en su estructura qumica para formar piritiamina u oxitiamina, no participa en los procesos de descarboxilacin.El cido piridn 3 sulfnico impide la accin de la vitamina natural parecida a l, o cido nicotnico y perturba numerosas reacciones de des hidrogenacin. La piridoxina es anti organizada por la desoxipiridoxina y la biotina, de la misma manera, por la destiobiotina. Se han preparado numerosas sustancias parecidas a las bases pricas y pirimidnicas con la finalidad de bloquear los sistemas de formacin de protena, que dependen de la presencia de cidos nucleicos que contienen dichas bases, en el interior de las clulas; estos trabajos se han planeado para deprimir la velocidad de desarrollo de clulas cancerosas. Entre las sustancias obtenidas en fechas recientes se puede sealar el grupo del 5 fluorouracilo, que produce inhibicin tumoral por el siguiente mecanismo, que puede ser comn a un gran nmero de sustancias con estas propiedades : en el tumor falta la enzima que destruye el anti metabolito, en este caso el 5 fluorouracilo, el cual se vuelve muy agresivo hacia el tumor ya que no es degradado por l; en cambio, dicha sustancia es menos txica para el tejido normal que s est en posibilidad de destruirlo.4.3.4 Inhibicin alostericaDe gran importancia en el fenmeno de la actividad enzimtica es el hecho de que, en las protenas, pueden existir dos (o cuando menos dos) sitios diferentes desde el punto de vista estreo- especfico y que, adems, estn en lugares distintos. Uno de estos sitios es el centro activo, donde el sustrato es atacado para dar origen a los productos de la reaccin y por lo tanto donde reside el aspecto funcional de la protena. El otro sitio denomina sitio alostrico y en l puede acomodarse de manera complementaria - pero reversible - alguna sustancia llamada efector alostrico ; al efectuarse esta unin se produce una alteracin discreta de la estructura de la protena, la transicin alosterica, que modifica la actividad biolgica de la protena, porque altera la distancia, las propiedades del sitio activo.Es muy importante que el efector alostrico normal no tiene relacin qumica o metablica alguna con el sustrato de dicha enzima y que su accin tan especfica se debe a que altera de tal modo la conformacin de la protena que modifica su centro activo.El efecto alostrico se ha estudiado de manera especial en bacterias, pero ocurre tambin en animales superiores. En un principio se reconoci como un efecto inhibidor que, por su caractersticas, fue denominado "por retro- alimentacin" o "por producto final. En rigor, en las bacterias, es la regla que el metabolito formado al final de un camino metablico, resulte un poderoso inhibidor de su propia sntesis. Parte de la explicacin de este efecto (pgse debe a que dicho metabolito inhibe especficamente a una sola enzima localizada en el camino metablico que forma a dicha sustancia, y de manera curiosa, la enzima sensible al metabolito final es la primera de este camino metablico.En un ejemplo de camino A B C D E, siendo E el metabolismo final, ste inhibira a la primera enzima la que forma B a partir de A. En este captulo en que se estudia la regulacin metablica se analizan con detalle algunos de estos ejemplos y las reacciones qumicas individuales afectadas. La inhibicin alosterica demuestra la alta especializacin de las enzimas que reconocen tanto al sustrato como al inhibidor, siendo muy especficas para ambos. Como qumicamente el sustrato y el efector alostrico son muy distintos, se acepta que la unin con la enzima debe efectuarse en sitios diferentes, lo que ha demostrado con mutantes bacterianas no sensibles al efector alostrico. Adems, no hay interaccin directa entre el sustrato y el inhibidor puesto que los sitios receptores estn muy separados.Las protenas alostricas pueden corresponder a polmeros, es decir, a molculas compuestas de sub- unidades idnticas, con ejes de simetra definidos. El hecho de que se agreguen las subunidades, por una parte, y el que al estar en forma polimrica adopten diversas situaciones conformaciones, hace susceptibles a la enzima a los inhibidores, o por el contrario, a recibir (fig. 3-10) al sustrato y llevar a efecto su accin caracterstica. Ms an, para el caso de la transcarbamilasa asprtica se ha demostrado que una subunidad se combina con el sustrato y otra, distinta, con el inhibidor. Estos fenmenos adquieren una importancia de tipo general, al demostrar que es factible modificar la accin de las enzimas por cambios en la estructura cuaternaria de las protenas, basadas en la asociacin y disociacin de subunidades. Algunos ejemplos particulares son los siguientes: la deshidrogenasa glutmica, con peso molecular de cerca de 1 milln puede partirse en subunidades de 250 000 por diversos agentes: DPN, ADP, estrgenos tiroxina y ciertos aminocidos. Otro ejemplo es la carboxilasa de la acetil coenzima. A, que es activada por la adicin de citrato, el cual cambia el coeficiente de sedimentacin de la enzima de 18 S a 43 S, o sea la molcula pasa a forma de polmero activo a partir de monmeros inactivos. Un caso ya clsico es el de la fosforilasa inactiva que se convierte en activa cuando se fosforila; la estructura inactiva est formada por 2 unidades y la activa por 4.

BIBLIOGRAFA1. Rodwel, Etall. Bioqumica de las enzimas2. Bioqumica de Harper, 13 ed., s.d.3. Laguna, Jos. Bioqumica, 2 ed.4. Facultad de Medicina, UNAM, Mxico D.F., Fourier S.A., 1969.

ANEXOS