MORFOFISIOLOGÍA HUMANA I.MORFOFISIOLOGÍA HUMANA I.

PRIMER TRIMESTRE.PRIMER TRIMESTRE.

PRIMER AÑO.PRIMER AÑO.

TEMA 1: CÉLULA.TEMA 1: CÉLULA.

ACTIVIDAD ORIENTADORA 5.ACTIVIDAD ORIENTADORA 5.

TÍTULO:TÍTULO:

COMPONENTES MOLECULARESCOMPONENTES MOLECULARES

BIOCATALIZADORES.BIOCATALIZADORES.

SUMARIOSUMARIO• Introducción al estudio de los Introducción al estudio de los

biocatalizadores.biocatalizadores.

• Teoría del centro activo.Teoría del centro activo.

• Cinética enzimática.Cinética enzimática.

• Cofactores enzimáticos.Cofactores enzimáticos.

• Regulación de la actividad enzimática.Regulación de la actividad enzimática.

• Vitaminas.Vitaminas.

CONDICIONES NECESARIAS PARA QUE CONDICIONES NECESARIAS PARA QUE SE PRODUZCA UNA REACCIÓN QUÍMICASE PRODUZCA UNA REACCIÓN QUÍMICA

• Que los reactivos se pongan en Que los reactivos se pongan en contacto.contacto.

• Que por su naturaleza química sean Que por su naturaleza química sean

capaces de reaccionar.capaces de reaccionar.

• Que choquen sus moléculas con la Que choquen sus moléculas con la

fuerza suficiente y en la dirección fuerza suficiente y en la dirección

adecuada.adecuada.

EE11

VVAALLOORREESS EENNEERRGÍGÍAA

Curso de la reacciónCurso de la reacción

CCEE33

AA+B+B

DIAGRAMA ENERGÉTICO DE LA REACCIÓNDIAGRAMA ENERGÉTICO DE LA REACCIÓN

Complejo activadoComplejo activado

CATALIZADORESCATALIZADORES

Son sustancias que tienen en común Son sustancias que tienen en común

la propiedad de aumentar la velocidad la propiedad de aumentar la velocidad

de las reacciones químicas, sin que de las reacciones químicas, sin que

su estructura o concentración se su estructura o concentración se

modifique como resultado de la modifique como resultado de la

reacción.reacción.

FORMA EN QUE ACTÚAN LOS FORMA EN QUE ACTÚAN LOS CATALIZADORESCATALIZADORES

• Fijan y concentran sobre su superficie Fijan y concentran sobre su superficie las sustancias reaccionantes y las las sustancias reaccionantes y las orientan en el espacio.orientan en el espacio.

• Interactúan con las sustancias Interactúan con las sustancias reaccionantes, creando tensiones en su reaccionantes, creando tensiones en su interior, que debilitan sus enlaces de interior, que debilitan sus enlaces de modo que es más fácil romperlos.modo que es más fácil romperlos.

CATALIZADORESCATALIZADORES

• Abióticos.Abióticos. Su actividad generalmente no está relacionada con los seres vivos, entre los que encontramos: platino, níquel, ácido sulfúrico e hidróxido de sodio entre otros.

• Bióticos o biocatalizadores.Bióticos o biocatalizadores.

• Naturaleza proteica.• Específicas.• Versátiles.• Gran eficiencia catalítica.• Actividad susceptible de regulación.

ENZIMASENZIMAS

COMPARACIÓN ENTRE COMPARACIÓN ENTRE CATALIZADORESCATALIZADORES

ABIÓTICOSABIÓTICOS BIÓTICOSBIÓTICOSMenor Menor

complejidad complejidad estructuralestructural

(metales, sales, ácidos o bases)

Mayor Mayor complejidad complejidad estructuralestructural

Menor Menor especificidadespecificidad

Mayor Mayor especificidadespecificidad

Menor Menor eficienciaeficienciacatalíticacatalítica

Mayor Mayor eficienciaeficienciacatalíticacatalítica

EE11

VVAALLOORREESS EENNEERRGÍGÍAA

Curso de la reacciónCurso de la reacción

CCEE33

AA+B+B

DIAGRAMA ENERGÉTICO DE LA REACCIÓN DIAGRAMA ENERGÉTICO DE LA REACCIÓN NORMAL Y CATALIZADANORMAL Y CATALIZADA

EE22

Reacción no catalizadaReacción no catalizada

Reacción catalizadaReacción catalizada

MECANISMO BÁSICO DE ACCIÓN DE LAS ENZIMASMECANISMO BÁSICO DE ACCIÓN DE LAS ENZIMAS

E

S

ES

E

Etapa Etapa de uniónde unión

Etapa de Etapa de transformacióntransformación

P

CENTRO ACTIVOCENTRO ACTIVO

Es una concavidad o hendidura en la Es una concavidad o hendidura en la

superficie de las proteínas enzimáticas superficie de las proteínas enzimáticas

donde el sustrato se une por fuerzas no donde el sustrato se une por fuerzas no

covalentes de forma específica.covalentes de forma específica.

ESTRUCTURA DEL CENTRO ACTIVOESTRUCTURA DEL CENTRO ACTIVO

-CH-CH33--

++-OH-OH

FACTORES QUE MODIFICAN LA FACTORES QUE MODIFICAN LA ESTRUCTURA DEL CENTRO ACTIVOESTRUCTURA DEL CENTRO ACTIVO

• Modificadores de la distribución Modificadores de la distribución eléctrica del centro activo, como el pH eléctrica del centro activo, como el pH del medio.del medio.

• Análogos estructurales a los sustratos Análogos estructurales a los sustratos no susceptibles de ser transformados.no susceptibles de ser transformados.

• Sustancias capaces de reaccionar Sustancias capaces de reaccionar específicamente con grupos del centro específicamente con grupos del centro activo y modificarlo.activo y modificarlo.

CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS SEGÚN SU COMPOSICIÓN QUÍMICASEGÚN SU COMPOSICIÓN QUÍMICA

• Simples.Simples. cuando están formadas sólo por la proteína enzimática.

• Compuestas o conjugadas.Compuestas o conjugadas. cuando están unidas a otra sustancia que se denomina cofactor

Holoenzima = Apoenzima + CofactorHoloenzima = Apoenzima + Cofactor

CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMASCLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS

• Oxidorreductasas.Oxidorreductasas.

• Transferasas.Transferasas.

• Hidrolasas.Hidrolasas.

• Liasas.Liasas.

• Isomerasas.Isomerasas.

• Ligasas.Ligasas.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CINETICA ENZIMATICA CINETICA ENZIMATICA

• Concentración de enzimas.Concentración de enzimas.

• Concentración de sustrato.Concentración de sustrato.

• Concentración de cofactores.Concentración de cofactores.

• Temperatura.Temperatura.

• pH del medio.pH del medio.

• Presencia de activadores.Presencia de activadores.

• Presencia de inhibidores.Presencia de inhibidores.

Velocidad de reacción:Velocidad de reacción:Cantidad de sustrato que se transforma Cantidad de sustrato que se transforma en producto en la unidad de tiempo.en producto en la unidad de tiempo.

Velocidad inicial de la reacción:Velocidad inicial de la reacción: Es la velocidad de la reacción cuando Es la velocidad de la reacción cuando

aún no se ha consumido el 10 % del aún no se ha consumido el 10 % del sustrato inicial.sustrato inicial.

CONCENTRACIÓN DE ENZIMACONCENTRACIÓN DE ENZIMA

Concentración de enzimaConcentración de enzima

VVeelloocciiddaadd

IInniicciiaall

CONCENTRACIÓN DE SUSTRATOCONCENTRACIÓN DE SUSTRATO

Concentración de sustratoConcentración de sustrato

VVeelloocciiddaadd

IInniicciiaall

V máximaV máxima

Vmáx/2Vmáx/2

KmKm

PARÁMETROS CINÉTICOSPARÁMETROS CINÉTICOS

• VELOCIDAD MÁXIMA:VELOCIDAD MÁXIMA: Refleja la capacidad catalítica total de la Refleja la capacidad catalítica total de la

enzima.enzima. Se relaciona con la etapa de transformación Se relaciona con la etapa de transformación

del mecanismo básico de acción de las del mecanismo básico de acción de las enzimas.enzimas.

• CONSTANTE DE MICHAELIS:CONSTANTE DE MICHAELIS: Representa una medida de la afinidad de la Representa una medida de la afinidad de la

enzima por el sustrato.enzima por el sustrato. Se relaciona con la etapa de unión del Se relaciona con la etapa de unión del

mecanismo básico de acción de las mecanismo básico de acción de las enzimas.enzimas.

TEMPERATURATEMPERATURA

VVeelloocciiddaadd

IInniicciiaall

TemperaturaTemperatura

EFECTO DEL pHEFECTO DEL pH

VVeelloocciiddaadd

IInniicciiaall

pHpHpH óptimopH óptimo

EFECTO DE ACTIVADORES E EFECTO DE ACTIVADORES E INHIBIDORESINHIBIDORES

• ACTIVADORES:ACTIVADORES: Estimulan la actividad catalítica.Estimulan la actividad catalítica.

• INHIBIDORES:INHIBIDORES: Son sustancias que disminuyen la velocidad Son sustancias que disminuyen la velocidad

de las reacciones catalizadas por enzimas.de las reacciones catalizadas por enzimas. Pueden ser:Pueden ser:

Competitivos.Competitivos. No competitivos.No competitivos.

INHIBICIÓN COMPETITIVAINHIBICIÓN COMPETITIVA

Enzima

Sustrato

Inhibidor

Producto

INHIBICIÓN NO COMPETITIVAINHIBICIÓN NO COMPETITIVA

Producto

Sustrato

Inhibidor

ComplejoEnzima

SustratoInhibidor

COFACTORESCOFACTORES

Sustancias de carácter no proteico y Sustancias de carácter no proteico y bajo peso molecular; son moléculas o bajo peso molecular; son moléculas o iones imprescindibles para la acción iones imprescindibles para la acción catalítica de muchas enzimas.catalítica de muchas enzimas.

• Contribuyen a la unión entre la enzima Contribuyen a la unión entre la enzima y el sustrato.y el sustrato.

• Estabilizan la enzima en su Estabilizan la enzima en su conformación más activa.conformación más activa.

• Constituyen frecuentemente el grupo Constituyen frecuentemente el grupo catalítico principal.catalítico principal.

• Son transportadores intraenzimáticos Son transportadores intraenzimáticos o interenzimáticos en la reacción o interenzimáticos en la reacción catalizada.catalizada.

FORMAS DE ACTUACIÓN DE LOS FORMAS DE ACTUACIÓN DE LOS COFACTORESCOFACTORES

TIPOS DE COFACTORESTIPOS DE COFACTORES

Mg2+ Zn2+ Ca2+

Fe2+ Mn2+ K+

Grupos Prostéticos

Coenzimas

InorgánicosInorgánicos OrgánicosOrgánicos

REGULACIÓNREGULACIÓN

• Pasar de un estado de reposo a actividad y viceversa. Pasar de un estado de reposo a actividad y viceversa.

• Cuando un sistema o proceso es capaz de variar su Cuando un sistema o proceso es capaz de variar su

comportamiento como respuesta a los cambios que se comportamiento como respuesta a los cambios que se

producen en su entorno, de forma que la respuesta producen en su entorno, de forma que la respuesta

directa o indirectamente, tiende a modificar el estimulo directa o indirectamente, tiende a modificar el estimulo

volviendo a la situación inicial, se dice que este sistema volviendo a la situación inicial, se dice que este sistema

o proceso está regulado.o proceso está regulado.

COMPONENTES DE UN SISTEMA DE COMPONENTES DE UN SISTEMA DE REGULACIÓNREGULACIÓN

SEÑALSEÑAL

ESTÍMULOESTÍMULO

RECEPTORRECEPTOR

TRANSDUCTORTRANSDUCTOR

AmplificadorAmplificador EfectorEfector RespuestaRespuesta

MECANISMOS DE REGULACIÓNMECANISMOS DE REGULACIÓNENZIMÁTICAENZIMÁTICA

• Mecanismos que modifican la cantidad Mecanismos que modifican la cantidad de enzimas:de enzimas: Inducción.Inducción. Represión.Represión.

• Mecanismos que modifican la actividad Mecanismos que modifican la actividad enzimática:enzimática: Modificación alostérica.Modificación alostérica. Modificación covalente.Modificación covalente.

MODIFICACIÓN ALOSTÉRICAMODIFICACIÓN ALOSTÉRICA

Mecanismo por el cual una sustancia Mecanismo por el cual una sustancia

denominada efector alostérico se une a la denominada efector alostérico se une a la

enzima en un lugar llamado sitio alostérico, enzima en un lugar llamado sitio alostérico,

mediante interacciones débiles y provoca mediante interacciones débiles y provoca

cambios conformacionales, que modifican cambios conformacionales, que modifican

la velocidad de la reacción.la velocidad de la reacción.

VIDEOVIDEO

Modificación Modificación Alostérica Alostérica

FinalFinal

CARACTERÍSTICAS DE LAS ENZIMAS CARACTERÍSTICAS DE LAS ENZIMAS ALOSTÉRICASALOSTÉRICAS

• Son proteínas oligoméricas de Son proteínas oligoméricas de elevado peso molecularelevado peso molecular

• Existen en varios estados Existen en varios estados conformacionales interconvertibles y conformacionales interconvertibles y con afinidad diferente para cada uno con afinidad diferente para cada uno de sus ligandos.de sus ligandos.

• Los cambios conformacionales en Los cambios conformacionales en una subunidad se comunican en una subunidad se comunican en mayor o menor grado al resto de las mayor o menor grado al resto de las subunidades.subunidades.

MODIFICACIÓN COVALENTEMODIFICACIÓN COVALENTE

Es el mecanismo mediante el cual la Es el mecanismo mediante el cual la

unión por enlace covalente de un grupo unión por enlace covalente de un grupo

químico a la enzima, le provoca un químico a la enzima, le provoca un

cambio conformacional que produce una cambio conformacional que produce una

variación de las velocidad de reacción.variación de las velocidad de reacción.

CARACTERÍSTICAS DE LA CARACTERÍSTICAS DE LA MODIFICACIÓN COVALENTEMODIFICACIÓN COVALENTE

• Se modifica la composición de la enzima, Se modifica la composición de la enzima, que conduce a un cambio conformacional que conduce a un cambio conformacional secundario y modificación de la actividad. secundario y modificación de la actividad.

• Menor rapidez que la modificación Menor rapidez que la modificación alostérica. alostérica.

• Puede acompañarse del fenómeno de Puede acompañarse del fenómeno de amplificación.amplificación.

CONCLUSIONES.CONCLUSIONES.

• Las enzimas aceleran la velocidad de las Las enzimas aceleran la velocidad de las

reacciones disminuyendo la energía de reacciones disminuyendo la energía de

activación y su mecanismo básico de activación y su mecanismo básico de

acción consta de dos etapas, la de unión acción consta de dos etapas, la de unión

y la de transformación.y la de transformación.

• Existen factores que influyen en la Existen factores que influyen en la

velocidad de la reacción enzimática, velocidad de la reacción enzimática,

modificando la estructura de la enzima y modificando la estructura de la enzima y

en particular de su centro activo, en particular de su centro activo,

aspecto de gran importancia en la aspecto de gran importancia en la

práctica médica.práctica médica.

• La estructura tridimensional del centro La estructura tridimensional del centro

activo y sus cargas eléctricas activo y sus cargas eléctricas

determinan la especificidad de sustrato determinan la especificidad de sustrato

y de acción de las enzimas.y de acción de las enzimas.

• Las formas básicas de regulación Las formas básicas de regulación

enzimática se manifiestan por variación enzimática se manifiestan por variación

en la cantidad, ya sea por inducción o en la cantidad, ya sea por inducción o

represión y por variación en su actividad, represión y por variación en su actividad,

como la regulación alostérica y como la regulación alostérica y

covalente.covalente.

República Bolivariana de República Bolivariana de Venezuela.Venezuela.

Ministerio de Educación Ministerio de Educación Superior.Superior.

Programa Nacional de Programa Nacional de Formación de Medicina Formación de Medicina

Integral Comunitaria.Integral Comunitaria.

Grupo Asesor de Diseño.Grupo Asesor de Diseño.2006.2006.