Solemne 1, 2 y 3 de Bioquímica de la Universidad Andrés Bello, Apuntes de Bioquímica

¡Descarga Solemne 1, 2 y 3 de Bioquímica de la Universidad Andrés Bello y más Apuntes en PDF de Bioquímica solo en Docsity! Introducción a la Bioquímica • La bioquímica son las reacciones químicas que desarrollan los organismos. • Es analizar la parte química de una célula. • Las células adaptaron las reacciones químicas ¿Qué es la vida? • La base de un ser vivo es la célula. • La célula está compuesta por macromoléculas (hidratos de carbonos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos). • Las bacterias, protozoos son células, los virus son células. • Diferencia entre algo que no esta vivo y algo que esta vivo: - Un virus no tiene la capacidad de reproducirse, para poder hacerlo se adaptan de la mejor manera. • El ARN es muy fácil de modificar • Las proteínas son quien dan la especificidad. • Los seres vivos son los únicos con capacidad de reproducirse, • El organismo vivo tiene como fin lograr una reproducción exitosa para mantenerse en el tiempo. • Los virus tienen macromoléculas en común con las células. Que propiedades distinguen un sistema vivo: 1. Pueden crecer y moverse. 2. Desarrollan una increíble química de metabolismos (permite degradar todos los componentes del exterior) 3. Responden a estímulos generados en el medio ambiente 4. Se replican a si mismo con excepcional fidelidad. 5. No hay nada más pequeño que una célula que tenga vida. Procariontes: sin membrana nuclear ni núcleo. Eucariotas: con membrana nuclear y núcleo. Organización molecular en la célula a) Moléculas b) Macromoléculas c) Complejos supramoleculares d) Organelos e) Estructuras proteicas que arman a la célula que tiene una membrana que forma y aísla a la célula completamente Procariontes Eucariontes • Bacterias y arqueas (son extremas). • Sin núcleo. • Con membrana celular • Tiene ADN • Tiene ribosomas (complejo supramolecular) • No tienen organelos rodeados de membrana • Acá las células tienen núcleo verdadero. • Fungí, animales, protistas y plantas. • Con membrana celular • Tiene ADN • Tiene ribosomas (complejo supramolecular) • Si tienen organelos rodeados de membrana. ContinuaCión de la materia…  La materia inerte como los virus comparten cosas similares con los seres vivos.  La célula animal tiene organelos membranosos.  La célula vegetal tiene pared compuesta por carbohidratos.  La diferencia que presentan las células es su especialización. • El núcleo: tiene la finalidad de almacenar la información genética y esta información llevaran a formar proteínas fundamentales para que la célula funcione. • Citoplasma: es todo lo que esta en la membrana nuclear y celular. En la bacteria es todo lo que esta dentro de la bacteria ya que esta no posee núcleo. Tiene como función contener todo lo que le permita a la célula sobrevivir. • Citosol: es la parte liquida y esta dentro del citoplasma. • Organelos membranosos: - Retículo endoplásmico rugoso y liso. - Aparato de Golgi • Ribosomas: sintetizar las proteínas de la célula. • Lisosomas: sistema digestivo de la célula. • Vacuola: almacena agua y nutrientes. • Mitocondrias: es donde se produce la mayor cantidad de ATP dentro de la célula. • Cloroplastos: sintetizar una molécula orgánica a partir de una molécula inorgánica CO2 y Luz solar. Esta presente solo en la célula vegetal. Términos Generales Célula procarionte Célula Eucarionte Posee pared celular (peptidoglucano) Célula animal SIN pared celular Célula animal, tiene pared de celulosa SIN núcleo Núcleo presente ADN en una única molécula circular El ADN se organiza en varios cromosomas lineales SIN nucleolo Hay uno o varios nucleolos SIN organelos membranosos Tiene organelos membrabosos Ribosomas mas pequeños Ribosomas más grandes Enzimas y pigmentos están en pliegues de la membrana celular Enzimas y pigmentos están en organelos membranosos Se reproduce por fisión binaria Se reproduce por mitosis o en la formación de gametos por meiosis  Nuestras reacciones se pueden sumar obteniendo delta G final de la reacción.  De acuerdo los deltas G sabremos si hay una reacción endergónica o exergónica.  Las enzimas son quienes nos permiten hacer las reacciones bioquímicas,  La molécula clave (comunicador), entre anabolismo y catabolismo es el ATP.  Metabolismo celular: metabolismo de la glucosa termina en el piruvato, terminado con una molécula de acetil – CoA como centro de metabolismo, ciclo de Krebs y síntesis de ATP. TODAS LAS CELULAS SON CAPACES DE HACER ESTO.  Glucosa: (molécula central para todas las células, glucosa se degrada y formas energía) . Fundamentos de la Bioquímica • Los fundamentos químicos tienen que ver como ocurren las reacciones en nuestro cuerpo. • Fundamentos celulares • Fundamentos químicos • Fundamentos físicos • Fundamentos genéticos Reacciones • Endergónicas necesitan energía para funcionar. • Exergónica liberan energía. Dogma Central de la Biología Molecular • ¿Quién hace el trabajo dentro de una célula? • Las proteínas, ya que están en transporte membrana, recepción de mensaje, en toda la parte informática, anticuerpos, forman citoesqueleto, membrana de organelos. • Estas proteínas vienen de la información genética del ADN, un organismo revise el ADN. • El ADN se tiene que expresar de forma correcta para que las proteínas puedan funcionar. • Primero va la transcripción para formar un ARN y segundo la traducción para forma una proteína. • Célula está dentro de un proceso del ciclo celular donde se duplica el material genético fase S, • No es necesario que haya replicación solo es necesario para la división y multiplicación, no para la expresión genética. La expresión genética solo necesita transcripción y traducción. • Replicación y expresión son procesos distintos. • Una neurona si necesita sintetizar proteínas para funcionar. • Las proteínas hacen el trabajo en una célula como receptores de neutransmisores • Una neurona NO se replica no puede formar otras proteínas puesto que están en el proceso G0, fuera del ciclo celular. • LA REPLICACION NO ES NECESAIRO PARA LA EXPRESION. ES NECESARIA PARA QUE LA CELULA SE DUPLIQUE. • LA EXPRESION ES PARA QUE LA CELULA FUNCIONE. 1.- Se perpetua la información contenida en el DNA. 2.- Se transmite la información contenida en el DNA al RNA 3.- Se traduce la información contenida en el RNA para generar una proteína. ✓ La replicación es un PROCESO BIDIRECCIONAL. ✓ Las proteínas vienen de los genes (proceso de traducción y transcripción es esencial para dar vida a las proteínas) MUTACIONES. • Cambia la secuencia de nucleótidos con cambian los codones y al cambiar los codones cambian los aminoácidos estos últimos generan una alternación en la estructura de la proteína. GLUCOSA. ❖ La reacción de la glucosa es una reacción química liberándose como calor, es desfavorable para la célula. ❖ Por lo que nuestra evolución transforma esta reacción en pequeñas reacciones con modificaciones de moléculas para generar o mismo 6 CO2 6 H2O. Dogma central actualizado  Para ser más estables y parecer a los gases nobles.  F O y N son los más electronegativos de la tabla.  Los no metales son lo que tienen más electrones en su última capa electrónica. Y lo metales con menos electrones en su última capa.  Los no metales solo quieren recibir electrones 3 tipos de enlaces entre átomos • Iónico: entre átomo extremos metales y no metales. El sodio cede electrones al cloro. Cargas opuestas se atraen. Cargas iguales se repelen. • Covalente: compartir electrones entre los no metales. • Metálico: ocurre entre dos metales, cada átomo se coloca en una red de átomos y los electrones quedan en una capa electrónica común. Y transfieren la electricidad ya que la electricidad son electrones viajando. ¿Cómo se forma una macromolécula? • Con las interacciones entre moléculas de diferente especie. • Como las proteínas, ADN. • A los átomos los ordena el número atómico, este número atómico representa el número de protones y electrones que tiene un átomo. varia el número de neutrones. • El átomo más pequeño es 1 protón 1 electrón. • Están ordenados de esa manera por las probabilidades de la naturaleza, es decir, probabilidad de que se unan y estén listos para formar átomos. ¿Por qué lo átomos se unen? Átomos forman moléculas o macromoléculas. El agua y Equilibrio Acido Base Acido y Base • La molécula de agua es una molécula que también puede actuar como acido o como base, se puede disociar forma hidrogeno y OH. • Acido: dona protones, liberan protones, cede protones. Libera protones y OH • Base: aceptan protones, captan protones y liberan OH. - Los protones liberados son ácidos débiles - Los OH bases débiles  Muchos de los ácidos importantes en la célula son ácidos débiles, por lo que se disocian solo parcialmente – por ejemplo, el grupo carboxilo (COOH). Reacciones biológicas del agua • Son fundamentales para las enzimas, puesto que están rodeada de agua estructural fundamental para mantener la estructura de la molécula. • La liberación de agua ordenada favorece la formación de un complejo enzima-sustrato. Osmosis • Dentro de una célula ocurre osmosis. • La osmosis es un proceso cuando se coloca una célula en distintas soluciones. • La osmosis es movimiento del agua a través de una membrana semipermeable. • ISOTONICA: tiene la misma tonicidad en el exterior que en el interior, las moléculas de agua no se mueven. • HIPERTONICA: tiene mucho más soluto que agua, el agua va a tender a salir de la célula, para equilibrar las concentraciones de soluto. • HIPOTONICA: tiene menos soluto y más agua, el agua va a tender a ingresar y tanta agua que ingresa que la célula se podría romper formando la citólisis del agua. H2O H+ + OH- Ácidos débiles Bases débiles Kw Ka Kb • La reacción, posee una velocidad con la cual os reactivos y productos son idénticas que los productos a reactivos. • Cuando una reacción llega al equilibrio es que ya no hay más producto en el tiempo, pero no deja de ocurrir la reacción ocurre en la misma velocidad. • Para todas las reacciones ocurre una concentración fija. • Esas son las que se usan para calcular la Keq. Keq: los productos de los productos divididos por reactivos. • Los compuestos en líquido y solido no se contabilizan en la constante, solo se cuentan los acuosos y gases. • Kw: constante de disociación del agua. • Solución neutra es aquella que tiene pH 7 - Acida pH menor que tiene 1 -6,99 - Base pH mayor que 7, 7,1 – 14. ContinuaCión de áCido y base… ¿Cuál es la característica clave del agua que le permite ser el disolvente universal? - Es polar - Y forma puentes de hidrogeno. Regla que rige que cosa interacciona con que cosa: - “Lo similar disuelve a lo similar”. - Ej. Polar interactúa solo con polar y se podrán disolver. Polar: átomos con una diferencia de electronegatividad impórtate. Forman puentes de hidrogeno o dipolo - dipolo. Los mas electronegativos: F, O y N. • O y N, es una molécula polar. • OH, también es polar. Los apolares jamás se juntan con los polares. Ácido: molécula cuando se disocia librera protones Base: cuando está en solución capta protones. También llamados alcalinos porque están en pH alcalino. • La molécula de agua se ioniza liberando protones y OH. Acido y bases liberan OH. Constante de equilibrio: - Momento donde la reacción deja de ocurrir. - Equilibrio: la velocidad con se va de los sustratos a los productos es la misma con que los productos se transforman en sustratos. Todas las reacciones químicas son reversibles. Formula: El HCl, en solución se libera por completo en H y Cl. • Todos los líquidos y solidos no se toman en cuenta para el calculo de constante de equilibrio. • Solo se toman en cuenta los acuosos y gaseoso. Kw: es 1×10^-14. Escala de pH.: Va desde 0 (HCl), un acido muy fuerte por lo que este se disocia al 100% hasta el 14 (NaOH), una base fuerte que en solución se disocia casi al 100%. Con el pH se mide la concentración de H (protones). El pH se calcula como – log p: es – log de algo. Ej. - pH=7 - H+ = 1×10^-7 - pH=1×10^-3, pH: 3. H y OH = 1×10^-14. • La concentración de H es la misma que la de OH (1×10^-14). Resumen 3º pH + el pOH = 14. Ej. pH es 3 entonces 14 -3, el pOH será 11. pOH: 11 y (OH) = 1×10^-11. • El pH de la sangre esta tan bien regulado que un si hay menos de 7.4 ya se considera acidosis metabólica. • La sangre para mantener establa su pH lo hace con la ayuda de tampones. Ácidos fuertes y débiles. Acido fuerte: se disocia completamente y sus constantes de equilibro con enormes. Acido débil: se disocia poco, por lo que en equilibrio queda harta cantidad y sus constantes de equilibrio son pequeñas. Ka: - constante de disociación de un ácido. - este va a permitir sacar el pKa. - Es el pH al cual la concentración de la molécula de acido entera es igual a la concentración de la molécula de agua disociada. Cuando el pH es igual al Pka, es el punto donde se encuentra el rango de la titulación del ácido. pKa: • Cuando están iguales HA y A-; misma concentración está en 50 y 50. • Cuando el pH es menor que el valor de pKa va a estar todo como HA. • Si esta sobre el valor del pKa, todo estará como A- Para calcular el pKa se titula el ácido. Cuando se encuentra un protón del acido y un OH de la base se forma agua, es decir, se va neutralizando los H con los OH. Y el agua tiene pH neutro. Se puede neutralizar hasta el punto en que los OH que se agregan es equivalente a la concentración de hidrógenos que se disocian. • El pKa es el punto medio de la curva de titulación. Ácidos débiles y constante de acidez. Una constante de acidez alta quiere decir que el ácido débil es fuerte. Los pKa con flecha hacia abajo implica que el acido es mas fuerte. Una constante de acidez alta indica que el acido es mas fuerte. • Con la constante de acidez se ve el valor 1×10^- (algo). • Con el pKa se saca ese exponente y se pone en valor positivo. Cálculos con el pH. Clasificación: 1. Los aminoácidos no polares tienen en su radical cadena hidrocarbonadas, que pueden ser lineales o cadenas lineales aromáticas. 2. Los polares se dividen en 3 grupos, polares no cargados, polares cargados positivos y polares cargados negativos. Apolares (alifáticas) - Alanina - Vallina - Leucina - Isoleucina - Prolina (es rígida). - Metionina (tiene un azufre entre 2 carbonos) apolares (aromáticos). - Fenilalanina - Tirosina - Triptófano (es el mas grande de todos los aminoácidos y tiene más potencia). • Estos anillos aromáticos tienen la capacidad de excitar a sus electrones, absorben fotones a cierta longitud de onda. • Este electrón que se excita vuelve a su estado original y libera esa energía en forma de radiación. • La longitud de onda que absorben estos radicales es de 280 nanómetros. Polares (sin carga) • Estos son los que tienen hidrogeno, oxígeno y azufre. - Cisteína, tienen un azufre que queda al final lo que le permite ser muy reactiva, - Serina - Treonina - Asparraguina - Glutamina Cisteínas:  reaccionan entre ellas y forman puentes disulfuros (enlaces covalentes).  Son las únicas con el grupo S – H (sulfhídrico). Polares (carga negativa) • A estos aminoácidos se les denomina normalmente aspartato y glutamato para resaltar que sus cadenas laterales están cargadas negativamente a pH fisiológico. - Acido aspártico - Acido glutámico  Son ácidos por que se ionizan, liberan un protón, que ocurren a pH acido, su pKa es del rango de ácido. Polares (carga positiva) • Dentro de los aminoácidos con cadenas laterales muy polares (tiene grupos aminos) encontramos tres aminoácidos básicos: - Lisina (NH3+) - Arginina (NH2+) - Histidina (NH+) • Este + indica que tienden a captar protones, quedan con un protón de +, por lo que son bases. Aminoácidos destacados: • Glicina: aa no quiral (dos radicales del Cα son H, iguales) • Cisteína: Forma puentes disulfuro • Prolina: Anillo entre alfa amino y carbono alfa, rigidez, rompe estructuras de hélice • Triptófano, tirosina y fenilalanina: capacidad de absorber la luz a 280 nm por su anillo aromático Aminoácidos esenciales • Son los que no pueden ser sintetizados por las células animales y deben ser suministrados en la dieta. - Fenilalanina - Isoleucina - Leucina - Lisina - Metionina - Treonina - Triptófano - Valina - Arginina e histidina (esenciales para niños y embarazos). Los aminoácidos se pueden modificar después que están formando una proteína: - Modificaciones post traduccionales. - Se modifican por que hay aminoácidos que se pueden fosforilar, hidroxilar y metilar. • Fosforilación • Metilación (importante en las histonas) • Hidroxilación Aminoácidos acido – base - Hay algunos que tienen la capacidad de actuar como acido. (deprotonación):  Acido aspártico (pKa acido)  Acido glutámico (pKa acido)  Histidina (pKa base, que se comporta casi acido)  Lisina (pKa base)  Cisteína (pKa base)  Tirosina (pKa base)  Arginina (pKa base) • pKa: sacar el – log de la constante de acidez. Es el pH al cual encontramos 2 ácidos en la misma proporción. • La constante de acidez no cambia, es un valor constante. pKa: Valor de pH al cual el 50% del ácido se ha desprotonado (y queda el 50% sin desprotonar)  pH < al pKa predomina la forma protonada del ácido.  pH > al pKa predomina la forma DESprotonada del ácido. Con carga negativa, es cuando están a un pH fisiológico (7.4). ❖ Protonada: no suelta protones. ❖ Desprotonada: sueltan protones. Los protonados serán neutros dependiendo del grupo ionizable. - Los positivos cuando están protonados son los 3 aminoácidos positivos a pH fisiológico (histidina, tirosina, arginina). Son grupos aminos que cuando pierden el protón quedan neutras. - Los desprotonados (carboxilo, CH y OH) pierden el protón quedando negativos. Ionización (efecto del pH) • Amino y carboxilo actúan como grupos acido – base, donando o aceptando protones de acuerdo con el pH. • Hay aminoácidos sin R ionizables, pero que mantiene alfa animo y carboxilo. Cuando el pH es menor al pKa 1, todos los grupos están protonados. • El carboxilo protonado es neutro. • El amino protanado es positivo (1) Siempre a pH ácidos tienen a ganar cargas positivas. No hay ningún acido que tenga un pKa de 1. El primer pKa que se pone es según se valor, del valor mas pequeño al mas alto. El grupo COOH es acido, son los primeros que se desprotonan. • COOH a COO- ; NH+ a NH neutro. Los aminoácidos que no tienen una cadena lateral ionizable: - Glicina - Alanina - Vallina - Leucina - Isoleucina - Prolina - Metionina Cuando el pH es menor al pKa, son todos los grupos protonados. Zwitterion: carga neta igual a 0, pero sus grupos están cargados uno negativo y uno positivo. • Punto isoeléctrico (igual cargas), este es un pH que se sabe que los aminoácidos estarán como Zwitterion. Se calcula como: PI= pKa1 + pKa2 2 - Promedio entre los dos pKa. Aminoácido ácido. - A pH 1 va a ser tan acido que será menor que cualquier pKa. - Ósea que estarán protonados (neutro). - Los aminos cuando están protonados son positivos (ganan protones). - El que se desprotona es el que tenga el pKa mas pequeño. - Los pKa de los alfas carboxilos son menor que los pKa del R carboxilo. - El amino se desprotona a pH muy alcalinos. Siempre las cargas se mueven de positivo a negativo. Aminoácidos básicos. - El R tiene un amino - Están todos protonados No importa si es acido o básico, siempre se va de cargas positivas a negativas. ¿Cómo se puede calcular el puno isoeléctrico? - Acido: promedio entre el que están antes del Zwitterion y el que esta después del Zwitterion. - Básico: promedio entre el que están antes del Zwitterion y el que estas después del Zwitterion. ¿A que pH los aa tienen carga neta cero? • A pH que del Punto isoeléctrico. Punto isoelectrico para cada peptido. - Buscar el pKa2 del aa1, el pKa2 del último aa y los pKaR de los aa ionizables. Proteínas conjugadas. • Son proteínas que poseen, además de su cadena aminoacídica, otros compuestos químicos asociados a ellas. Niveles estructurales de las proteínas. Poseen 4 estructuras. - Primeria, secundaria, terciaria y cuaternaria. 1.- Primaria: • Esta dada por el gen, es la secuencia de los aminoácidos. • Esta la de dictamina todo lo que viene a continuación. • La estructura primaria determina los niveles más altos de estructura. • Cambios en la estructura primaria pueden producir grandes cambios en la estructura terciaria de una proteína y en su función. 2.- Secundaria: • Son estructuras fijas • Son el resultado de la formación de puentes de Hidrógeno entre átomos de la cadena principal y no incluye la conformación de las cadenas laterales. • Hay estructuras de hélices, extendidas (forman hojas beta) y vueltas o lazo (loop). Hélice alfa: • La cadena está enrollada sobre un cilindro imaginario • Está estabilizada por puentes de Hidrógeno entre componentes del enlace peptídico. Tipos de hélices: Las proteínas formadas mayoritariamente por hélices alfas son: • Mioglobina • Bacteriodopsina. Lamina o hoja beta: • Esqueleto de la cadena polipeptídica extendido en zig-zag, que se disponen de manera adyacente formando una lámina estabilizada por puentes de H. • Hoja beta antiparalela: una estructura va para un lado, otro para otro sentido, y los puentes de hidrogeno quedan unos frente al otro. Estos son mas estables. • Hoja beta paralela: los puentes de hidrógeno quedan chuecos por lo que no son tan estables. Estos se estabilizan por puentes de hidrogeno que se forman entre los componentes del enlace peptídico. Acá las cadenas laterales no importan. 3.- Estructura terciaria • Estructura tridimensional que adopta la proteína, la que corresponde a la conformación biológicamente activa de la proteína. • Estructura funcionalmente activa. Los residuos de aa hidrofóbicos se ubican hacia el centro de las proteínas. Los hidrofílicos hacia el exterior. Fuerzas que estabilizan la estructura terciara. 1. Disulfuro (covalente). 2. Atracción electrostática (interacciones) 3. Puentes de hidrogeno (interacciones) 4. Interacción hidrofóbica (interacciones). Enfermedades causadas por plegamientos incorrectos de proteinas. • Priones: proteinas infecciosas. Ocurre que la estructura tridimensional se cambia por otra anormal, procovando que el cerebro vaya generando hoyos. Las enzimas son una parte fundamental de nuestro organismo. La degradación y combustión de la glucosa puede ocurrir de manera química. Esto para la célula es imposible biológicamente. Lo que hace la célula fue que dividió esta reacción es pequeñas reacciones, y para poder llevar a cabo estas reacciones se necesitaron de catalizadores. Las enzimas tienen un lugar especifico donde el sustrato calza de manera perfecta y se puede llevar a cabo la reacción. Catálisis: • El sitio activo de una enzima recibe un sustrato o mas sustratos. • Se forma el complejo enzima sustrato • Ocurren las reacciones químicas que deben ocurrir para que este sustrato se transforme en producto • El producto queda en el mismo sitio activo, saliendo y liberándose la enzima. • Finalizando con el complejo producto enzima. • Cuando la enzima se libera esta se reutiliza. Velocidad de una reacción Velocidad de una reacción es distinto que equilibrio de una reacción. ¿Qué determina la velocidad de una reacción? 1. Los choques efectivos de los sustratos. 2. Que se alcance al estado de transición (Ea). 3. También mirando la cantidad de producto que se forma o la cantidad de sustrato que se va gastando. Función de una enzima: aumentar la velocidad de una reacción. La enzima es un 99,9% de proteínas. ¿Qué son las enzimas? • Son catalizadores biológicos que aceleran las reacciones, sin ser alteradas en el proceso. • En su mayoría son proteínas, con excepción de algunos ARN catalíticos. Características de las enzimas • Son altamente específicas • Sólo aceleran la velocidad de las reacciones • No se consumen ni cambian en la reacción. • Sólo actúan en las reacciones espontáneas (no alteran el DG de la reacción). • No actúan en reacciones que están en el equilibrio. • Poseen capacidad de ser reguladas Delta G: es cuanta energía se libera o necesita en una reacción. Resumen 7º “Enzimas” • Sin la catálisis, las reacciones químicas como la oxidación de la glucosa no podrían ocurrir de una manera que pueda sustentar la vida Todas las reacciones químicas y bioquímicas por esencia son reversibles. Sitio activo • Entidad 3D formada por grupos provenientes de distintas zonas de la cadena lineal y que comprende una pequeña porción del volumen total de proteína. • Consiste en una hendidura donde el sustrato se enlaza mediante múltiples interacciones débiles.  La especificidad de la enzima depende del ordenamiento de los átomos en el sitio activo y las interacciones que hay entre los residuos que unen el sustrato y el sustrato. Este sitio activo tiene la gracia de que la forma como entra el sustrato es tal que se dobla de la manera perfecta para que se transformé en producto de manera inmediata. • Las enzimas son estereoespecíficas porque forman varias interacciones entre aminoácidos del centro activo y los distintos grupos del sustrato. La reacción cataliza: - La enzima libre se une al sustrato formando el complejo enzima sustrato. - Y rápidamente este complejo enzima sustrato se convierte en complejo enzima producto y libera el producto. ¿Cómo actúan las enzimas? • Una enzima acelera una Rx bajando la energía de activación. Determinan especificad y catálisis. 1. Enlaces covalentes: Vía de reacción alternativa con menor Ea 2. Uniones débiles: Fuente de energía para alcanzar la Ea y estabilización del estado de transición. Las enzimas entregan como la “casita” en donde estos sustratos ingresan y al ingresan quedan ubicados de tal manera que la forma que adquieren hace que el producto se forme de manera inmediata. ¿Cuál es la energía real de la reacción?  El delta G de la reacción es la energía que tienen los productos menos la energía que tienen los sustratos. Esta energía que corresponde a la energía de activación no se contabiliza dentro del delta G de la reacción. • Las enzimas ayudan por medio de las interacciones que hay en el sitio activo a que los sustratos adquieran la estructura que la del estado de transición de una manera mucha más rápida, sin gasto de energía. 1 Oxidoreductasas Reacciones de oxido reducción: Transfieren plectrones Transfieren grupos químicos - 2 Transforasas CLASIFICACIÓN DE ENZIMAS: 3 Hidrolasas 4 Liasas 5 Isomerasas 6 Ligasas EJEMPLOS: 4. Oxidorreductasas: Transferencia de electrones GOO” desnirogenaso o no—c— —LDH o=c/ ch, Son Lactato Porto quinasas Proteína Fosforilada Proteína desfosforilada 3. Hidrolasas: rompimiento enlaces covalentes introduciendo agua (hidrólisis) o odo OS, 8. Ya tucosas. o Jo Ho OH fosfatasa Ho om 1 om A Ho Es vin yang de Proteina Lana fosfatasas y prin. Zrila. — Pó y desfostorilada O Fosforilada. Rotura de enlaces por adición de agua: Reacciones de hidrólisis Eliminación de grupos formando dobles enlaces O adición de grupos rompiendo dobles enlaces o Transferencia de grupos dentro de moléculas, dando origen a sus formas igomóricas Formación de enlaces C-C, C-S, C-O y CN usando al energia aportada por la hidrólisis de ATP 4. Liasas: Adición de grupos a dobles enlaces o formación de dobles enlaces por remoción de grupos a Ní C HC coo” Fumarasa. HC COO” -000 A Fumarate Malate 5. Isomerasas; Transferencia de grupos dentro de moléculas para dar origen a formas isoméricas HC=0 === Hom Triosa fosfato isomerasa H,C—OPO,H, Dvcrosiscaona eaaldenido 3 P 5 (63) Quinasas: fosforilan Fosfatasa: desfoforilan. 6. Ligasas: Formación de enlaces C-G, C-S, C-0 y C-N por reacciones de condensación acopladas a hidrólisis de ATP Glutamina ciig=cá sintetasa Cmy-eó | O ame abre | NH qa y pues pus coo” doo” suj ñ Slutamate Olutamine Cinética Enzimática: • Cada tipo de enzima tienen características especiales (parámetros cinéticos). • Estos son únicos para cada enzima, los cuales se pueden calcular. • La cinética enzima, esta iniciada por el matrimonio de Michaels – Menten. • Esta ecuación dice que la velocidad de la reacción de la enzima va a ser igual a una relación entre una velocidad máxima por la concentración de sustrato, dividida por Km más la concentración de sustrato. Los parámetros cinéticos, son verdaderos solo en condiciones en que la cantidad de producto que se forma es tan poca que la reacción inversa no ocurre. Km: respecto al sustrato. Esta condición es la de velocidad inicial. Efecto de la concentración de S: V2 << V1 por lo que VR (de la reacción global) depende de V2 • Si VR depende de V2, entonces depende de la [ES] • Si hay poco S, hay poco ES por lo que la reacción será más lenta • Si hay mucho S, hay mucho ES por lo que la reacción será más rápida • Si hay exceso de S, toda la E disponible está como ES, por lo que se alcanza la velocidad máxima de reacción. Relación entre velocidad y (E) • La velocidad de la reacción enzimática es una función lineal de la concentración de enzima. • Si agregamos 10 mM de enzima y tenemos una velocidad de 100, al agregar 20 mM será de 200. Kcat: es el tercer parámetro cinético. El primero es la velocidad máxima y el segundo en Km. • Kcat y Km son constantes. ¿Cómo se puede medir la velocidad en que va una enzima? - Se mide sabiendo cuanto producto se forma en el tiempo. - Las velocidades de reacción se miden en concentración de producto por segundo. Condición de velocidad inicial: • Es una condición necesaria para poder hacer todos los experimentos de cinética enzimática, y significa que estoy al comienzo de la reacción cuando la cantidad de producto es muy poca que impide que la reacción inversa ocurra. Curva de saturación • Se mide la velocidad inicial de la reacción. (dependiente) • Lo que varía es la concentración de sustrato. (independiente). • Km: concentración de sustrato necesaria para alcanzar la mitad de la Vmax. ESTA NO ES LA MITAD DE LA VELOCIDAD MAXIMA. • ES UNA CONCENTRACION DE SUSTRATO. Velocidad máxima: es la que se puede alcanzar cuando la enzima está saturada y está saturada por concentraciones altas de sustrato. Km: permite definir cuanta afinidad tiene la enzima por su sustrato, • Mientras mas chica la Km mayor afinidad. • Mientras mas grande la Km menos afinidad. Ecuación de Michelis – Menten: Km Inhibición enzimática: • La inhibición enzimática también se da en la naturaleza. • Son cosas naturales. Inhibidores irreversibles: Inhibidores reversibles: 1. Inhibidor competitivo. • Este se une en el sitio activo compitiendo con S (sustrato). • Este se une a la enzima libre. 2. Inhibidor mixto o no competitivo. • Unión del inhibidor a un sitio del enzima distinto del sitio activo: no compite con S. 3. Inhibidor acompetitivo: • Unión del inhibidor al complejo ES, estabilizando el complejo ES, pero impidiendo la formación de producto. Resumen efecto de inhibidores sobre parámetros cinéticos, Efectores alostéricos. • Modulación de la actividad enzimática mediada por la unión de un metabolito que se une a un sitio distinto al sitio activo, modificando la función de la enzima. Para que funcionen estos efectores alostéricos, es que deben ser una molécula que este en la vía metabólica de esta enzima. Efecto del pH en las enzimas. • No todas las enzimas funcionan al mismo pH, • Depende donde estén y actúen. Pepsina: actúa a nivel del estómago. • El pH cambia el estado de protonación de los grupos ionizables, lo que cambia sus cargas. • A pH extremos, las enzimas se desnaturan. Efecto de la temperatura en las enzimas. • El aumento de la temperatura aumenta la velocidad de las reacciones, hasta que se llega a una temperatura que comienza a desnaturalizar a la enzima, por lo tanto, disminuye su actividad. Regulación de la actividad enzimática en las células. • Regulación de la cantidad de enzima sintetizada por las células • Degradación por proteasas citosólicas o lisosomales. • Interacción con proteínas moduladoras. Mecanismo de regulación. • Inhibición reversible por productos • Reguladores alostéricos • Modificaciones covalentes: - Fosforilación - Metilación - Acetilación • Regulación proteolítica: corte de un segmento de la proteína (Ej. Enzimas digestivas).