Biología Molecular de la Célula - Conferencia 6 - Biocatalizadores PDF

UBBJG Guanajuato Villagrán Biología molecular de la célula Conferencia 6 Tema II: Biomoléculas Título: Biocatalizadores. Centro activo y cinética enzimática Curso 2024  Sumario...

UBBJG Guanajuato Villagrán Biología molecular de la célula Conferencia 6 Tema II: Biomoléculas Título: Biocatalizadores. Centro activo y cinética enzimática Curso 2024  Sumario 4.1 Introducción al estudio de los biocatalizadores. Reacciones químicas. Energía de activación y velocidad de reacción. Componentes de los sistemas biocatalíticos. Etapas básicas de las reacciones enzimáticas. 4.2 El centro activo. Concepto de centro activo. Componentes y ejemplos de cada tipo. Complementariedad estérica y eléctrica entre el centro activo y el sustrato. Especificidades enzimáticas. Conformación y transconformación del centro activo.  Sumario 4.3 Cinética enzimática. Objetivo de la cinética enzimática. Velocidad de la reacción enzimática y factores que la modifican. Aplicaciones en la práctica médica y su significado biológico. Parámetros cinéticos de la ecuación de Michaelis: su significado. Otros agentes modificadores: pH, temperatura, inhibidores y activadores. Importancia de los estudios cinéticos de los biocatalizadores.  Objetivo Describir las características generales de los biocatalizadores teniendo en cuenta la estructura y las propiedades del centro activo, así como los factores que modifican la velocidad de las reacciones enzimáticas, vinculados a la práctica médica sobre la base de la formación de valores.  Bibliografía Básica: Cardellá L, Hernández R. Biología molecular. 1er ed. La Habana: ECIMED. 2017. Cap. 14 y 15 pág. 150- 168. Complementaria: Cardellá L, Hernández R y colaboradores. Bioquímica Médica. Tomos I 2da. Edición. 2013-2014. ECIMED. Impreso y formato digital. Cap. 14-16 pág. 245-289.  Reacciones químicas Relación de transformación entre una o más sustancias, en la cual a partir de una o más de ellas denominadas reactivos (sustratos) se originan los productos con características físico-químicas diferentes. ¿Qué es la velocidad de una reacción? La velocidad de una reacción es la rapidez con que los reactantes se convierten en productos. Aspecto energético de las reacciones químicas  Catalizadores Son sustancias de diferentes naturaleza química que tienen en común la propiedad de aumentar la velocidad de las reacciones químicas al disminuir la energía de activación, sin que su estructura o concentración se modifique como resultado de la reacción.  Enzimas Son catalizadores biológicos de naturaleza proteica con elevada especificidad, gran eficiencia catalítica, versátiles y susceptibles de ser reguladas en su actividad. Mecanismo básico de acción enzimática  Centro activo Es una concavidad o hendidura en la superficie de las proteínas enzimáticas donde el sustrato se une por fuerzas no covalentes de forma específica y se produce la acción catalítica de la enzima. Características del centro activo 1.Está ubicado superficialmente en la enzima: Esto permite el acceso rápido de las moléculas de sustrato. 2.Pequeña porción de la enzima, formada por grupos químicos ordenados espacialmente, que tienen diferentes funciones. 3.Es una estructura tridimensional de la proteína, donde se forman pliegues, que le permiten esta conformación. (Especificidad estérica). 4.La cadena polimérica se pliega acercando los sitios de reconocimiento y el sitio catalítico. Componentes del centro activo Componentes de centro activo Eje peptídico: Constituido por los pliegues y repliegues de la parte monótona de las proteínas, le dan forma al centro activo. Grupos de ambientación: Son las cadenas laterales de aminoácidos de naturaleza apolar, que impiden la entrada del agua; además, permiten que se refuercen las interacciones entre la enzima y el sustrato. Grupos de fijación: Son cadenas laterales de aminoácidos que presentan grupos funcionales capaces de establecer interacciones específicas con el sustrato. Grupos catalíticos: Intervienen directamente en la catálisis enzimática. Fenómeno de especificidad enzimática Absoluta: tiene afinidad por un solo sustrato. Especificidad de Relativa: tiene afinidad por sustrato sustratos con estructura similar. La enzima sólo es capaz de Especificidad de catalizar, una de las posibles acción catalítica transformaciones que puede experimentar un sustrato.  Cinética enzimática La cinética enzimática es la parte de la enzimología que se ocupa del estudio de la velocidad de las reacciones enzimáticas y de los factores que la modifican. Factores que modifican la velocidad de la reacción enzimática 1.Concentración de la enzima. 2.Concentración del sustrato. 3.Concentración de cofactores. 4. Presencia de Inhibidores. 5.Presencia de Activadores. 6.Temperatura. 7. pH. Concentración de enzimas Efecto de la concentración de sustrato Fenómeno de saturación Parámetros cinéticos Efecto de la variación de pH Efecto de la variación de temperatura  Efecto de activadores e inhibidores Activadores:  Estimulan la actividad catalítica. Inhibidores:  Disminuyen la velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas.  Inhibidores Los inhibidores enzimáticos son sustancias que tienen la propiedad de frenar las reacciones catalizadas por las enzimas y no se obtiene producto.  Inhibición competitiva Sustrato Enzima Producto Inhibidor El inhibidor tiene similitud estructural con el sustrato por lo que puede unirse al centro activo de la enzima. El sustrato y el inhibidor compiten por el centro activo.  Inhibición no competitiva Sustrato Complejo Enzima Producto Inhibidor Sustrato Inhibidor El inhibidor se une por otro sitio y provoca un cambio en la forma del centro activo que impide la unión del sustrato. Inhibidores en la práctica médica Inhibidores Inhibidores competitiv no os competitiv os Alopurinol Acetazolamida Captopril Carbidopa Enalapril Donepezilo(Inhibidor Ketoconazol de la colinesterasa, Sildenafil tratamiento de la Warfarina demencia)  Tareas docentes 1- Realice un cuadro resumen sobre cada uno de los componentes del centro activo estudiados teniendo en cuenta los siguientes aspectos: Componente Estructura y Etapa con que se función relaciona Eje peptídico Grupo de fijación Grupo de ambientación Grupo catalítico Cardellá L, Hernández R. Biología molecular.1er ed. La Habana: ECIMED. 2017. Cap. 14 pág. 155-158.  Tareas docentes 2- Realice un resumen que recoja las características de cada etapa del mecanismo básico de acción enzimática. 3- De los factores que afectan la actividad enzimática: represente los gráficos correspondientes e interprete el significado, así como el de los parámetros cinéticos Km y Vm. 4- Realice un cuadro comparativo de los dos tipos de inhibidores. Cardellá L, Hernández R. Biología molecular.1er ed. La Habana: ECIMED. 2017. Cap. 15 pág. 162-167.  Conclusiones Los biocatalizadores aceleran la velocidad de las reacciones disminuyendo la energía de activación y su mecanismo básico de acción consta de dos etapas, la de unión y la de transformación. Existen factores que pueden modificar la actividad de las enzimas tales como el pH, la temperatura , la concentración de sustrato y los inhibidores. La Km y la Vm son parámetros cinéticos que nos sirven para caracterizar una enzima además de dar información sobre su afinidad con el sustrato y su actividad.  Próxima actividad… Tema IV: Biocatalizadores. Conferencia 7: Regulación enzimática.