C7 Biocatalizadores II PDF

UBBJG Guanajuato Villagrán Biología molecular de la célula Conferencia 7 Tema II: Biomoléculas Título: Biocatalizadores. Regulación de la actividad enzimática. Cofactores Curso 2024  Preguntas de control 1- Describa...

UBBJG Guanajuato Villagrán Biología molecular de la célula Conferencia 7 Tema II: Biomoléculas Título: Biocatalizadores. Regulación de la actividad enzimática. Cofactores Curso 2024  Preguntas de control 1- Describa las etapas del mecanismo básico de acción enzimática. 2- Mencione los factores que modifican la velocidad de las reacciones: represente el gráfico correspondiente a la concentración de sustrato, interprete su significado, así como el de los parámetros cinéticos Km y Vm. 3- Compare los dos tipos de inhibición enzimática, teniendo en cuenta semejanzas y diferencias  Sumario 1- Regulación de la actividad enzimática. Regulación alostérica. Modificación covalente. 2- Cofactores enzimáticos. Relación con las vitaminas.  Objetivo Describir las características generales de los biocatalizadores, haciendo énfasis en los mecanismo de regulación y la participación de los cofactores enzimáticos, 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. ). Cáps. 16 y 17. págs. 169-175, 176-191. Complementaria: Cardellá L, Hernández R y colaboradores. Bioquímica Médica. Tomo I 2da. Edición. 2013-2014. ECIMED. Impreso y formato digital. sección 2, Cáps. 17 y 19 págs. 299-353. Clasificación y nomenclatura enzimática según su especificidad de acción Oxidorreductasas: Catalizan reacciones de oxido reducción, es decir transferencia de electrones entre el donante y el aceptor. Transferasas: Catalizan la transferencia de un grupo químico entre un donante y un aceptor. Hidrolasas: Catalizan la ruptura de enlaces químicos, con la participación de las moléculas de agua. Liasas: Catalizan reacciones en las cuales se producen la adición o sustracción de grupos químicos a dobles enlaces. Isomerasas: Catalizan la ínterconversión de dos isómeros. Ligasas: Catalizan la unión covalente de dos sustratos mediante la energía de hidrólisis del ATP.  Regulación enzimática 1. La regulación enzimática se refiere a la posibilidad que tienen las enzimas de variar la velocidad de las reacciones que ellas catalizan, al producirse determinados cambios en el medio. 2. Pueden agruparse en 2 tipos fundamentales: los que varían la cantidad, y los que modifican la actividad de las enzimas. Mecanismos de regulación enzimática 1. Mecanismos que modifican la actividad o cualitativos: Regulación alostérica. Modificación covalente 2. Mecanismos que modifican la cantidad o cuantitativos: Inducción enzimática Represión enzimática Mecanismos de regulación enzimática Otros mecanismos: Biodisponibilidad de sustrato y cofactores. Compartimentación celular. Isoenzimas. Proteólisis limitada o Zimógeno.  Mecanismo de regulación alostérica Se basa en cambios en la conformación de la enzima, debido a la unión no covalente de efectores, que determinan cambios en la actividad catalítica. Características de las enzimas con regulación alostérica  Características de la regulación alostérica 1. Se basa en cambios en la conformación de la enzima modificando la afinidad por el sustrato 2. El estado conformacional R (relajado) es de mayor afinidad y el T (tenso) de menor afinidad. 3. La transconformación se produce por la unión no covalente de efectores al sitio alostérico. 4. Los efectores alostéricos positivos se unen a R y desplazan el equilibrio hacia R y aumenta la afinidad. Los efectores alostéricos negativos hacen lo contrario.  Características de la regulación alostérica 3. Tiene corta duración. 4.Elcomportamiento de la velocidad de las reacciones en función de [S] , muestran una curva sigmoidal (en forma de S alargada) Importancia biológica Constituye un mecanismo de regulación eficaz y rápido al intervenir una sustancia propia del metabolismo intracelular como efector  Modificación covalente Es un mecanismo cualitativo basado en un cambio en la composición de la enzima con la participación de otra enzima, lo que provoca un cambio conformacional secundario y modificación de su actividad, debido a que se añade o sustrae mediante enlace covalente un grupo químico. Fosforilación - desfosforilación  Características de la modificación covalente 1.Es necesario la participación de enzimas quinasas para agregar el grupo fosfato y de otras enzimas fosfatasas para hidrolizarlo. 2.Existen dos estados composicionales o de estructuras diferentes (fosforilación desfosforilación) con actividad diferente. 3.Consume energía metabólicamente útil en forma de ATP 4.Existeuna forma más activa y otra menos activa que no siempre coincide con los estados composicionales fosforilado y desfosforilado. 5.Menor rapidez que la modificación alostérica por responder a estímulos externos( hormona). 6.Se acompaña del fenómeno de amplificación. 7.Estas enzimas muestran la clásica curva de Michaelis-Menten en el gráfico de V vs [S].  Fenómeno de Amplificación Cuando a partir de una señal metabólica determinada se produce una respuesta de intensidad considerablemente mayor que la intensidad del estímulo, el sistema posee la propiedad de amplificación.  Cofactores Son sustancias de carácter no proteico y bajo peso molecular, pueden ser moléculas orgánicas o iones imprescindibles para la acción catalítica de muchas enzimas.  Tipos de cofactores Inorgánicos Orgánicos Grupos Mg2+ Zn Ca2+ 2+ Prostéticos Coenzimas Fe2+ Mn2+ K+ Son o contienen vitaminas del Complejo B Estructura de la Coenzima A  Papel de las coenzimas en las reacciones enzimáticas 1.Transportan grupos químicos dentro de la enzima o entre dos enzimas. Como el ATP. 2.Poseen propiedades físico-químicas específicas, y actúan junto a las enzimas en la catálisis. Como el fosfato de piridoxal. 3.Actúan transportando una pequeña parte del sustrato como electrones, átomos o grupos funcionales. Como el NADH.H+ , el FADH2 y el NADPH.H+.  Tareas docentes 1- Realice un cuadro resumen comparativo entre los mecanismos de regulación alostérico y covalente. (Biología Molecular. Cap. 16. pág 170-175). 2- Establezca la relación existente entre los cofactores y las vitaminas. Cite ejemplos; (Biología Molecular. Cap. 16).  Conclusiones 1.Las formas básicas de regulación enzimática se manifiestan por variación en su actividad, como la regulación alostérica y covalente. 2.Laregulación alostérica se basa en cambios en la conformación de la enzima, debido a la unión no covalente de efectores alostéricos. 3.En la modulación covalente la enzima puede existir en 2 estados que difieren en composición y conformación y el paso de uno a otro estado va a depender de enzimas adicionales. 4.Loscofactores son o contienen vitaminas del Complejo B en su estructura, como el fosfato de piridoxal y el NADH.H.  Orientaciones para la próxima actividad En la próxima actividad se realizará la clase taller a través de la resolución de situaciones problémicas referentes al tema estudiado en esta actividad.