diapos enzimologÍa
TRANSCRIPT
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UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR
ORREGO
FACULTAD DE MEDICINA HUMANA
BIOQUIMICA
ENZIMOLOGA
Dr. Pedro Lezama A.
[email protected]. Lezama - UPAO
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ENZIMAS
Definicin
Catalizadores biolgicos
Funcin
Viabilizar la actividad celular por suparticipacin en todas las reacciones
biolgicas
Naturaleza qumica: protenas globulares principalmente, excepto las RIBOZIMAS (RNA
con propiedades catalticas)
P. Lezama - UPAO
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ESTRUCTURA ENZIMATICA
Ribozimas
Estructurabsica
RNA
- Nucleotidos- Comp. Vit. B
ApoenzimaApoprotena
Grupo Prosttico
Holoenzima
CofactorProtena
Coenzima
AnticuerposAbzimas
Actividad citotxica(apoptosis)
Granzimas
P. Lezama - UPAO
Enzimas de restriccion
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Enzima
(sacarasa)
Sitio
cataltico
1
2
3
Sustrato
(sacarosa)
Enzima disponible con
sitio cataltico vaco
Sustrato se une
a la enzima por
encaje inducido
Sustrato es
convertido a
productos
4 Productos son
liberados
Glucosa Fructosa
E+S [ES] [EP] P+E
P. Lezama - UPAO
E+S
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P. Lezama - UPAO
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Diferencia entrela energia libre
de y P
Reaccin
Energia de activacin conenzima
Energia de activacin sin enzima
S
P
Modelo de Accin enzimtica
Establecer las
diferencias
P. Lezama - UPAO
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MODELOS DE ACCION ENZIMATICA
P. Lezama - UPAO
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Modelo llave-
cerradura
P. Lezama - UPAO
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Modelo del encaje (acoplamiento) inducido
P. Lezama - UPAO
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CLASIFICACIN DE ENZIMAS (IUB)
1. Oxidoreductasas transferencia de electrones
2. Transferasas reacciones de transferencia de
grupo, glicosilo, metilo, fosforilo (no agua)
3. Hidrolasas reacciones hidrolticas (con agua) de
separacin C-C, C-O, C-N, y otros
4. Liasas catalizan reacciones de ruptura C-C, C-O,
C-N, y otros enlaces mediante eliminacin de
tomos, dejando dobles enlaces.
5. Isomerasas transferencia de grupos dentro de la
misma molcula para dar ismeros.
6. Ligasas catalizan formacin de enlaces C-C, C-S,
C-O y C-N por reacciones de condensacin
acopladas a hidrlisis de ATP P. Lezama - UPAO
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IsoenzimasEjemplo: Lactato deshidrogenasa (LDH)
P. L
ezam
a -
UPA
O
HHHH
MMMM
HMMM
HHMM
HHHM
Piruvato LactatoNADH+ NAD+
LDH
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P. Lezama - UPAO
CINTICA ENZIMTICA
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Que se necesita para que las molculas reaccionen?
P. Lezama - UPAO
Indice de reaccin
Aproximarse dentro de la distancia formadora de enlace de la otra
Poseer suficiente energa cintica para vencer la barrera del estado de transicin
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Cinetica enzimatica
P. Lezama - UPAO
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Analizar
P. Lezama - UPAO
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EFECTO DE LA TEMPERATURA
P. Lezama - UPAO
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Efecto del pH
ENZIMA pH Prom.
Fosfatasa alcalina 9.5
Lipasa pancretica 8.0
Quimotripsina 8.0
Tripsina 7.9
Catalasa 7.6
Carboxipeptidasa 7.5
Amilasa salival 6.8
Fosfatasa cida 5.0
Pepsina 1.5P. Lezama - UPAO
Analizar algunas
de ellas
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Incre
me
nto
en c
on
ce
ntra
ci
n d
e S
21 3 4 5 6 7 80
0 2 4 6 8
Sustrato (mmol)
Pro
du
cto
80
60
40
20
0
S
+
E
P
(en un periodo de tiempo
P. Lezama - UPAO
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Concentracin constante ES en estado de transicin
SP
E
ES
Tiempo de Reaccin
Con
cen
traci
n
P. Lezama - UPAO
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INHIBICION ENZIMATICA
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Constante de Michaelis-Menten
[S]
v
Vmax
2
v = Vmax
v = Vmax [S]
Km
Km
Cuando se alcanza la
velocidad mxima? P. Lezama - UPAO
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Lineweaver - Burk
P. Lezama - UPAO
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Tipo de inhibidores
P. Lezama - UPAO
COMPETITIVO
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Tipo de inhibidores
P. Lezama - UPAO
NO COMPETITIVO
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Tipo de inhibidores
P. Lezama - UPAO
ACOMPETITIVO
Inhibidor acompetitivo
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RESUMEN DE INHIBICION
P. Lezama - UPAO
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Km
Inhibicin enzimtica (Resumen)
I II Competitiva No-competitiva Acompetitiva
Plo
teo
dire
cto
Do
ble
Re
cip
roco
Vmax Vmax
Km Km [S], mM
vo
[S], mM
vo
I I
Km [S], mM
Vmax
I
Km
VmaxVmax
Vmax no se alteraKm se incrementa
Vmax disminuyeKm no se altera
Vmax & Km disminuye
I
1/[S]1/Km
1/vo
1/ Vmax
II1/vo
1/ Vmax
1/[S]1/Km 1/[S]1/Km
1/ Vmax
1/vo
= Km
P. Lezama - UPAO
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ALGUNOS EJEMPLOS DE
INHIBIDORES
COMPETITIVA NO COMPETITIVA ACOMPETITIVA
AINEs
lactmicos (penicilina)Sulfas (~PABA)
IECAs (Captopril, enalapril)
Alopurinol
Fluorouracilo
Organofosforados
Plomo
EDTA
Litio
P. Lezama - UPAO
REVISAR EN LA LITERATURA OTROS EJEMPLOS
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Angiotensingeno
Angiotensina I
Angiotensina II
Renina
Enzima convertidora
de Angiotensina, ECA
Hipotensin,
hipovolemia
Aumento de la presin arterial
IECA
Captopril
Anlogo del
estado de
transicion
Ejemplo de inhibicin competitiva
X
P. Lezama - UPAO
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NUCLEOTIDOS
DE GUANINANUCLEOTIDOS
DE ADENINA
Xantina
Acido Urico
xantina
oxidasa
Pedro Lezama - UAP
X alopurinol
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Factores de Regulacin
1. Temperatura
2. pH
3. Concentraciones de:
Enzima
Sustrato
Producto (retroalimentacin
negativa)
4. Localizacin
5. Moduladores
Positivos
Activadores
Inductores
Negativos
Inhibidores
Represores
Inhibidores
Especiales
Alostrica
Covalente
ZimgenosP. Lezama - UPAO
Regulacin
de
actividades
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MECANISMOS DE REGULACIN
ENZIMTICA Activacin/inhibicin alostrica
El modulador alostrico se une a un sitio diferente al activo
La unin del modulador es reversible e implica cambio conformacional
Generalmente son enzimas multimricas
Presentan cintica sigmoide
Modificacin covalente Fosforilacin
ADP-ribosilacin
Metilacin
Activacin proteoltica de proenzimas Zimgenos
Activacin en cascadaP. Lezama - UPAO
Revisar la bilbiografia y
plantear ejemplos
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P. Lezama - UPAO
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ENZIMAS ESPECIALES
P. Lezama - UPAO
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TELOMERASA
Esta enzima repara
los telmeros de los
cromosomas
mediante la adicin
de secuencias
TTAGGG
P. Lezama - UPAO
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Ciclo celular normal y el de las
clulas tumorales
P. Lezama - UPAO
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Ribozimas
Son RNA antisentido con actividad catalitica Clasificacin por su secuencia y estructura
tridimensional: Intron de grupo I (Tetrahymena thermophyla) RNAse P Cabeza de martillo (hammerhead ribozyme) Tipo horquilla (hairpin ribozyme) Ribozima de virus de hepatitis delta Propiedades
Especificidad de sustrato y reaccin Se regeneran Son inhibibles
P. Lezama - UPAO
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Abzimas (aczimas)
Anticuerpos que presentan regiones con actividadcataltica
Normalmene son constructos que se obtienencombinando un anticuerpo (especificidad) y la enzima(propiedad cataltica
Tambien se encuentran de manera natural en seresvivos, incluyendo humanos, tal como: autoanticuerpos antipptido vasoactivo intestinal En lupus eritematoso (LUE) en el que los autoanticuerpos
se pueden unir al ADN e hidrolizarlo
Son herramientas potenciales de biotecnologa Son muy especficas y eficientes Mayor sensibilidad a la inhibicin por producto
P. Lezama - UPAO
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Granzima B
Granzima B, y perforina,
son protenas liberadas
por clulas efectoras
(LT citotoxicos)
Pueden inducir
apoptosis en clulas
blanco formando poros
transmembrana y el
clivaje de efectores de
caspasas, tal como
caspasa-3, aunque la
apoptosis puede
lograrse independiente
de granzima B.
P. Lezama - UPAO
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Granzima A
P. Lezama - UPAO
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APLICACIONES DE LAS ENZIMAS EN LA
MEDICINA
P. Lezama - UPAO
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Generalidades
Se basa en su alta especificidad y eficacia cataltica
Requieren:
Alto grado de pureza
Alta estabilidad a las condiciones de temperatura y pH fisiolgicos
Baja antigenicidad y accesibilidad al sitio corporal de destino
P. Lezama - UPAO
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PARA QUE SE USAN LAS ENZIMAS EN CAMPO
MDICO
DIAGNOSTICO TRATAMIENTO
PRONOSTICOSCREENING
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MARCADORES ENZIMATICOS
Auxiliares para el diagnstico de enfermedades agudas o crnicas
Se puede trabajar en fluidos: suero, plasma, saliva, semen, LCR, orina, o
extractos celulares
Relaciona la actividad enzimtica con alteraciones que afectan rganos
Revisar: Bioqumica de Hicks (Cap. 7)P. Lezama - UPAO
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Usos fundamentales
Indicadores de diagnstico y/o pronstico
Diagnstico de enfermedades genticas e infecciosas
Se determina en fluidos corporales principalmente,
aunque se pueden usar biopsias MARCADORES ENZIMATICOS
Agentes terapeticos
Algunas enzima se usan como frmacos
Otras enzimas son blanco de frmacos
Herramientas (Reactivos) de diagnstico
P. Lezama - UPAO
Porqu vara
la cantidad
y/o activida
enzimtica
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Secretorias
producido por tejidos/rganos, actuan en plasma
Ejem. Hgado Lipoprotein lipasa (LPL)
Intracelulares
Actan intracelularmente y carecen de accin en plasma
Se localizan en: membrana (ALP, GT), citosol (ALT, AST, LDH, MDH), Mitocondrias (AST), lisosomas
(ACP)
Otros son producidos por tejidos/organos especficosHgado (G, 6Pasa), Pancreas (amilasa), Corazn
(LDH1)P. Lezama - UPAO
ENZIMAS EN DIAGNOSTICO CLINICO
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APLICACIONES TERAPEUTICAS
CONVENCIONALES
ENZIMA ORIGEN FUNCION
Pancreatina pncreas bovino ayuda-digestivo Pepsina mucosa estomacal porcina ayuda-digestivo Amilasa Aspergillus sp ayuda-digestivo Papaina Carica papaya ayuda-digestivo Celulasa Aspergillus sp ayuda-digestivo Lipasa pncreas porcino ayuda-digestivo Bromelina Ananas comosus (pia) antiinflamatorio Peptidasa Serratia sp. antiinflamatorio Dextranasa Penicillium funicolosum tratamiento de caries Estreptoquinasa Streptococcus sp. agente tromboltico Uroquinasa orina agente tromboltico Colagenasa Clostridium hystolyticum tratamiento de
quemaduras
cutneas
Lisozima clara de huevo oftalmologa:potenciador deantibiticosP. Lezama - UPAO
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Actuales
Tratamiento de deficiencias metablicas congnitascatalasa, para el tratamiento de acatalasemia; fenilalanina hidroxilasa y fenilalanina amoniaco liasa (Fenilcetonuria), Galactosa, 1- P uridil transferasa (Galactosemia)
Eliminacin de metabolitos txicos por malfuncionamiento de rganos: ureasa y uricasa en caso de mal funcionamiento renal (para eliminar urea y cido rico); UDP glucoronil transferasa y bilirrubina oxidasa (eliminacin de bilirrubina) en casos de ictericia; anhidrasacarbnica y catalasa en intercambio gaseoso de O2 y CO2 en respiradores artificiales
Eliminacin selectiva de nutrientes especficos de clulas malignas: asparaginasa y glutaminasa en la eliminacin de L-asparagina y L-glutamina en el tratamiento de leucemia; carboxipeptidasa; fenilalanina y tirosina en el control del crecimiento de tumores.
P. Lezama - UPAO
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ALGUNAS ENZIMAS CON VALOR
DIAGNOSTICO COMPROBADO
NOMBRE ALTERADO EN
Lactato deshidrogenasa (LDH) Isquemia miocrdica, anemia perniciosa
Glutamato deshidrogenasa (GLDH) Ictericia obstructiva, Tumores hepticos
-Glutamiltransferasa ( GT) Cirrosis alcohlica, tumores hepticos Aspartato aminotransferasa (ASTT) Enfermedades hepticas,isquemia miocardica
Glutamato oxalacetato transaminasa (GOT)
Alanina aminotransferasa (ALT) Enfermedades hepticas, isquemia miocardica
Glutamato piruvato transaminasa (GPT)
Creatin quinasa (CPK) Isquemia miocrdica, lesiones del Msculo
esqueltico
Lipasa pancretica Pancreatitis aguda
Colinesterasa (CHE) Hgado graso, intoxicacin alcohlica aguda
Fosfatasa alcalina (AP) Ictericia obstructiva, tumores
Fosfatasa cida (ACP) Carcinoma de prstata
-Amilasa Pancreatitis aguda
Fructosa, 1,6 bifosfato aldolasa (ALD) Trastornos musculares
Glutamato descarboxilasa (GAD) Trastornos de pncreas endocrino P. Lezama - UPAO
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INFARTO AL MIOCARDIO
LDH
AST(GOT)
CK
HEPATITIS
ALT(GPT)
AST (GOT)
GT
P. Lezama - UPAO