Bioquimica Informe 3 upsjb - Copia

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INTRODUCCION: Las enzimas son proteínas que catalizan las reacciones orgánicas; entre sus características tenemos que son específicas, son proteínas y son biológicas. Las enzimas tienen un centro activo donde entra el sustrato que va a hacer modificado, pueden ser específicas en cuanto a forma del sustrato, tipo de sustrato, grupo, reacción. Las enzimas se nombran usando como prefijo el nombre del sustrato o de la reacción junto con el sufijo asa. La actividad enzimática esta afectada por el pH, la temperatura, concentración de sustrato, concentración de la enzima, tamaño del sustrato, presencias de moduladores o inhibidores y la presencia de cofactores. En las vías metabólicas se encuentran enzimas que regulan ciertas necesidades del cuerpo. Las enzimas Covalentemente moduladas se encuentran inactivas y solo se activan en la presencia de otra enzima. Las enzimas Isoenzimas son la misma enzima misma función y se halla en varios puntos del metabolismo y las enzimas

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OBJETIVOS:  Conocer la importancia del Km.  Identificar los efectos que produce las altas temperaturas en las enzimas.  Conocer la clasificación de las enzimas.  Identificar que es un cofactor.

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Marco Teórico: ENZIMAS

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Debido a la naturaleza proteica, las enzimas se ven afectadas en su actividad y estructura por los mismos factores que afectan a las demás proteínas, entre los que cabe destacar: pH: el pH es el grado de acidez de una solución. De acuerdo con el sitio donde actúa la enzima, tiene un pH óptimo; por ejemplo, la pepsina que se halla en el jugo gástrico tiene un pH óptimo ácido; por encima de este valor la velocidad de la reacción disminuye porque la estructura de la enzima se ve afectada. El pH del medio es el responsable de que los grupos funcionales de las enzimas (-COOH, -NH2, -OH, -SH) pueden estar cargados positiva, y negativamente, o posean carga neutra. Recordar que las variaciones del pH pueden ocasionar un cambio en la estructura tridimensional de las enzimas, que pueden afectar en su actividad. Existe un pH óptimo en que la concentración de H+ es la idónea para que se produzca la actividad catalítica. También existe una banda, que oscila entre un valor del pH mínimo y otro máximo, donde la enzima puede actuar. Para valores situados fuera de esta zona no existe actividad enzimática, dado que las cadenas polipeptídicas se pueden desnaturalizar. La mayor parte de las enzimas poseen un pH próximo al del estado neutro.

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Temperatura: como toda proteína, la enzima se ve afectada por las temperaturas muy altas, pues su estructura globular se rompe y pierde funcionalidad, se desnaturaliza. El calor implica movimiento, así que por debajo de cierta temperatura las enzimas comienzan a perder movilidad y la velocidad de reacción disminuye. Las temperaturas no adecuadas para que una enzima (que son proteínas) realice sus funciones tienden a desnaturalizarla y esto causa, deficiencia en las funciones que realiza la enzima y a temperaturas extremas a dañar la enzima completamente. Las reacciones catalizadas por enzimas siguen, por regla general, la ley de Van t’Hoff que establece que cada diez grados de aumento de la temperatura se produce un aumento de velocidad de la reacción de dos a cuatro veces. Esta regla se cumple dentro de unos limites, ya que las enzimas, debido a su naturaleza proteica, son termolábiles, siendo afectadas por las variaciones de la temperatura e inactivándose al desnaturalizarse.

ENZIMAS REGULADORAS DEL METABOLISMO

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En las vías metabólicas encontraremos enzimas que regulan ciertos pasos muy importantes, en las cuales las reacciones subsecuentes se verían favorecidas o reprimidas, dependiendo de las necesidades del cuerpo. Son catalizadores biológicos, que además de las propiedades que caracterizan a las enzimas, presentan características que le confieren papeles reguladores del metabolismo.

Enzimas Covalentemente Moduladas

Los enzimas modulados covalentemente también presentan dos formas, una activa y otra inactiva, que son interconvertibles por modificación covalente de sus estructuras catalizada por otros enzimas, denominados enzimas moduladores. Tal modificación suele consistir en la adición o eliminación de un grupo químico esencial para la catálisis (generalmente un grupo fosfato, metilo, adenilato u otros) de manera que el enzima modulado se activa cuando está unido a dicho grupo y se inactiva cuando éste se elimina. En la mayor parte de los casos son necesarios dos enzimas moduladores diferentes, uno que activa el enzima modulado y otro que lo inactiva. Se encuentran en forma inactiva y solo se activan en la presencia de otra enzima. Por ejemplo: el tripsinogeno es la forma precursora de la tripsina (enzima pancreática que degrada proteínas) cuando es segmentada por otra enzima se activa.

Enzimas Isoenzimas

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Son la misma enzima, es decir, tienen, por ejemplo, la misma función, y se hallan en varios puntos del metabolismo. La glucoquinasa y hexoquinasa son enzimas que fosforilan la glucosa; La glucoquinasa se encuentra en las células del hígado, fosforilando la glucosa que entra a el. En el musculo de la hexoquinasa la que esta presente y realiza la misma función.

Enzimas Alostèricas

Son enzimas que tienen cuatro cadenas peptìdicas. Entre ellas se encuentra la fosfofructoquinasa, la cual tiene como función fosforilar la fructosa 6 fosfato. La mayoría de las enzimas Alostèricas son proteínas con varias subunidades. La unión del sustrato a un protómero en una enzima Alostèricas afecta a las propiedades de unión de los protómeros adyacentes. La actividad de las enzimas Alostèricas se ve afectada por moléculas efectoras que se unen a otros lugares denominados lugares alostéricos o reguladores. Las enzimas Alostèricas generalmente catalizan pasos reguladores clave de las rutas bioquímicas.

FUNCIONES DE LAS ENZIMAS En su estructura globular, se entrelazan y se pliegan una o más cadenas polipeptídicas, que aportan un pequeño grupo de

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aminoácidos para formar el sitio activo, o lugar donde se adhiere el sustrato, y donde se realiza la reacción.

Una enzima y un sustrato no llegan a adherirse si sus formas no encajan con exactitud. Este hecho asegura que la enzima no participa en reacciones equivocadas. La enzima misma no se ve afectada por la reacción. Cuando los productos se liberan, la enzima vuelve a unirse con un nuevo sustrato.

INHIBIDORES ENZIMATICO Compuestos o agentes que se combinan con una enzima de manera tal que evitala combinación sustrato-enzima normal y la reacción catalítica. La unión de un inhibidor puede impedir la entrada del sustrato al sitio activo de la enzima y/u obstaculizar que la enzima catalice su reacción correspondiente. La unión del inhibidor puede ser reversible o irreversible. Normalmente, los inhibidores irreversibles reaccionan con la enzima de forma covalente y modifican su estructura química a nivel de residuos esenciales de los aminoácidos necesarios para la actividad enzimática. En cambio, los inhibidores reversibles suenen a la enzima de forma no covalente, dando lugar a diferentes tipos de inhibiciones, dependiendo de si el inhibidor se une a la enzima, al complejo enzima-sustrato o a ambos.

CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS

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 Óxido-reductasas (Reacciones de óxidoreducción).  Transferasas (Transferencia de grupos funcionales)  Hidrolasas (Reacciones de hidrólisis)  Liasas (Adición a los dobles enlaces)  Isomerasas (Reacciones de isomerización)  Ligasas (Formación de enlaces, con aporte de ATP)

FACŢORES QUE AFECTAN LA ACTIVIDAD ENZIMATICA

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Los biocatalizadores específicos sintetizados por el organismo, llamados enzimas son proteínas que intervienen en las reacciones biológicas, acelerando la velocidad de reacción hasta alcanzar su punto de equilibrio. Las enzimas son sumamente específicas en las reacciones que catalizan y en los compuestos (llamados sustratos) sobre los que actúan. La cinética enzimática es el estudio del comportamiento de la velocidad en reacciones catalizadas por enzimas. Las mediciones de la cinética proporcionan una herramienta bioquímica muy útil para calcular la concentración de una enzima en una muestra biológica y comparar su actividad catalítica con la de otras enzimas. Además, las mediciones cinéticas permiten describir de manera cuantitativa el efecto de un veneno o medicamento sobre la actividad de una enzima. La velocidad a la que procede una reacción enzimática está controlada en parte por las concentraciones de la enzima y el sustrato. A medida que progresa la reacción, aumenta la concentración de los productos a expensas de la desaparición de los correspondientes sustratos, en tanto que la concentración de la enzima no se altere.

La actividad enzimática puede expresarse:

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a) Por la desaparición del sustrato (S).

b) Por la aparición de productos (P). c) Por modificación de cofactores (C). Diversos factores modifican la actividad enzimática, tales como: 1) Concentración de sustrato [S] 2) Concentración de la enzima [E] 3) pH del medio 4) Influencia de la temperatura 5) Efecto de inhibidores y activadores En la presente práctica estudiaremos el efecto de estos factores sobre la actividad enzimática de la amilasa salival sobre el almidón. La amilasa es una enzima que degrada moléculas hidrocarbonadas complejas en componentes más pequeños, tiene un PM de 40,000 a 50,000 daltons. Es producida por el páncreas exocrino y las glándulas salivales para ayudar a digerir el almidón.

EXPERIMENTO A

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EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE LA ENZIMA, DE LA TEMPERATURA Y DEL ION CLORO SOBRE LA ACTIVIDAD DE LA AMILASA SALIVAL 1) Preparar los siguientes tubos: Tubos No. Solución almidón 1% Buffer phosphate pH 6.6 Soluciòn salina (NaCl 1%) Agua destilada

I 1 ml 5 ml 2.8 ml

II 1 ml 5 ml 2.6 ml

III 1 ml 5 ml 2.4 ml

IV 1 ml 5 ml 2.2 ml

---

---

---

---

V 1 ml 5 ml --2.2 ml

VI 1 ml 5 ml 2.2 ml ---

VII-C 1 ml 5 ml 2.2 ml ---

2) Colocar los tubos I al V en un baño de agua a 37°C, durante 5 minutos. El tubo VI servirá de comparación para ver el efecto de la temperatura sobre la acción enzimática por lo que se deja a temperatura ambiente. 3) Agregar la solución de enzima:

Tubos No. Solución amilasa

I 0.4 ml

II 0.8 ml

III 1.2 ml

IV 1.6 ml

V 1.6 ml

VI 1.6 ml

VII-C ---

4) Colocar nuevamente los tubos I al V en baño de agua a 37°C durante 20 minutos, el tubo VI se mantiene a temperatura ambiente.

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5) Luego hacer el control final de la reacción con el reactivo de yodo, de la siguiente manera: Tubos No. HCl 0.05 N de los tubos de reacción correspondientes agregar Solución yodada

I 5 ml 0.5 ml

II 5 ml 0.5 ml

III 5 ml 0.5 ml

0.5 ml

0.5 ml

0.5 ml

IV 5 ml 0.5 ml 0.5 ml

V 5 ml 0.5 ml 0.5 ml

VI 5 ml 0.5 ml 0.5 ml

VII-C 5 ml 0.5 ml 0.5 ml

6) Mezclar y dejar en reposo por 10 minutos. 7) Leer las absorbancia al espectrofotómetro a 650 nm. 8) La diferencia de las absorbancia entre los tubos nos indicará la actividad enzimática para cada tubo. 9) Graficar en papel milimetrado: Actividad enzimática en el eje Y vs concentración de la enzima [E] en el eje X.

EXPERIMENTO C BIOQUIMICA Y NUTRICION

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EFECTO DEL PH SOBRE LA ACTIVIDAD DE LA AMILASA SALIVAL 1)Preparar los siguientes tubos: Tubos No. Solución de almidón 1% Solución salina (NaCl 1%) Buffer phosphate pH 6.6 Buffer phosphate pH 3.7 Buffer phosphate pH 8.0

I 5 ml 2 ml 2 ml -----

II 5 ml 2 ml --2 ml ---

III 5 ml 2 ml ----2 ml

2)Mezclar y colocar los tubos en baño de agua a 37°C por 5 minutos. 3)Añadir a cada tubo 2 ml de solución de enzima (amilasa). 4)Colocar nuevamente los tubos a 37°C por 20 minutos. 5)Extraer los tubos del baño y realizar el control mediante la solución yodada, como en el experimento anterior. 6)Realizar el estudio crítico comparativo de ellos. Sacar conclusiones.

7)Graficar en papel milimetrado una curva de actividad enzimática vs pH.

CONCLUSIONES

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 Se puede concluir que una enzima en grandes cantidades reacciona con facilidad con el peróxido de hidrogeno.  La velocidad de la reacción puede variar por diferentes motivos ya sea por la cantidad del sustrato por la temperatura, Etc.  Los catalizadores biológicos actúan sobre un sustrato en especial no actúa sobre grandes cantidades.  El nivel en pH nos marcara también q tipo de reacción es y cuánto será su velocidad.

CUESTIONARIO

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1.- CUÁL ES LA IMPORTANCIA DEL KM. El km es una constante para cada enzima, y su importancia radica en que es un índice muy aproximado de la afinidad de la enzima respecto a su sustrato. En efecto puede verse a la figura 7.10 que si el Km es muy pequeño, quiere decir que a baja (s) se alcanzara la velocidad máxima. En otras entradas, el Km puede ser inversamente proporcional a la afinidad de la enzima por el sustrato. En virtud de la importancia el significado de los conceptos anteriores, no debe sorprender que la determinación del Km y la Vmax de las enzimas sea objeto de la experimentación de numerosos laboratorios de investigación bioquímica 2.- QUÉ EFECTOS PRODUCE LAS ALTAS TEMPERATURAS SOBRE LAS ENZIMAS. Las enzimas son siempre proteínas y éstas soportan temperaturas relativamente altas. Pero superada esa temperatura, las proteínas se desnaturalizan y por tanto también las enzimas. Se estima que la temperatura aproximada de desnaturalización in vitro en de 45 º C. In vivo pueden soportar temperaturas ambientales más altas pero es porque el cuerpo utiliza todos sus sistemas de refrigeración. Se puede vivir a temperaturas de hasta unos 50º C

3.- COMO SE CLASIFICAN LAS ENZIMAS? Clasificación de las Enzimas

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Las enzimas, se clasifican por tipos de reacción y mecanismo. Con el descubrimiento de más y más enzimas surgieron ambigüedades inevitables y con frecuencia no estaba claro de que enzima se estaba hablando, para remediar esta deficiencia la Unión Internacional de Bioquímica (IUB, en ingles internacional Union Of Biochemistry) adopto un sistema complejo pero inequívoco, de la nomenclatura enzimática y las clasifico:  Oxidoreductasas: Estas enzimas catalizan la transferencia de electrones desde una molécula que va a ser el agente reductor hasta otra molécula receptora y esta será el agente oxidante. Las enzimas Oxidoreductasas reaccionan de la siguiente manera: AH2 + O2 → A + H2O

Se clasifican en:   

Deshidrogenadas. Oxidasas. Peroxidasas.

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Oxigenasas. Hidroxilasas. Reductasas

  



Transferasas:

Estas enzimas catalizan la transferencia de un grupo funcional de una molécula donante a una molécula receptora. Las enzimas Transferasas de la siguiente AB + C → A+

reaccionan manera: CB

Se clasifican en: 

Grupos Monocarbonados.



Grupos Aldehído o Ceto.



Acil Transferasas.



Glicosiltransferasas.

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

Alquil o Ariltranferasas.



Grupos Nitrogenados.



Grupos Fosfato.



Grupos Sulfato. 

Hidrolasas:

Estas enzimas son capaces de “hidrolizar” ósea descomponer químicos por su reacción con el agua. Las enzimas reaccionan de manera:

Hidrolasas la siguiente

AB + H2O → AH + BOH

Se clasifican en: 

Esterasas.



Glucosidasas.



Eter Hidrolasa.



Peptidasas.



Acil anhidro Hidrolasas.

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enlaces

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

Helicasas.



Etc.  Liasas: Estas enzimas son las encargadas de catalizar la ruptura de enlaces químicos en compuestos orgánicos por un mecanismo distinto a la hidrólisis y a la oxidación. Como resultado del proceso de la ruptura de los enlaces se forman frecuentemente nuevos dobles enlaces o nuevas estructuras en anillos. Las enzimas Liasas reaccionan de la siguiente manera: AB → A + B

Se

clasifican en:



Actúan sobre enlaces C-C.



Actúan sobre enlaces C-O.



Actúan sobre enlaces C-N.



Actúan sobre enlaces C-S.

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

Actúan sobre enlaces C- Haluro.



Actúan sobre enlaces P-O.



Etc.  Isomerasas: Estas enzimas son las encargadas de transformar un isomero de un compuesto químico en otro Las enzimas Isomerasas reaccionan de la siguiente manera: ABC → ACB

Se clasifican en: 

Rasemasas y Epimerasas.



Cis-Trans- Isomerasas.



Oxidoreductasas Intramoleculares.



Transferasas Intramoleculares.

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

Liasas Intramoleculares.

 Ligasas: Son las enzimas capaces que catalizar la unión entre dos moléculas de gran tamaño, para dar lugar a un nuevo enlace químico. Las enzimas Ligasas reaccionan de la siguiente manera: A + B + XTP → AB + XDP + Pi

Se clasifican en: 

Forman enlaces C-O.



Forman enlaces C-S.



Forman enlaces C-N.



Forman enlaces C-C.



Forman enlaces esters fosforicos.



Actúan sobre enlaces N-metal.

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4.- A QUE SE LLAMAN ZIMÓGENOS E ISOENZIMAS.  ISOENZIMA : Las isoenzimas o isozimas son enzimas que difieren en la secuencia de aminoácidos, pero que catalizan la misma reacción química. Estas enzimas suelen mostrar diferentes parámetros cinéticos (i.e. diferentes valores de KM), o propiedades de regulación diferentes. La existencia de las isoenzimas permite el ajuste del metabolismo para satisfacer las necesidades particulares de un determinado tejido o etapa del desarrollo.  ZIMOGENOS: Es un precursor enzimático inactivo, es decir, no cataliza ninguna reacción como hacen las enzimas. Para activarse, necesita de un cambio bioquímico en su estructura que le lleve a conformar un centro activo donde pueda realizar la catálisis. En ese momento, el zimógeno pasa a ser una enzima activa. El cambio bioquímico suele ocurrir en un lisosoma, donde una parte específica de la enzima precursora se escinde del resto para activarla. La cadena de aminoácidos que se libera por la activación se llama péptida de activación.

5.- QUE SON COFACTORES Y MENCIONE EJEMPLOS. Un cofactor es un componente no proteico, termoestable y de baja masa molecular, necesario para la acción de una enzima. El cofactor se

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une a una estructura proteica, denominada apoenzima, y el complejo apoenzima-cofactor recibe el nombre de holoenzima. Aquellos cofactores que están covalentemente unidos a la apoenzima son denominados grupos prostéticos, ya sean orgánicos (coenzimas) o inorgánicos. Los cofactores son básicamente de dos tipos, iones metálicos y moléculas orgánicas, denominadas coenzimas.

BIBLIOGRAFÍA

 Murray, R.K., Granner, D.K., Mayes, P.A., Rodwell, V.W. 1996. Bioquímica de Harper, I Edición. Editorial El manual moderno S.A de C.V. Santafé, Bogotá.77, 87, 91, 119  https://es.wikipedia.org/wiki/Cofactor 

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