enzimas vegetales

FACULTAD : CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA

: AGRONOMIA

CURSO

: BIOQUIMICA

TEMA

: ENZIMAS VEGETALES

DOCENTE

: Q. F. SATOS SAAVEDRA, YUCRA

CICLO

: III

  ALUMNOS

: MAGUIÑA ESPINOZA, JESUS MIGUEL

BARRANCA ± PERÚ  2010 

I T

CCI

as enzimas son totalmente esenciales para todo ser vivo de ellas dependen una gran cantidad de reacciones a nivel celular debemos de tomar en cuenta que las enzimas son proteínas que tienen la capacidad de acelerar la velocidad de reacción de determina do compuesto Hay muchísimos tipos de enzimas en un organismo vegetal no podríamos mencionar a todas pero  tambien están clasificadas de acuerdo a su modo de acción por tanto se toma en cuenta que si no existieran las enzimas no se producirían muchísimas reacciones en las plantas y también en nuestro organismo y estaríamos muertos por tal consecuencia Por tanto podríamos definir a una enzima como una proteína que tiene la capacidad de acelerar determinada reacción el cual va a dar en consecuencia un nuevo compuesto el cual en condiciones de ausencia de la enzima no se podría obtener o tardaría muchísimo en lograrlo

ENZI as enzimas son moléculas de naturaleza proteica que catalizan reacciones químicas siempre que sea   termodinámicamente posible (si bien pueden hacer que el proceso sea más termodinámicamente favorable) En estas reacciones las enzimas actúan sobre unas moléculas denominadas sustratos las cuales se convierten en moléculas diferentes denominadas productos Casi todos los procesos en las células necesitan enzimas para que ocurran a unas tasas significativas las reacciones mediadas por enzimas se las denomina reacciones enzimáticas ebido a que las enzimas son extremadamente selectivas con sus sustratos y su velocidad crece sólo con algunas reacciones el conjunto (set) de enzimas sintetizadas en una célula determina el tipo de metabolismo que tendrá cada célula su vez esta síntesis depende de la regulación de la expresión génica

Enzimas

egetales

a enzima más importante para la planta es

u isC u isC es la forma abreviada con que normalmente se designa a la enzima cuyo nombre completo es ribulosa-1 5-bisfosfato carboxilasa oxigenasa Esta enzima tiene un doble comportamiento que justifica su nombre catalizando dos procesos opuestos Primero la fijación del C 2 a una forma orgánica lo que justifica su clasificación como carboxilasa Segundo la fotorrespiración en la que actúa como oxigenasa del mismo sustrato a u isC es la proteína más abundante en la biosfera Es la proteína más abundante del planeta su proporción en el estroma alcanza hasta más del 50 % del  total de proteínas Su abundancia se explica debido a que es una enzima relativamente lenta Su función es la fijación del dióxido de carbono en la fase oscura o biosintética de la fotosíntesis utilizando el TP y NADPH producidos en la fase luminosa o fotoquímica para la síntesis de moléculas orgánicas como la glucosa

u isC de las plantas (izquierda) con 8x2 subunidades y de bacterias (derecha) con 2 subunidades

Estructura de la

u isC de la plantas

ijación del carbono a u isC cataliza el primer paso y más significativo del Ciclo de Calvin en concreto de la fijación del dióxido de carbono a una forma orgánica En la reacción se une una molécula de C 2 a la cadena hidrocarbonada de la ribulosa-1 5-bisfosfato una pentosa activada energéticamente por la fosforilación de los dos carbonos situados en los extremos de la cadena  A través de un estado de  transición de seis carbonos se forman dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico El ciclo de Calvin y la fijación del C 2 por la u isC son propios de todos los organismos autótrofos No se dan sólo en fotosintetizadores típicos ³como cianobacterias algas eucarióticas y plantas que realizan la fotosíntesis oxigénica sino también en arqueas y bacterias dotadas de metabolismos fotosintetizadores o quimiosintetizadores diversos a u isC es responsable de la producción primaria de la que parte la circulación de energía en la biosfera a reacción de fijación del carbono es en sí extremadamente ineficiente; y lo es más aún por la competencia con la función de oxigenasa Estructura

a u isC que se observa en los plastos es una proteína oligómera formada por 16 polipéptidos que son de dos tipos uno grande (subunidad ) y otro pequeño (subunidad S) Esta estructura se observa  también en cianobacterias lo que no sorprende ya que al fin y al cabo los plastos eucarióticos derivan evolutivamente de ellas por endosimbiosis En procariontes distintos de las cianobacterias la u isC forma agregados más sencillos típicamente de dos subunidades grandes y dos pequeñas  tras enzimas importantes para las plantas son os complejos  ATP sintasa de la membrana tilacoidal su función es la fosforilación fotosintética o fotofosforilación  ATP

sintasa

El

complejo  ATP sintasa también denominada complejo o o 1- ATP-sintasa ( = factor de acoplamiento en inglés coupling factor) es una enzima situada en la cara interna de la membrana interna de las mitocondrias y de la membrana de los tilacoides de los cloroplastos encargada de sintetizar  ATP a partir de  ADP y un grupo fosfato y la energía suministrada por un flujo de protones (H+) esponde a la síntesis de  ATP según la hipótesis quimiosmótica de itchell a síntesis de  ATP gracias a este enzima se denomina fosforilación oxidativa (mitocondrias) y fotofosforilación (cloroplastos) a  ATP sintasa se puede imaginar como un motor molecular que produce una gran cantidad de  ATP cuando los protones fluyen a través de ella a tasa de síntesis es grande el organismo humano en fase de reposo puede formar unas 10 moléculas de  ATP por segundo ediante experimentos in vitro se ha demostrado que la  ATP sintasa actúa de forma independiente respecto a la cadena de transporte de electrones la adición de un ácido débil (por ejemplo ácido acético) a una suspensión de mitocondrias aisladas es suficiente para inducir la biosíntesis de  ATP in vitro otofosforilación a fotofosforilación es un proceso de síntesis de  ATP a partir de  ADP + fosfato llevado a cabo por las  ATP-sintasas de la membrana del tilacoide en los cloroplastos de las células vegetales Es un proceso de la fase luminosa de la fotosíntesis en que se utiliza la energía liberada en el transporte de electrones para bombear protones desde el estroma al interior del tilacoide con el fin de crear un gradiente electroquímico el cual al disiparse por la salida de protones del tilacoide al estroma a través de las  ATP-sintasas acopla esta energía protón-motriz a la fosforilación del  ADP para formar  ATP a energía necesaria la proporciona la luz que es captada por los pigmentos fotosintéticos Existen dos tipos

y

y

otofosforilación acíclica Están implicados ambos fotosistemas I y II; el flujo de electrones que produce no es cíclico por lo que se sintetiza tanto  ATP como NADPH Fotofosforilación cíclica Está implicado sólo el fotosistema I; se realiza un bombeo de hidrogeniones del estroma al espacio tilacoidal que contribuye a crear un gradiente electroquímico de hidrogeniones y por tanto a la síntesis del  ATP sin que se produzca NADPH F

n fotosistema es el conjunto mínimo de los compuestos necesarios para llevar a cabo el proceso de fotosíntesis Es un centro de reacción que se sitúa junto con otros muchos en las membranas de los  tilacoides Permite recibir la energía luminosa y transmitirla a lo largo de una cadena de reacciones que la transforman en energía química as enzimas que producen energía ( ATP) a partir de la glucosa en las mitocondrias en el proceso de la respiración celular o aerobia enzimas de la glucólisis de la descarboxilación oxidativa de piruvato a acetilCo A y del ciclo de Krebs L

Piruvato El

piruvato es un compuesto orgánico muy importante en la bioquímica Es un subproducto del metabolismo de la glucosa llamado glucólisis na molécula de glucosa se divide en dos de ácido pirúvico que son utilizadas posteriormente para proveer energía en una de dos formas Si hay suficiente suministro oxígeno el ácido pirúvico es el inicio de una serie de reacciones llamada ciclo de Krebs Si no hay suficiente cantidad de oxígeno disponible el ácido entra en una serie de reacciones llamado metabolismo anaeróbico creando el ácido láctico en animales (fermentación láctica) y etanol en plantas (fermentación alcohólica) El piruvato proveniente de la glucólisis es convertido en lactato utilizando la encima lactatodeshidrogenasa y la coenzima NADH en la fermentación láctica En la fermentación alcohólica es convertida en acetaldehido y luego en etanol La cadena de transporte de electrones de la membrana tilacoidal la llamada cadena fotosintética El   transporte de electrones por la cadena fotosintética libera energía que se utiliza para la fotofosforilación Las enzimas vegetales responsables de la replicación o duplicación del  ADN ( ADN polimerasa) de la  transcripción ( ARN polimerasa) y la traducción o síntesis de proteínas (peptidil transferasa)

 ADN

polimerasa

as  ADN polimerasas intervienen en la replicación del  ADN para dar a cada célula hija una copia del  ADN original en el proceso de la mitosis Llevan a cabo la síntesis de la nueva cadena de  ADN emparejando los desoxirribonucleótidos trifosfato (d NTP) con los desoxirribonucleótidos complementarios correspondientes del  ADN molde Los d NTP que se usan en la replicación del  ADN contienen tres fosfatos unidos al grupo hidroxilo 5' de la desoxirribosa y dependiendo de la base nitrogenada serán d ATP dTTP dCTP o dGTP La reacción fundamental es una transferencia de un grupo fosfato en la que el grupo 3'- H actúa como nucleófilo en el extremo 3' de la cadena que está en crecimiento El ataque nucleofílico se produce sobre el fosfato  (el más próximo a la desoxirribosa) del desoxirribonucleósido 5' trifosfato que entra liberándose pirofosfato inorgánico y alargándose el  ADN (al formarse un nuevo enlace fosfodiéster)  A diferencia de la mayoría de procesos biológicos que ocurren en la célula en los que sólo se separa un grupo fosfato (P i) durante la replicación se separan los dos últimos grupos fosfato en forma de grupo pirofosfato (PP i) L

Este proceso se puede resumir en una ecuación química

(DNA)n + dNTP



(DNA)n+1 + PPi

pesar de que la  ADN polimerasa sólo tiene un sitio activo para emparejar los cuatro d NTPs diferentes la unión correcta de los pares de bases  A:T  C:G es posible basándose en la geometría de éstos: si la unión es incorrecta se produce un desplazamiento del fosfato  haciendo más difícil su unión al extremo 3'- H y ralentizando así el ritmo de catálisis lo que da lugar a que la  ADN polimerasa añada preferentemente las bases correctas Las  ADN polimerasas pueden añadir hasta 1000 nucleótidos por segundo Esto es debido a su naturaleza procesiva es decir el número de nucleótidos que son capaces de añadir cada vez que se asocian al molde de  ADN que van a copiar Dado que la adición de los nucleótidos es un proceso que dura unos milisegundos la velocidad de catálisis va a depender del tiempo que la  ADN polimerasa permanece unida al  ADN, esto es, de su procesividad El crecimiento de la cadena se produce en dirección 5'   3' , ya que se requiere de un grupo 3'- H libre para el inicio de la síntesis puesto que éste es el que realiza el ataque nucleofílico sobre el fosfato  del dNTP, de forma que las  ADN polimerasas requieren de un iniciador 3'- H (que puede ser de  ADN o  ARN) llamado cebador que es sintetizado por la  ARN primasa El extremo 3' del cebador se denomina extremo cebador Las  ADN polimerasas también realizan otras funciones durante el proceso de replicación  Además de participar en la elongación , desempeñan una función correctora y reparadora gracias a su actividad exonucleasa 3' , que les confiere la capacidad de degradar el  ADN partiendo de un extremo de éste Es importante que existan estos mecanismos de corrección ya que de lo contrario los errores producidos durante la copia del  ADN darían lugar a mutaciones  A

 ARN

polimerasa

as  ARN-polimerasas son un conjunto de proteínas con carácter enzimático capaces de polimerizar los ribonucleótidos para sintetizar  ARN a partir de una secuencia de  ADN que sirve como patrón o molde La  ARN polimerasa más importante es la implicada en la síntesis del  ARN mensajero o  transcripción del  ADN. La  ARN polimerasa es la enzima soluble conocida de mayor tamaño puesto que mide unos 100 Å de diámetro y es visible en micrografías electrónicas , donde se observa unida al promotor en el  ADN. L

unciones La reacción química que cataliza la  ARN polimerasa consiste en la unión de ribonucleótidos  trifosfato, adenosín trifosfato ( ATP), uracilo trifosfato ( TP), guanina trifosfato (GTP) y citosina  trifosfato (CTP) , liberándose los grupos fosfato .  Además de la polimerización de los ribonucleótidos trifosfato , la  ARN polimerasa tiene otras funciones como: F

y

Reconocer y unirse a localizaciones específicas o promotores de la molécula de  ARN.

y

Desenrollar parcialmente la molécula del molde de  ADN,

y y

intrínseca. Sintetizar un  ARN cebador para la elongación posterior. Terminación de la cadena .

gracias a su actividad helicasa

a polimerasa cataliza consecutivamente la elongación de la cadena de  ARN, al mismo tiempo que enrolla y desenrolla la doble cadena de  ADN, y termina la transcripción después de copiar el gen . [editar] Estructura  ARN Esta complejidad de funciones se manifiesta en su estructura cuaternaria , ya que al igual que la  ADN polimerasa, esta formada por varias subunidades que conforman la holoenzima , que junto con L  ARN

proteínas accesorias forman una máquina proteica o complejo de transcripción que llevan a cabo la síntesis del  ARN.  Algunas subunidades aisladas de la  ARN polimerasa son catalíticamente funcionales , mientras que otras sólo pueden detectarse cuando el complejo de transcripción se encuentra totalmente ensamblado. Los complejos de transcripción de distintos organismos presentan una composición variable , pero esencialmente todos catalizan el mismo tipo de reacciones . Debido a esta coincidencia , en el estudio del proceso de transcripción se toma como modelo la reacciones catalizadas por el complejo de   transcripción de la bacteria Escherichia coli, que aunque se diferencia en el ensamblamiento de la células eucarióticas, actúan de forma análoga. La  ARN polimerasa fue descubierta al mismo tiempo que el  ARN mensajero en 1960 por los investigadores Samuel Weiss y erard Hurwits de laboratorios diferentes .  ARN polimerasa en procariotas En

procariotas, la misma enzima cataliza la síntesis de todos los tipos de  ARN: ARNm, ARNr y  ARN t. La  ARN polimerasa en procariotas en una gran molécula . Para unirse a regiones promotoras específicas, la holoenzima requiere un factor con el que se reduce enormemente la afinidad con regiones de  ADN inespecíficas , aumentando la especificidad por regiones promotoras para formar la holoenzima de cinco subunidades 2'  (~480 kDa). La estructura de la  ARN polimerasa presenta una ranura de 55 Å de longitud y una anchura 25 Å . Esta ranura permite el paso de la doble hélice de  ADN que mide 20 Å. La longitud de 55 Å puede aceptar la secuencia de 18 nucleótidos . Todas las unidades que forman la enzima funcionan conjuntamente para llevar a cabo las reacciones de transcripción. La subunidad ' participa en la unión del  ADN, la subunidad  contiene parte del centro activo y la subunidad está implicada principalmente en la iniciación de la transcripción , disociándose del resto de la enzima una vez iniciada la transcripción . Las  ARN polimerasas de los organismos procariontes funcionan de forma análoga , aunque alguna subunidad de la proteína difiera en su composición . [editar]  ARN polimerasa en eucariotas Las células eucariotas existen tres tipos de  ARN polimerasa , cada uno especializado en síntesis de  ARN determinados: 





y

y

y

y y

polimerasa I : sintesis, reparaciòn, revisión y retiro de cebadores (primers) , Sintetiza precursores de  ARN ribosómico.  ARN polimerasa II : reparación, Sintetiza precursores de  ARN mensajero, micro ARNs y otros  tipos de ácido ribonucleico .1 Esta polimerasa es el tipo más estudiado , y se requieren factores de transcripción para que se una a los promotores del  ADN  ARN polimerasa III : sintetiza  ARN de transferencia ,  ARN ribosómico de 5S y otros pequeños  ARN ( ARNpequeños) encontrados en el núcleo celular ( ARNp nucleares) y en el citoplasma ( ARNp citoplasmáticos).  ARN polimerasa I y : reparación en condiciones únicas . O  tros tipos de  ARN polimerasa se encuentran en la mitocondria y en cloroplasto y en el núcleo del ribosoma .  ARN

Peptidil transferasa a enzima peptidil transferasa es una aminoacil transferasam que realiza la función esencial de los ribosomas. Se encarga de la formación de enlaces peptídicos entre aminoácidos adyacentes durante la  traducción de  ARN mensajero y , por tanto, la síntesis proteica . No obstante, estas enzimas están implicadas también en procesos no relacionados con la traducción . La peptidil transferasa es una  Actividad enzimática presente en los ribosomas , que cataliza la formación de un enlace peptídico entre un nuevo aminoácido y la cadena peptídica naciente . participa en el proceso : la síntesis de proteína; bueno se sabes que en el mecanismo de síntesis de L

proteínas ocurre en dos etapas : la transcripción y la traducción; Esta fase ocurre en el citoplasma y requiere de tres etapas llamadas : inicio, alargamiento y terminación .  Alargamiento: Esta etapa la podemos describir con ayuda de y

y

y

y

y

y

los siguientes puntos :

En

esta etapa, el ribosoma empieza a leer los tripletes del RNAm e inicia la formación del polipéptido.  Al inicio de esta etapa , el segundo codón del RNAm se encuentra en el sitio  A o aminoacil de la subunidad mayor. Un RNA  t con un anticodón complementario lleva al aminoácido correspondiente hasta el interior del ribosoma y lo ubica en el sitio  A, en el lugar que le corresponde de acuerdo al mensaje del RNAm. Cuando los sitios p y a están ocupados , una enzima llamada peptidil transferasa , forma un enlace entre los dos aminoácidos . Después de esto , el primer RNA t es liberado . Posteriormente, el ribosoma se mueve un codón a lo largo de la cadena del RNAm y entra el siguiente triplete; el ribosoma lo lee y un RNA t específico se encarga de ubicar al aminoácido dentro del sitio  A, se forma el enlace entre este aminoácido y el anterior y se libera uno de los RNA t. El ribosoma continúa leyendo y traduciendo el mensaje hasta que recorre toda la fibra del RNAm.

En

resumen su importancia radica en que se encarga de romper o catalizar la formación de los enlaces pépticos para permitir la traducción . a lista de las enzimas puede ser interminable pero aquí están las que son más importantes para las plantas. L

CONCLUSIONES as enzimas son catalizadores de origen biológico que cumplen muchos requisitos para impulsar nuevas industrias químicas . L

a tecnología enzimática tiene múltiples aplicaciones , como fabricación de alimentos , los progresos que están realizando actualmente la ingeniería genética y la biotecnología permiten augurar el desarrollo cada vez mayor del uso de las enzimas . L

a utilización de enzimas en los alimentos presentan una serie de ventajas , porque la mayoría proviene de los vegetales . L

as enzimas utilizadas dependen de la industria y del tipo de acción que se desee obtener .

L

a producción de enzimas vegetales a gran escala tiene su principal aplicación en la industria de la fermentación. L