Enzimas

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María José Montúfar Galicia
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Enzimas
  1. Origen
    1. En 1897 el bacteriólogo Hans Buchnner y su hermano Eduard, químico , preparaban jugo de levadura, un extracto que hacían moliendo células de levadura con granos de arena y luego colando la muestra a través de un papel filtro.
      1. Después de un análisis, Eduard Buchner descubrió que la fermentación estaba produciendo etanol y burbujas de dióxido de carbono. Había demostrado que la fermentación no requería la presencia de células intactas.
        1. La fermentación requería la presencia de un conjunto único de catalizadores que no tenían contrapartida en el mundo no vivo.
          1. A estos catalizadores se les llamó ENZIMAS.
          2. La primera evidencia de que las enzimas son proteínas se observó en 1926 por James Sumner de la Universidad de Cornell, cuando cristalizó la enzima ureasa en la Canavalia ensiformis y determinó su composición.
        2. Función
          1. Las enzimas son los mediadores del metabolismo, responsables de prácticamente cada reacción que ocurre en una célula.
          2. Mecanismo de acción
            1. El mecanismo de acción de las enzimas radica en la formación del complejo enzima-sustrato, que permite que el sustrato se extraiga de la disolución y se mantenga en la superficie de la gran molécula del catalizador.
              1. Tres mecanismos mediante los cuales las enzimas aceleran las reacciones: a)manteniendo una orientación precisa del sustrato, b)cambiando la reactividad del sustrato al alterar su configuración electrostática, c)ejerciendo un estrés físico sobre los enlaces en el sustrato que se va a romper.
            2. Propiedades
              1. Las enzimas exhiben las siguientes propiedades: 1)Solo se requieren en pequeñas cantidades; 2)No se alteran irreversiblemente durante el curso de la reacción, por lo tanto cada molécula de enzima puede participar repetidamente en reacciones individuales y 3)No tienen efecto alguno sobre la termodinámica de la reacción.
              2. Tipos
                1. Algunos de los tipos de enzimas son los siguientes: Deshidrogenasa (Enzima que cataliza la reacción oxido-reducción en la que dos electores y un protón se transfieren del gliceraldehído 3-fosfato a NAD+ en la producción de ATP en la glucólisis). Proteína quinasa (Son las enzimas que transfieren grupos de fosfato a otras proteínas, estas regulan actividades tan diversas como la acción de hormonas).
                2. Sitio Activo
                  1. Las enzimas aceleran los procesos de ruptura y formación de enlaces, para lograr esto, las enzimas se involucran íntimamente en las actividades que tienen lugar entre los reaccionantes.
                    1. Las enzimas para lograrlo forman un complejo con los reaccionantes, llamado complejo enzima sustrato.
                      1. La parte de la molécula de la enzima que está directamente involucrada en la unión del sustrato se le denomina sitio activo.
                        1. El sitio activo y el sustrato tienen formas complementarias, lo que les permite unirse con un alto grado de precisión.
                          1. El sitio normalmente está encerrado en una hendidura o grieta que conduce desde el entorno acuoso a las profundidades de la proteína.
                  2. Efectores alostéricos
                    1. La modulación alostérica es un mecanismo por el cual la actividad de una enzima es inhibida o estimulada por un compuesto que se une a un sitio, el cual se denomina sitio alostérico
                      1. La unión de un compuesto al sitio alostérico envía una "ondulación" a través de la proteína, lo que produce un cambio definido en la forma del sitio activo.. La modulación alostérica ilustra la relación íntima entre la estructura molecular y su función.
                    2. Inhibidos y activados
                      1. Los inhibidores enzimáticos son moléculas que pueden unirse a una enzima y disminuir su actividad, la célula depende de estos para regular la actividad de muchas enzimas. Los inhibidores enzimáticos se pueden dividir en dos tipos: reversibles o irreversibles.
                        1. Los inhibidores irreversibles son aquellos que se unen muy fuertemente a una enzima, a menudo formando un enlace covalente a uno de sus residuos de aminoácidos. Los inhibidores reversibles se unen débilmente a una enzima y por lo tanto se desplazan fácilmente.
                          1. Los inhibidores reversibles son de tipo competitivo y no competitivos.
                            1. Los inhibidores competitivos son inhibidores competitivos que compiten con un sustrato para acceder al sitio activo de una enzima. En la inhibición no competitiva el sustrato y el inhibidor no compiten por el mismo sitio de unión; por lo general el inhibidor actúa en un sitio que no es el sitio activo de la enzima.
                      2. Isoenzimas
                        1. Las enzimas varían mucho en su capacidad para catalizar reacciones. La actividad catalítica de una enzima se revela mediante el estudio de sus cinética, es decir, la velocidad a la que cataliza una reacción en diversas condiciones experimentales.
                          1. Las isoenzimas o isoenzimas son enzimas que difieren en la secuencia de aminoácidos, pero que catalizan la misma reacción química. Estas enzimas suelen mostrar diferentes parámetros cinéticos.
                        2. Reacciones acopladas
                          1. Las reacciones con grandes valores positivos de DeltaG son típicamente impulsadas por la entrada de energía. Las reacciones que pueden ocurrir espontáneamente dentro de la energía libre son las endergónicas y exergónicas.
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