enzimas alostericas

ENZIMAS ALOSTÉRICAS

Son enzimas que presentan dos conformaciones diferentes, estables e interconvertibles: una es laforma activa que tiene una gran afinidad por el sustrato y la otra es la forma inactiva que presenta baja afinidad por el sustrato.

Estas enzimas poseen además del centro activo, otro centro llamado centro regulador  oalostérico donde se puede unir un modulador o regulador alostérico que, puede ser un activador o un inhibidor de la enzima. Si el centro regulador esta vacío la enzima actúa a velocidad normal; si está ocupado por el regulador se producen cambios en la conformación y dependiendo de que sea activador o inhibidor adoptara una forma más o menos activa.

El paso de la forma inactiva a la forma activa se produce al fijarse en el centro regulador unactivador alostérico o modulador positivo. El paso de la forma activa a la forma inactiva se produce al fijarse en el centro regulador un inhibidor alostérico o modulador negativo.

Estas enzimas están formadas por varias subunidades, por lo que tienen estructura cuaternaria.

Presentan efecto cooperativo entre la subunidades, es decir que si se activa o inhibe una de ellas provoca el mismo efecto en las demás.

En las enzimas alostéricas la cinética de las reacciones es diferente a la de las demás enzimas, la gráfica de la velocidad frente al sustrato es una curva sigmoidea en lugar de hiperbólica como ocurre en las demás enzimas.           

Los enzimas alostéricos desempeñan un papel muy importante en la regulación de las reacciones metabólicas, suelen actuar en puntos estratégicos de las rutas metabólicas como son: la primera reacción de una ruta metabólica o los puntos de ramificación de una ruta metabólica. El propiosustrato de la primera reacción es el que actúa como activador  alostérico, al unirse con el enzima produce el cambio que da lugar a la conformación activa. También el producto final de la ruta metabólica puede actuar como inhibidor alostérico, produciendo la aparición de la conformación inactiva. Este proceso se denomina retroinhibición. Este proceso supone un ahorro energético para el organismo, ya que el exceso de producto final inhibe su propia síntesis en una etapa temprana de la misma.

agradecimiento http://www.2bachillerato.es/biologia/tema5/p6.html

isoenzima

Isozimas or Isoenzimas son proteinas con diferente estructura pero que catalizan la misma reaccion. Con frecuencia, las isoenzimas son oligomeros de diferentes cadenas peptidicas, y usualmente difieren en los mecanismos de regulacion y en las caracterisiticas cineticas.

Desde el punto de vista fisiologico, la existencia de isoenzimas permite que haya enzimas similares con diferentes caracteristicas, “personalizadas” de acuerdo a los requerimientos especificos del tejido o a determinadas condiciones metabolicas. 

Un ejemplo de las ventajas que ofrecen las isoenzimas al permitir un ajuste “fino” del metabolismo, en diferentes condiciones metabolicas y en diferentes organos, es el siguiente: 

Glucoquinasa y Hexokinasa son ejemplos tipicos de isoenzimas. De hecho, hay cuatro Hexoquinasas: I, II, III y IV. Hexokinasa I esta presente en todos los tejidos, y la Hexoquinasa IV, tambien conocida como Glucoquinasa, esta presente principalmente en el higado, el pancreas y el cerebro.

Ambas enzimas catalizan la fosforilacion de la glucosa:   

Glucosa + ATP —–à Glucosa 6 (P) + ADP

Hexokinasa I tiene un bajo Km y es inhibida por Glucosa 6 (P).  Glucokinasa no es inhibida por Glucosa 6 (P) y tiene un alto Km. Estos dos hechos indican que la actividad de Glucoquinasa depende de la disponibilidad de substrato y no de la demanda del producto.  

Debido a que la Glucoquinasa no es inhibida por Glucosa 6 (P). en condiciones en que la concentracion de glucosa es alta, esta enzima continua fosforilando glucosa, la cual puede ser usada para la sintesis de glucogeno en el higado. Ademas, debido a que la Glucoquinasa tiene un alto Km, su actividad no compromete el suministro de glucosa a otros organos; en otras palabras, ya que la Glucoquinasa no es inhibida por glucose 6 (P), si esta enzima tuviera un bajo Km, continuaria convirtiendo glucosa a glucosa 6 (P) en el higado, haciendo que la glucosa no estuviera disponible para otros organos (recuerde que despues de las comidas, la glucosa llega primero al higado antes que a los otros organos, a traves del sistema porta.) 

Debido a que las isoenzimas tienen diferente distribucion tisular, su estudio es un importante instrumento en la determinacion del dano sufrido por organos especificos.

Ejemplos del uso diagnostico de isoenzimas son el estudio de la Lactato Deshidrogenasa y de la Creatin quinasa

Deshidrogenasa Lactica (LDH)

Esta enzima esta formada por la asociacion de cinco cadenas peptidicas de dos diferentes tipos de monomeros: M y H.

Las variantes encontradas en el ser humano son:

LDH1: M M M M (abundante en el corazon, el cerebro y los eritrocitos; alrededor del 33 % de la LDH en el suero humano es de este tipo) 

LDH2: M M M H (abundante en el corazon, el cerebro y los eritrocitos; alrededor del 45 % de la LDH en el suero humano es de este tipo)

LDH3: M M H H (abundante en el cerebro, los rinones y los pulmones; constituye alrededor del 18 % de la LDH en suero humano)

LDH4: M H H H ((abundante en el higado, musculo esqueletico y el tejido renal; constituye alrededor del 3 % de la LDH serica)

LDH5: H H H H ((abundante en el tejido hepatico, musculo esqueletico y el ileum; apenas hasta 1 % de la LDH del suero humano es LDH5)

En el infarto del miocardio, la LDH total en suero aumenta, y debido a que el musculo cardiaco contiene mas LDH1 que LDH2, el nivel de LDH1 en suero se hace mayor que el de LDH2 entre 12 y 24 horas despues del infarto, por lo que el radio LDH1/LDH2 se hace mayor y se mantiene invertido durante varios dias.

Se observa un aumento de LDH5 en diversas patologias hepaticas como la cirrosis, hepatitis y otras. Un aumento de LDH5 durante una enfermedad cardiaca sugiere congestion hepatica secundaria.

Creatin Kinasa :

 Creatin Kinasa (CK) , tambien conocida como Creatin fosfoquinasa (CPK) es otro ejemplo de isoenzimas cuyo estudio es util para el diagnostico. Hay tres isoenzimas de CK formadas cada una por la combinacion de diferentes subunidades: 

CK1 (BB) abunda en el cerebro y en la musculatura lisa (esta practicamente ausente del suero)  

CK2 (MB) abunda en el corazon y aparece en ciertas cantidades en el musculo esqueletico  (practicamente esta ausente del suero)

CK3 (MM) abunda en el musculo esqueletico y el cardiaco y constituye practicamente el 100 % de la CK serica.

agradecimientos http://temasdebioquimica.wordpress.com/2008/07/09/hello-world/

complejos multienzimaticos

Muchas veces, al abordar diferentes vias metabolicas, se estudia de forma independiente el papel de algunos complejos multienzimaticos sin destacar las caracteristicas generales comunes entre los mismos.

En este post pretendemos describir las caracteristicas comunes de algunos de estos complejos y de ese modo facilitar su aprendizaje y su aplicacion a cada una de las vias metabolicas pertinentes.

Existen tres reacciones de gran importancia en las que ocurre una descarboxilacion oxidativa de un ceto acido:

1) Piruvato + Co A + NAD⁺ -à Acetil CoA + NADH.H⁺ + CO2

2) Alpha-ceto glutarico + Co A + NAD⁺ -à Succinil CoA + NADH.H⁺ + CO2

3) Alpha-cetoacidos de cadena ramificada + Co A + NAD⁺ -à Acil CoA correspondiente + NADH.H⁺ + CO2

Puede generalizarse este tipo de reaccion como:

Alpha-cetoacido + Co A + NAD⁺ -à Acil CoA  + NADH.H⁺ + CO2

En cada una de ellas participan complejos multienzimaticos con caracteristicas muy similares.

Estos complejos multienzimaticos estan formados por la asociacion de multiples subunidades que forman tres enzimas diferentes que participan directamente en la reaccion, la cual require ademas 5 cofactores, algunos de los cuales estan unidos por enlaces covalentes a las proteinas de los complejos. Los cofactores necesarios para la reaccion global son: Pirofosfato de Tiamina (PPT),  Acido Lipoico, Coenzima A, FAD y NAD.

Complejo de la Piruvato Deshidrogenasa:

- Enzima 1(E1): Pyruvato deshidrogenasa (tambien llamada Piruvato Descarboxilasa)

          Cofactor: PPT

- Enzima 2 (E2): Dihidrolipoil transacetilasa

          Cofactores: Acido Lipoico, Co A

- Enzima 3 (E3): Dihidrolipoil deshidrogenasa

          Cofactores: FAD, NAD

Complejo de la Alfa Ceto Glutarico deshidrogenasa:

-E1: Alfacetoglutarico Deshidrogenasa

        Cofactor: TPP

-E2: Dihidrolipoil succinil transferasa

        Cofactores: Acido Lipoico, Co A

-E3: Dihidrolipoil deshidrogenasa

        Cofactores: FAD, NAD

Complejo de la Deshidrogenasa de alfa-cetoacidos de cadena ramificada:  (participa fundamentalmetne en la descarboxilacion oxidativa de cetoacidos provenientes del esqueleto carbonado de leucina, isoleucina y valina)

-E1: Deshidrogenasa de alfa-cetoacido de cadena ramificada (tambien conocida como descarboxilasa de alfa-cetoacido de cadena ramificada)

        Cofactor: TPP

-E2: Dihidrolipoil transacilase (tambien llamada dihidrolipoil aciltransferasa)

       Cofactores: Acido Lipoico, Co A

-E3: Dihidrolipoil deshidrogenasa

         Cofactors: FAD, NAD

Estos complejos multienzimaticos son importantes desde el punto de vista medico en diversas situaciones: por ejemplo, la deficiencia de Piruvato deshidrogenasa, que es uno de los desordenes neurodegenerativos mas comunes asociados con trastornos en la bioenergetica mitocondrial, se debe a mutaciones en el gen que codifica a la Enzima 1.

agradecimiento a la pag http://temasdebioquimica.wordpress.com/2008/10/22/sobre-los-complejos-multienzimaticos-que-catalizan-la-descarboxilacion-oxidativa-de-alfa-cetoacidos/

enzimas monomericas y oligomericas

* Enzimas monoméricas:

constituidas por una sola cadena polipeptídica,

no presentan estructura cuaternaria.

Sin embargo, la gran mayoría de las enzimas son oligoméricas:

- Si estan formadas por:

-dos subunidades  à Dímeros

-tres subunidades  à Trímero

-cuatro subunidades  à Tetrámero

-cinco subunidades  à Pentámero

-etc.

Estas subunidades, a su vez, pueden ser iguales o distintas

Homo-oligómeros à iguales

-Hetero-oligómeros à distintas 

agradecimiento a la pag www.bioscripts.net/col/...Bioquimica/.../Tema001.ppt

COFACTORES ENZIMATICOS

COFACTORES ENZIMATICOS

Los cofactores enzimáticos son sustancias de diferente naturalezaquímica, que participan en las reacciones enzimàticas debido a que las enzimas no poseen en su estructura todos los grupos funcionales necesarios para llevar a cabo la catálisis de todas las reacciones metabólicas; los cofactores no son componentes obligados de todas las reacciones.
Los cofactores pueden ser iones inorgánicos que facilitan la unión enzima-sustrato o estabilizan la estructura tridimensional de la enzima, o constituyen por sí los centros catalíticos que ganan eficiencia y especificidad al unirse a las proteínas .
Las coenzimas son sustancias orgánicas que aún cuando pueden funcionar de formas muy variadas, lo más frecuente es que lo hagan como transportadores interenzimàticos o intraenzimàticos, muchas coenzimas son formas funcionales de las vitaminas.
Las vitaminas son sustancias químicas que deben ser ingeridas por el organismo para su normal crecimiento y desarrollo. Es un hecho comprobado que muchas vitaminas, especialmente las hidrosolubles, tienen importancia funcional por ser componentes de la estructura de las coenzimas, por ello muchas veces se habla de forma coenzimaticas de determinada vitamina. En la porción vitamínica de la coenzima en general radica el grupo funcional especifico de la coenzima, aquel que es transformado por la acción de la enzima, pero es necesario tener presente que no todas las vitaminas forman parte de coenzimas, ni todas las coenzimas contienen una vitamina en su estructura.

Piridìn nucleòtidos: Estas coenzimas presentan la nicotinamida, integrante del complejo vitamínico B como parte de su estructura. Existiendo dos formas coenzimàticas: El nicotinadenindinucleòtido (NAD+) y el nicotinadenindinucleòtido fosfatado( NADP+).Ambos participan en reacciones de oxidación-reducción catalizadas por deshidrogenasas.
Flavìn nucleòtidos: Las flavinas constituyen un grupo numeroso de sustancias en la naturaleza, la riboflavina, o vitamina B2, es la que forma parte de esta coenzima. Presentándose dos formas coenzimàticas: El flavinnononucleòtido (FMN) y el flavinadenindinucleòtido (FAD). Las dos formas participan en reacciones de oxidación-reducción catalizadas por deshidrogenasas y oxidasas.
Los flavìn nucleótidos funcionan con enzimas (flavoproteìnas) que sustraen dos átomos de hidrógeno de carbonos adyacentes, originando compuestos insaturados como en el caso de la succinato deshidrogenasa.
Los flavìn nucleótidos se encuentran generalmente como grupos prostéticos y actúan entre un sustrato y una coenzima o entre dos coenzimas.
Ácido lipoico: El ácido lipoico es también un componente del complejo vitamínico B
Su estructura es una cadena carbonada de 8 carbones, con dos grupos funcionales – SH y el grupo carboxilo que le permite unirse a la proteína enzimàtica para formar la estructura de la coenzima. Casi siempre se encuentra unido de forma covalente a la enzima por un enlace amida entre su grupo carboxilo y el grupo amino de la cadena lateral de una lisina (lipoamida); la parte funcional de la molécula está constituida por los grupos-SH que se reducen y oxidan de manera alternativa.
La unión coenzima-enzima hace que el grupo funcional (-SH) esté unido a una larga cadena carbonada que le permite gran movilidad, por lo que puede trasladarse grandes distancias dentro de la enzima.
La función metabólica de esta coenzima es participar en el complejoproceso de descarboxilaciòn oxidativa de alpha – cetoàcidos, como la reacción de conversión del alpha-cetaglutàrico en succinil-CoA.
Glutatiòn : El glutatiòn es un tripèptido que está distribuido de forma universal en los seres vivos.
2 Glutatiòn-SH
Gracias a la presencia de los grupos –SH, el glutatiòn funciona en reacciones redox. Esta coenzima es muy importante en los mecanismos involucrados en el mantenimiento de la estructura de las membranas celulares, especialmente en los eritrocitos, pues participan en los mecanismos de defensa contra el estrés oxidativo.
Porfirinas: Constituyen un grupo numeroso de sustancias de ampliadistribución en la naturaleza, el representante de este grupo más abundante en la naturaleza es el grupo hemo. Estas coenzimas se unen a la enzima (hemoproteìnas) de forma diversa y pueden actuar en estado Fe3+, Fe2+ o alternando de una a otra, de esta última forma intervienen como coenzimas de oxidación-reducción, tal es el caso de los citocromos de la cadena transportadora de electrones.
Biotina: Constituye un compuesto esencial para el crecimiento y desarrollo de los seres humanos, encontrándose unido de forma covalente a la enzima mediante un enlace amida; participa en dos tipos de reacciones: La carboxilaciòn dependiente del ATP que resulta hidrolizado en ADP y Pi, como en la acetil-CoA carboxilasa.


Pirofosfato de tiamina:
El pirofosfato de tiamina es la forma coenzimàtica de la tiamina o vitamina B1 ; en su estructura presenta un anillo de pirimidina sustituido, unido por un grupo de metilo a un anillo de tiazol también sustituido, unido a su vez a un grupo etilo al pirofosfato. La vitamina carece de pirofosfato. 
Esta coenzima que está muy distribuida en la naturaleza, participa en tres tipos de reacciones:
1.-La descarboxilaciòn no oxidativa de alpha-ceto-ácidos.
2.-La descarboxilaciòn oxidativa de alpha-ceto-ácidos.
2.-La formación de alpha-cetoles.
Ácido tetrahidrofòlico: El ac tetrahidrofòlico (FH4) es la forma
coenzimàtica del ácido fólico, su estructura está formada por una pteridina, el ácido p-amino-benzoico y el ácido glutámico; pueden encontrarse formas que contienen hasta 7 moléculas de ácido glutámico unidas por enlaces isopeptìdicos, aquellos donde interviene el grupo carboxilo de la cadena lateral. La parte funcional de la molécula está representada por los nitrógenos que ocupan las posiciones 5 y 10, esta coenzima presenta múltiples formas interconvertibles.
S-Adenosil-Metionila: Esta coenzima se forma por la reacción entre la metionina y el ATP, dando como resultado una estructura que contiene un grupo metilo muy lábil y por tanto puede cederse fácilmente.
Coenzima A: La coenzima A es la màs sobresaliente de las coenzimas que en los sistemas vivientes transfieren grupos acilos; su existencia universal y la gran variedad de reacciones en que intervienen sus derivados enfatizan su importancia. La estructura de la molécula es muy compleja y presenta numerosos grupos funcionales.
Entre estos grupos se destaca el ácido pantotènico (componente del complejo vitamínico B ).
Fosfato de piridoxal: El fosfato de piridoxal es una de las coenzimas que intervienen en un mayor número de reacciones enzimàticas, casi todas relacionadas con el metabolismo de los aminoácidos; desde el punto de vista nutricional deriva de la piridoxina o vitamina B6.
Como vitamina B6 se reconocen al menos tres compuestos: Piridoxol, Piridoxal y Piridoxamina; las formas fosfatadas de los dos últimos presentan actividad coenzimatica.

Coenzima B12: (5-adenosil-cobalamina) esta coenzima es un derivado de la vitamina B12. Hasta el momento se ha podido comprobar la participación de la coenzima B12 en cuatro reacciones enzimàticas: malonil-CoA mutasa, glutamato mutasa, diol deshidrgenasa y la conversión de homocisteìna en metionina.
Nucleòsidos trifosfatado: La estructura de estos compuestos se conoce como precursores de los ácidos nucleicos, de ellos sólo a los ribonucleótidos se les conocen funciones coenzimàticas:
Adenosintrifosfato(ATP): El ATP participa en numerosas reacciones, sirve como fuente de energía, de elementos estructurales o ambas.
Guanosintrifosfato(GTP): Su función es menos generalizada que en el ATP, pues actúa casi siempre sirviendo de fuente de energía como en la reacción de la fosfoenolpirùvico-carboxiquinasa. Actúa como coenzima de transferencia de derivados de monosacáridos en lasíntesis de glicoproteìnas.
Uridintrifosfato(UTP): Los nucleótidos de uridina intervienen como coenzimas que transfieren monosacáridos en forma de UDP-derivados, estos derivados se forman por la reacción entre el UTP con un monosacárido fosfatado.
Citidintrifosfato(CTP): Actúa de forma similar al UTP, pero transfiere grupos al nivel de oxidación de alcohol; interviene fundamentalmente en la formación de fosfàtidos de glicerina y esfingolìpidos, su forma coenzimàtica se origina por reacción del CTP con un alcohol fosfatado, por ejemplo

informacion tomadad de http://oscarugartebioquimica.blogspot.mx/2009/05/cofactores-enzimaticos.html

enzimas

1. Introducción
La vida depende de la existencia de unos catalizadores muy potentes y altamente
específicos denominados enzimas. De hecho, todos los pasos de todos los
procesos metabólicos están catalizados por enzimas y la capacidad catalítica se
considera, junto con la capacidad de autorreplicación, una de las características
fundamentales de la vida. Con la excepción de un pequeño grupo de moléculas de
RNA catalítico (los ribozimas), todas las enzimas conocidas son proteínas.
El nombre de enzima ("en la levadura") no se empleó hasta 1877, pero mucho antes
ya se sospechaba que ciertos catalizadores biológicos intervenían en muchos
procesos. Así en 1850, Louis Pasteur concluyó que la fermentación de azúcar en
alcohol por levaduras estaba catalizada por lo que llamó “fermentos”, que él
consideraba inseparable de las células de levadura vivas. En 1897, Büchner,
consiguió extraer las enzimas que catalizaban la fermentación alcohólica de las
células de levadura, terminando así con la teoría vitalista. No obstante hubo que
esperar hasta 1926, cuando Sumner consiguió purificar y cristalizar por primera vez
una enzima, la ureasa, para demostrar su naturaleza proteica. En la actualidad se
conocen más de 2000 enzimas diferentes, muchas de las cuales se han aislado en
forma pura. Se utilizan potentes técnicas de purificación y secuenciación, técnicas de
difracción de rayos X, RMN, etc., para conocer sus envíeles estructurales, y técnicas
de mutagénesis dirigida para conocer más sobre su funcionalidad y sus mecanismos
de actuación.
2. Las enzimas como catalizadores
La función principal de las enzimas es actuar como catalizadores de las reacciones
de los seres vivos; como tales catalizadores tienen ciertas características que vamos
a estudiar a continuación. Todas las reacciones químicas tienen lugar porque cierta
fracción de la población de moléculas reactantes poseen la suficiente energía como
para alcanzar un estado activado, llamado estado de transición, en el que es muy
elevada la probabilidad de que se rompan o se establezcan enlaces para formar los
productos. Este estado de transición reside en la cima de la barrera energética que
separa los reactantes de los productos, como muestra la Figura 1. En ella se
observa el diagrama de energía para una reacción química, no catalizada y
catalizada, donde la energía libre de activación es la cantidad de energía necesaria
para llevar todas las moléculas de un mol de sustancia, a una temperatura
determinada, al estado de transición.

informacion tomada de http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r70424.PDF