Enzimas
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Este documento describe las enzimas y vitaminas. Explica que las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores en las reacciones bioquímicas sin ser consumidas. También describe los diferentes tipos de cofactores como coenzimas y cofactores que pueden contener vitaminas y ayudan a las enzimas a catalizar las reacciones. Además, explica las diferentes vitaminas hidrosolubles y liposolubles, sus funciones y deficiencias asociadas.
Enzimas
- 1. ENZIMAS Y VITAMINAS CIC JULIO SÁNCHEZ
- 2. 1.- CONCEPTO DE ENZIMA Los enzimas son catalizadores muy potentes y eficaces, químicamente son proteínas Como catalizadores , los enzimas actúan en pequeña cantidad y se recuperan indefinidamente No llevan a cabo reacciones energéticamente desfavorables. No modifican el sentido de los equilibrios químicos, sino que aceleran su consecución Pueden estar formados sólo por cadenas polipeptídicas o contener otros grupos no proteicos; en este último caso la parte proteica recibe el nombre de apoenzima. La parte no proteica recibe el nombre de grupo prostético si la unión es permanente Si la unión no es permanente recibe el nombre de cofactor si es un catión metálico (Fe2+, Ca2+) y coenzima si es una molécula orgánica ( vitaminas) CIC JULIO SÁNCHEZ
- 3. La apoenzima se encarga de proporcionar la estructura espacial que permite la unión de los sustratos y el grupo no proteico el que realiza la catálisis Las enzimas por ser proteínas sufren la desnaturalización y se caracterizan por su elevada especificidad: Especificidad de sustrato. El sustrato (S) es la molécula sobre la que el enzima ejerce su acción catalítica. Hay enzimas que presentan una especificidad absoluta actuando sobre un solo sustrato o enzimas que actúan sobre sustratos con el mismo grupo funcional Especificidad de acción. Cada reacción está catalizada por un enzima específico CIC JULIO SÁNCHEZ
- 4. 2.-MECANISMO DE LAS REACCIONES ENZIMÁTICAS Para que una reacción química tenga lugar deben romperse y formarse nuevos enlaces. En el estado en que las moléculas debilitan sus enlaces y están comenzando a formarse los nuevos se le conoce como estado de transición o activado A la energía necesaria para llegar al estado de transición se le llama energía de activación CIC JULIO SÁNCHEZ
- 5. La acción catalizadora de las enzimas consiste en rebajar la energía de activación para llegar antes al estado de transición Esa rebaja de la energía de activación se consigue favoreciendo la aproximación de las moléculas de los reactivos La reacción catalizada se produce en tres etapas: 1:- Unión de la enzima al sustrato para formar el llamado complejo enzima-sustrato. La unión se realiza en una zona especifica de la enzima llamada centro activo CIC JULIO SÁNCHEZ
- 6. Hay dos teorías acerca del acoplamiento: · la teoría de la llave-cerradura · teoría del acoplamiento inducido La unión con el sustrato consigue debilitar los enlaces de éste 2.- Una vez formado el complejo ES, el cofactor o coenzima lleva a cabo la reacción y se obtiene el producto final 3.- Liberación del producto del centro activo CIC JULIO SÁNCHEZ
- 8. 4.-NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS La forma más correcta de nombrar a los enzimas es la siguiente: 1º. Se nombra el sustrato sobre el que actúa. 2º. A continuación el nombre del coenzima, si lo hay. 3º. Por último la función que realiza acabado en asa. (Ej. Lactato nicotidín deshidrogenasa. Generalmente el nombre del coenzima no se escribe, de modo que quedaría: Lactato deshidrogenasa) A los enzimas se les ha dividido en 6 grupos según el tipo reacción que catalizan. A cada uno de estos grupos se les designa con el nombre de la reacción acabado en asa. 1. Óxido-reductasas ( Reacciones de oxido-reducción). Deshidrogenasas, oxidasas 2. Transferasas (Transferencia de grupos funcionales) grupos aldehidos gupos acilos grupos glucosilos grupos fosfatos Transaminasas, transcarboxilasas CIC JULIO SÁNCHEZ
- 9. 3. Hidrolasas (Reacciones de hidrólisis) Carbohidrasas, esterasas, peptidasas, nucleasas 4. Liasas (Adición a los dobles enlaces) Aminasas, carboxilasas, hidratasas 5. Isomerasas (Reacciones de isomerización) 6. Ligasas (Formación de enlaces, con aporte de ATP CIC JULIO SÁNCHEZ
- 10. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA. 1. Temperatura. La temperatura a la cual la actividad catalítica es máxima se llama temperatura óptima. Sin embargo, al ser proteínas, a partir de cierta temperatura, se empiezan a desnaturalizar por el calor, y la actividad enzimática decrece rápidamente hasta anularse 2.-pH. Cada enzima necesita unos valores límites (máximos y mínimos) para poder desarrollar su actividad. Traspasados estos valores, la enzima se desnaturaliza y pierde su actividad CIC JULIO SÁNCHEZ
- 11. COENZIMAS Los coenzimas son cofactores orgánicos no proteicos, que se unen mediante enlaces débiles y de forma temporal al apoenzima (forma inactiva del enzima) y forman el holoenzima (forma activa). Se alteran durante la reacción enzimática, pero una vez acabada se regeneran de nuevo volviendo a ser funcionales Los coenzimas son portadores de diferentes grupos químicos, actuando en las reacciones enzimáticas como dadores o receptores de dichos grupos. No suelen ser específicos de un solo tipo de apoenzima. Algunos coenzimas son nucleótidos o derivados de nucleótidos, y pueden tener en su composición vitaminas. CIC JULIO SÁNCHEZ
- 12. Tipos de coenzimas Aunque existen muchos tipos de coenzimas los 2 grupos más importantes son: 1. Coenzimas que intervienen en las reacciones de óxidorreducción. Actúan transfiriendo H+ y e- de unos sustratos a otros. Aquí se incluyen: Piridín-nucleótidos. Tienen en su composición vitamina P-P (nicotinamida). En este grupo se incluye: NAD Y NADP -Flavin-nucleótidos: Tienen en su composición riboflavina o vitamina B2. Aquí se incluyen: FMN y FAD ( 2. Coenzimas que intervienen en reacciones de transferencia de grupos químicos. Los más importantes son: Nucleótidos trifosfatos. El más importante de todos es el adenosín trifosfato (ATP) hay otros como CTP, UTP, etc. Coenzima A (CoA-SH). Interviene en la transferencia de grupos acetil de unos sustratos a otros. Contiene en su composición ácido pantoténico o vitamina B5. CIC JULIO SÁNCHEZ
- 13. 5.- Vitaminas Son moléculas ( de fórmulas muy variadas) imprescindibles para los organismos que se presentan en cantidades muy pequeñas y no pueden ser sintetizadas Son sustancias lábiles, ya que se alteran fácilmente por cambios de temperatura y pH, y también por almacenamientos prolongados. Los vegetales, hongos y microorganismos son capaces de elaborarlas por sí mismos. Los animales, salvo algunas excepciones, carecen de esta capacidad, por lo que deben obtenerlas a partir de los alimentos de la dieta. En algunos casos los animales obtienen algunas vitaminas a través de sus paredes intestinales, cuya flora bacteriana simbionte las producen. CIC JULIO SÁNCHEZ
- 14. Las necesidades vitamínicas varían según las especies, con la edad y con la actividad. Ciertas vitaminas son ingeridas como provitaminas (inactivas) y posteriormente el metabolismo animal las transforma en activas (en el intestino, en el el hígado, en la piel, etc..), tras alguna modificación en sus moléculas Los transtornos orgánicos en relación con las vitaminas se pueden referir a: Avitaminosis.- si hay carencia total de una o varias vitaminas, Hipovitaminosis.- si hay carencia parcial de vitaminas, Hipervitaminosis.- si existe un exceso por acumulación de una o varias vitaminas, sobre todo las que son poco solubles en agua y, por tanto, difíciles de eliminar por la orina. CIC JULIO SÁNCHEZ
- 15. Las vitaminas se designan utilizando letras mayúsculas, el nombre de la enfermedad que ocasiona su carencia o bien el nombre de su constitución química. Clásicamente se establecen 2 grupos según su capacidad de disolución en agua o en las grasas o disolventes de éstas. Así, se habla de: vitaminas hidrosolubles y liposolubles respectivamente a) Vitaminas liposolubles Son vitaminas no solubles en agua y químicamente se trata de lípidos insaponificables, caracterizados por su incapacidad para formar jabones, ya que carecen en sus moléculas de ácidos grasos unidos mediante enlaces éster.Pueden acumularse fácilmente ( hipervitaminosis) a.1) La vitamina A se conoce también como Retinol o Antixeroftálmica. Es un diterpeno (C20 H32), que puede presentar dos formas CIC JULIO SÁNCHEZ
- 16. Es una sustancia antioxidante, ya que elimina radicales libres y protege al ADN de su acción mutágena, contribuyendo, por tanto, a frenar el envejecimiento celular. -Participa en la protección y mantenimiento de los tejidos epiteliales (piel, mucosas,..) Es imprescindible para la regeneración de la rodopsina, cuya descomposición por la luz permite la visión del ojo. Déficit (alteraciones carenciales): -En niños y jóvenes ocasiona retardo del crecimiento. -Desecación epitelial, especialmente en la mucosa conjuntival del ojo (Xeroftalmia) que hace opaca la córnea y provoca su agrietamiento, produciendo ceguera y facilitando las infecciones del ojo. CIC JULIO SÁNCHEZ
- 17. Falta de regeneración del pigmento visual (Hemeralopía o "ceguera nocturna"). Exceso: -La ingestión de grandes cantidades de esta vitamina puede dar lugar a alteraciones como escamaciones de la piel, caída del pelo, debilidad, ahogos, vómitos, etc... a.2) La vitamina E se denomina también Tocoferol o vitamina Antiestéril. Es un diterpeno (C20 H32) que puede presentar tres formas moleculares: , y -tocoferol CIC JULIO SÁNCHEZ
- 18. Tiene capacidad antioxidante frente a los radicales libres. Parece ser que desempeña cierta actividad protectora para ciertas moléculas lipídicas (ácidos grasos,...) al impedir su oxidación, retardando el catabolismo celular. Actúan, por tanto, contra el envejecimiento celular, contribuyendo, por extensión, al aumento de la longevidad. -En algunos animales se ha comprobado su contribución en la normalización de los procesos de fertilidad. Déficit (alteraciones carenciales): -Aceleración del catabolismo de ácidos grasos, por aumento del consumo de oxígeno a nivel celular. Estos procesos estan relacionados con el envejecimiento celular. -En algunos animales: esterilidad; trastornos de motilidad (parálisis, distrofia muscular,...) CIC JULIO SÁNCHEZ
- 19. a.3) La vitamina K, Naftoquinona, fitomenadiona o Antihemorrágica Es un diterpeno (C20 H32)con cuatro formas moleculares: K1, K2, K3, K4 (ésta última se ha obtenido sinteticamente y es la más activa del grupo). Participa en el mecanismo de coagulación de la sangre, concretamente en la síntesis de protrombina, proceso que tiene lugar en el hígado. La protrombina es la molécula precursora de la trombina o enzima que transforma el fibrinógeno en fibrina. La fibrina es una proteina necesaria para la coagulación de la sangre. Déficit (alteraciones carenciales): -Hemorragias CIC JULIO SÁNCHEZ
- 20. a.4) La vitamina D, Calciferol o Antirraquítica. Es un esteroide con cuatro formas moleculares: D2 (calciferol), D3(colecalciferol), D4, D5. Los seres humanos podemos obtener las vitaminas D2 y D3 a partir de provitaminas de origen vegetal (ergosterol) o animal (7-deshidrocolesterol), respectivamente, que se activan en la piel por la acción de los rayos ultravioleta, cuando tomamos "baños de sol".Regula la absorción intestinal de calcio (Ca) y fósforo (P); la concentración de éstos bioelementos en la sangre, y por tanto, la estabilidad y formación ósea. Déficit (alteraciones carenciales): -En niños, las perturbaciones en la osificación de los huesos producen deformaciones en los mismos (Raquitismo) y en adultos, reblandecimiento óseo (Osteomalacia). Exceso: -Trastornos digestivos (vómitos, diarreas,..) y calcificaciones en el riñón, CIC JULIO SÁNCHEZ
- 21. B) hidrosolubles Son sustancias solubles en agua. Se trata de coenzimas o precursores de coenzimas, necesarias para muchas reacciones químicas del metabolismo.Fácilmente eliminables ( déficit) 1.-La vitamina C, Acido Ascórbico o vitamina Antiescorbútica. -Es un agente antioxidante, eliminador de radicales libres en el metabolismo celular. -Actúa como coenzima en la síntesis del colágeno y de la sustancia intercelular cementante de los capilares sanguíneos. -Estimula las defensas contra las infecciones. -Es indispensable para el buen funcionamiento de las hormonas antiestrés producidas por las glándulas suprarrenales. CIC JULIO SÁNCHEZ
- 22. Déficit (alteraciones carenciales): -Hinchamientos y hemorragias en las encías, con caída de dientes (Escorbuto). -Hemorragias en los capilares. -Mayor propensión a las infecciones. 2.-La vitamina B1, Tiamina, Aneurina O Antiberibérica. -Es un coenzima de las descarboxilasas (en la oxidación de los -cetoácidos) y de las enzimas que transfieren grupos aldehído. -Desempeñan un papel fundamental en el metabolismo oxidativo de los glúcidos y lípidos, es decir, en la producción de energía. CIC JULIO SÁNCHEZ
- 23. Déficit (alteraciones carenciales): -Degeneración de las neuronas,que se manifiesta en una debilidad muscular, hipersensibilidad, pérdida de reflejos, insuficiencia cardíaca, falta de apetito, edemas y, en casos extremos, la muerte. Este cuadro sintomático es conocido como Beriberi. 3.- La vitamina B2 o Riboflavina. Forma parte de las coenzimas FAD y FMN, que participan en los procesos de obtención de energía, en la respiración celular. -Ejerce un papel importante en el mantenimiento de las mucosas y de la piel. Déficit (alteraciones carenciales): -Dermatitis y lesiones de las mucosas (lengua, labios, córnea, comisuras de la boca,...) CIC JULIO SÁNCHEZ
- 24. 4.- La vitamina B3, Niacina, Ácido Nicotínico, Factor PP o vitamina antipelagrosa. -Forma parte de las coenzimas NAD y NADP que actúan con enzimas en los procesos de oxidación de glúcidos y prótidos, en la respiración celular. -Es un vasodilatador que mejora la circulación sanguínea. -Participa en el mantenimiento fisiológico del sistema nervioso, la piel, la lengua y el sistema digestivo Déficit (alteraciones carenciales): -Pelagra o síntoma de las tres D (dermatitis, diarrea y demencia). 5.-La vitamina B5, Ácido pantoténico, o vitamina W. -Forma parte de la Coenzima A, que actúa en la activación de ciertas moléculas que intervienen en el metabolismo energético. -Necesaria para la síntesis de hormonas antiestres, a partir del CIC JULIO SÁNCHEZ colesterol.
- 25. -Necesaria para la síntesis y degradación de los ácidos grasos. -Necesaria para la formación de anticuerpos. -Necesaria para la biotransformación y detoxificación de las sustancias tóxicas. Déficit (alteraciones carenciales): -Síndrome de los "pies ardorosos" (dolores, quemazón y palpitación de los pies) -Alteraciones nerviosas y circulatorias. 6.-La vitamina B6 o Piridoxina. Su forma activa, el piridoxal fosfato, actúa como coenzima de las enzimas transferasas implicadas en el metabolismo (transaminaciones) de los aminoácidos. Muchas de estas acciones están encaminadas a la síntesis de neurotransmisores. CIC JULIO SÁNCHEZ
- 26. Déficit (alteraciones carenciales): -Anemia, depresión, convulsiones, fatiga, inflamación de los nervios periféricos, alteraciones de la piel,... 7.-La vitamina B8, vitamina H o biotina. -Es un coenzima que participan en la transferencia de grupos carboxilo (-COOH). -Interviene en las reacciones que producen energía y en el metabolismo de los ácidos grasos poliinsaturados. -Es necesaria para el crecimiento y el buen funcionamiento de la piel y sus órganos anexos (pelo, glándulas sebáceas, glándulas sudoríparas) así como para el desarrollo de las glándulas sexuales. Déficit (alteraciones carenciales): -Dermatitis, dolores musculares, anemia, aumento de colesterol en sangre, ... CIC JULIO SÁNCHEZ
- 27. 8.-La vitamina B9 o Ácido Fólico. Actúa como coenzima de las enzimas que participan en la transferencia de grupos monocarbonados. -Interviene en la síntesis de purinas y pirimidinas, y por ello, participa en el metabolismo del ADN y ARN y en la síntesis de proteínas. -Es un factor antianémico, porque es necesaria para la formación de las células sanguíneas, concretamente, de los glóbulos rojos. Déficit (alteraciones carenciales): -En niños, se detiene el crecimiento y disminuye la resistencia a enfermedades. -En adultos, provoca anemia, irritabilidad, insomnio, pérdida de memoria, disminución de las defensas,... CIC JULIO SÁNCHEZ
- 28. 9.-La vitamina B12 o cobalamina. Interviene en la síntesis de ADN, ARN y proteinas. -Actúa en la formación de glóbulos rojos. -Participa en el mantenimiento de la vaina de mielina de las células nerviosas y en la síntesis de neurotransmisores. -Es necesaria para la movilización (oxidación) de las grasas y para mantener la reserva energética de los músculos. Déficit (alteraciones carenciales): -Escasez y anormalidad en la formación de glóbulos rojos (Anemia perniciosa). -Psicosis, degeneración nerviosa, desarreglos menstruales, úlceras en la lengua y excesiva pigmentación en las manos (sólo afecta a las personas de color). CIC JULIO SÁNCHEZ