Transcript Pero ¿Qué son las enzimas?

Enzimas y metabolismo
objetivos
-Explicar en qué consiste el metabolismo celular, los
tipos existentes y su relación con las enzimas.
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-Definir el concepto de enzima y asociarlo con el
grupo de biomoléculas al que pertenece.
-Describir las características de las enzimas y los
modelos existentes de actividad enzimática.
-Explicar los factores que afectan la velocidad de las
reacciones químicas.
Introducción
Las células llevan a cabo un
conjunto de reacciones
químicas que tienen como
objetivo la obtención de
materia y energía para
sustentar las diferentes
funciones vitales.
El conjunto de estas
reacciones se llama
METABOLISMO CELULAR.
Tipos de metabolismo
Según la forma de obtener los materiales, el
metabolismo de los organismos puede ser:
Autótrofo
Forman sus propios compuestos orgánicos
utilizando fuentes inorgánicas.
¿Ejemplos?
Heterótrofo
Forman sus compuestos orgánicos a partir de
fuentes orgánicas producidas por otros.
¿Ejemplos?
Tipos de metabolismo
Según la forma de obtener energía, el metabolismo
de los organismos puede ser:
Fotosintético
La luz es su fuente de energía.
Quimiosintético
¿Ejemplos?
Obtienen energía a partir de diversas reacciones
químicas.
¿Ejemplos?
Entonces ¿Cuál es la finalidad del metabolismo?
Obtener energía química
utilizable por la célula
¿Esta energía se almacena?
¿De dónde se obtiene?
Alimentos aportan los nutrientes
Fabricar compuestos a
partir de los nutrientes
¿Para qué sirven?
Tipos de rutas metabólicas.
Existen dos grupos de
rutas metabólicas:
Anabólicas
Catabólicas
Ambos procesos ocurren
simultáneamente y son
interdependientes.
Reacciones catabólicas: la fase destructiva
Su función es reducir, es decir producir a partir
de una molécula compleja, moléculas más
sencillas. Degradar.
Reacciones catabólicas: la fase destructiva
Entonces ¿qué es el catabolismo?
Reacciones catabólicas: la fase destructiva
Características:
-Son reacciones de
degradación.
-Son reacciones
exergónicas.
-Son procesos
convergentes.
Reacciones anabólicas: la fase constructiva
Su función es la formación de una molécula
compleja, a partir de moléculas más simples.
Síntesis.
Reacciones anabólicas: la fase constructiva
Entonces ¿qué es el anabolismo?
Reacciones anabólicas: la fase constructiva
Características:
-Son reacciones de
síntesis.
-Son reacciones
endergónicas.
-Son procesos
divergentes.
Ahora, una actividad:
Clasifica los siguientes enunciados, en
reacciones catabólicas (C) y anabólicas (A):
Almacena energía
en forma de ATP
Proceso de
degradación
Es un proceso
divergente
Utiliza ATP
Rompe biomoléculas
Proceso de
síntesis
Produce energía
Requiere energía
Un ejemplo es la
respiración celular
Un ejemplo es
la fotosíntesis
Degrada
biomoléculas
Es un proceso convergente
Actividad de Aplicación
A partir de la situación explicada por la profesora,
clasifica los procesos planteados y argumenta por qué
es catabólica o anabólica:
Velocidad de las reacciones metabólicas
¿Qué se necesita para iniciar una reacción?
Se necesita siempre una energía de
activación (Ea).
Una vez iniciada la reacción ¿De qué
depende su velocidad?
La velocidad de las reacciones
catabólicas y anabólicas está
regulada por las necesidades de la
célula y está controlada por las
enzimas y hormonas.
Pero ¿Qué son las enzimas?
¿Qué son las enzimas?
Son catalizadores biológicos que aceleran las reacciones
químicas dentro de las células, sin transformarse ellas mismas
en una molécula diferente.
¿Cómo logran acelerar la velocidad
de las reacciones?
Disminuyendo la Ea de las reacciones y así
permiten que la reacción ocurra en un breve
lapso de tiempo.
Reactantes  Producto
Ea
Las enzimas y la energía de activación
Las enzimas aceleran las reacciones disminuyendo la Ea
Propiedades de las enzimas.
Naturaleza proteica
Especificidad
Actúan en pequeñas
cantidades
Son reutilizables
Estructura de las enzimas
Definamos algunos conceptos:
SUSTRATO
Es la molécula sobre la que actúa una enzima.
¿Cuántas son?
SITIO ACTIVO
Lugar de la enzima al que se une el o los sustratos.
¿Cuál es su función?
COMPLEJO ENZIMASUSTRATO
Unión del sustrato al sitio activo enzimático
¿Importancia?
Estructura de las enzimas
¿A qué corresponden A, B, C D y E en el esquema?
A
B
D
C
E
C
A y B son el sustrato / C es la enzima /D es el complejo E-S /
E es el producto
Modelos enzima-sustrato
Existen diferentes modelos para explicar cómo
interactúan las enzimas con su sustrato específico:
A) MODELO LLAVE-CERRADURA
La estructura del
sitio activo y del
sustrato son
exactamente
complementarias.
Modelos enzima-sustrato
B) MODELO DEL ENCAJE
INDUCIDO
La interacción E-S produce un
cambio en la geometría del
centro activo.
La forma del sitio activo es
complementaria del sustrato sólo
después de la unión E-S.
Clasificación de las enzimas
De acuerdo a su composición, existen 2 tipos de
enzimas:
Enzimas simples
Sólo proteínas.
Enzimas conjugadas
Apoenzima + Cofactor enzimático: Holoenzima
Cofactor: puede ser un ión metálico, como Mg+2, Cu+2,
Cl-, Na+; o una molécula orgánica (coenzima).
Clasificación de las enzimas
Identifica a qué corresponde cada estructura:
Sustrato
Cofactor
Apoenzima
Holoenzima
Cofactor
Sitio activo
Coenzima
Apoenzima
Holoenzima
Factores que afectan la velocidad enzimática
La velocidad de las reacciones enzimáticas depende de
varios factores:
Concentración de coenzimas
pH y temperatura
Presencia o ausencia de
inhibidores
a) Efecto del pH
Existe un pH óptimo de reacción para las enzimas.
¿Por qué crees que disminuye la actividad enzimática
al alejarse del pH óptimo?
a) Efecto del pH
¿Cómo interpretarías este gráfico?
b) Efecto de la temperatura
En la mayoría de los casos, la actividad enzimática
aumenta cuando aumenta la temperatura, dentro del
intervalo en que la enzima es estable y activa. Existe
una temperatura óptima de reacción para las enzimas.
b) Efecto de la temperatura
¿Se comportan igual
estas dos enzimas?
¿El producto de qué
reacción será más
abundante a 40ºC?
¿Y a 70ºC?
c) Efecto de la concentración del sustrato
Baja concentración: Vr es
directamente proporcional a
la concentración de
sustrato.
Concentración intermedia:
no proporcional
A altas concentraciones:
Vr no depende de la
concentración del sustrato.
(Vr: velocidad de reacción)
d) Efecto de inhibidores enzimáticos
Existen
compuestos
químicos capaces
de bloquear o
disminuir la
actividad
enzimática.
Pueden ser
reversibles
(competitivo o no
competitivo) o
irreversibles.
La anemia falciforme se produce por alteración de una proteína.
Esta enfermedad genética da lugar,
en las personas que la padecen, a una
forma de hemoglobina, la
hemoglobina S. Debido a esto los
glóbulos rojos adoptan una forma de
hoz cuando disminuye su oxigenación,
obturando los capilares sanguíneos.
La causa está en una mutación del
gen que genera las cadenas ß de la
hemoglobina, gen que se localiza en el
cromosoma 11, donde ha ocurrido un
cambio en el codón GAG a GTG, que
da por resultado la sustitución de un
aminoácido, valina, por ácido
glutámico en la posición 6 de la
cadena β.
El albinismo es causado por una mutación génica
En los individuos no-albinos, los
melanocitos transforman
el aminoácido tirosina en la
sustancia conocida como
melanina.
.
La melanina se distribuye por
todo el cuerpo dando color y
protección a la piel, el cabello y el
iris del ojo.
Cuando el cuerpo es incapaz de
producir esta sustancia o de
distribuirla se produce
la hipopigmentación, conocida
como albinismo.
Los individuos albinos, tienen la ruta
metabólica de la tirosinasa interrumpida
ya que la enzima no presenta actividad o
muy poca (tan poca que es insuficiente),
de modo que no se produce la
transformación y estos individuos no
presentarán pigmentación.
Apliquemos lo aprendido…
¿Cuál(es) de los siguientes procesos es(son) ejemplo(s)
de reacciones anabólicas?
I) Transcripción
II) Traducción.
III) Glicólisis.
A)
B)
C)
D)
E)
Sólo I
Sólo II
Sólo III
Sólo I y II
I, II y III
D
Apliquemos lo aprendido…
¿Cuál (es) de las siguientes afirmaciones es (son) correctas en
relación a las enzimas?
I) Son biocatalizadores.
II) Aumentan la energía de activación de las reacciones
químicas.
III) Son moléculas formadas por carbono, hidrógeno, oxígeno
y nitrógeno.
A) Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo III
D) Sólo I y III
E) I, II y III
D
Apliquemos lo aprendido…
Autótrofos
Materiales
Heterótrofos
Tipos de
metabolismo
Fotosintéticos
Energía
Quimiosintéticos
Apliquemos lo aprendido…
Observa las siguientes
dos imágenes…
Apliquemos lo aprendido…
¿Qué
representa
esta
¿Qué
representan?
imagen?
Apliquemos lo aprendido…
¿Qué tipo de
inhibición es?
Apliquemos lo aprendido…
¿Qué tipo de
inhibición es?