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1
Tema-1
INTRODUCCIÓN A LA ENZIMOLOGÍA
1. Introducción 2. Breve historia de la
Enzimología 3. Descripción general de las
enzimas 4. Enzimas monoméricas y enzimas
oligoméricas 5. Enzimas solubles y enzimas
ligadas a membranas 6. Clasificación de
enzimas 7. Isoenzimas 8. Enzimas no
convencionales - Ribozimas
-Anticuerpos catalíticos (Abzimas)
- Synzimas
2
1. INTRODUCCIÓN
La vida depende de una serie de reacciones
químicas perfectamente organizadas. Sin embargo,
muchas de estas reacciones, por sí mismas, tienen
lugar a una velocidad demasiado lenta como para
dar respuesta a los diversos procesos vitales.
La Naturaleza ha diseñado los catalizadores
biológicos, o biocatalizadores.
Los biocatalizadores pueden ser de

• - naturaleza proteica
• naturaleza no-proteica

• - naturaleza proteica
• enzimas (proteína),
• abzymas (anticuerpos catalíticos),
• naturaleza no-proteica
• ribozimas (RNAs catalíticos)

De todos ellos, los más abundantes son las
enzimas.
Estos biocatalizadores son capaces de acelerar
la velocidad de reacción, varios órdenes de
magnitud,
104 1018.
3
-Veamos algunos ejemplos
Este poder catalítico de las enzimas es el que
hace posible que los diferentes procesos vitales,
en todas las formas de vida -desde los virus al
hombre-, tengan lugar de manera eficiente.
4
Cuáles son las propiedades especiales de las
enzimas que las hacen catalizadores tan
eficientes?
-La respuesta a esta pregunta no es fácil
Este es uno de los aspectos, más importantes,
de la Enzimología que intentaremos estudiar a lo
largo del curso.
E intentaremos, siempre cuando sea posible,
justificarla a nivel molecular.
Pero antes, comencemos fijando ciertas ideas, a
nivel formal, tales como definiciones, símbolos,
nomenclaturas, etc.
5
Las enzimas como catalizadores biológicos
Las enzimas son proteínas, producidas por los
seres vivos que tienen capacidad para catalizar
con gran eficiencia procesos muy específicos.
Los seres vivos tienen enzimas multitud de
Enzimas diferentes
Ej. Escherichia coli 4288 proteínas
2658 (62)
Caracterizadas
1701 (64) Enzimas

Eucariotas todavía es superior
Naturaleza proteica de las enzimas, apunta a las
cuestiones básicas de la Enzimología

• - Mecanismo catalítico,
• Especificidad.
• Regulación

6
Las enzimas ejercercen su poder catalítico en
condiciones suaves de temperatura, pH, presión,
etc., compatibles con la vida. Además, las
enzimas son catalizadores susceptibles de
regulación en su actividad, lo que permite
armonizar el entramado metabólico de acuerdo con
las necesidades del organismo.
Ausencia de enzimas NO metabolismo celular
NO vida
Aplicaciones de las enzimas
- Análisis clínico
- Aplicaciones médicas
- Aplicaciones industriales
Química orgánica Química farmacéutica
Alimentación Detergentes Textil
7
Definición de catalizador
Un catalizador es una sustancia que aumenta la
velocidad de una reacción, sin verse alterada en
el proceso global.
La mayor parte de los catalizadores biológicos
(aunque no todos ellos) son enzimas.
La sustancia sobre la que actúa una enzima se
denomina sustrato de esa enzima.
-Veamos todo esto en un ejemplo
H2O2 -------? H2O O2
Esta reacción, aunque fuertemente favorecida
termodinámicamente, es muy lenta, a menos que sea
catalizada.
8
Este ejemplo nos muestra que la velocidad de
una reacción termodinámicamente favorable depende
en gran medida de que exista o no un catalizador
y de la naturaleza del mismo.
Los catalizadores biológicos, entre ellos las
enzimas, se encuentran entre los más eficaces y
específicos que se conocen.
9
En este punto, nos conviene resaltar dos hechos
importantes
1. Un catalizador verdadero, aunque participa en
el proceso de reacción, no se modifica a lo
largo de ella.
2. Los catalizadores modifican la velocidad de
los procesos, pero no afectan la posición de
equilibrio de una reacción.
Ya que en el equilibrio V1 ? ? V2
10
2. BREVE HISTORIA DE LA ENZIMOLOGÍA
Aplicación
Biocatálisis raíces en la industria alimentaria
Cerveza, queso, etc Homero (Iliada) Menciona el
uso de estómagos animales en la elaboración de
queso 400 bC
(XIX ) Payen y Person investigaron la acción de
extractos de cebada en hidrólisis de
almidón Formularon los principios básicos del
mecanismo de acción enzimático a) Pequeñas
cantidades de extracto podían hidrolizar grandes
cantidades de almidón b) Termolabil c) La
substancia activa se podía separar del extracto
(precipitación alcoholica) y ser purificada
Berzelius (1835) definio la reacción como
catalítica (diastasa) Definió que un cuerpo, por
su presencia por afinidad con una substancia
fermentable puede causar su ruptura en otros
productos Proceso industrial de diastasa en
industria del pan, cerveza, etc
Richard Kuhne fue el que acuño el termino de
enzimas, tomado del griego, que significa
literalmente "en la levadura".
11
Las bases del proceso catalítico controversia
científica
VITALISMO (Pasteur) Reacciones químicas proceso
vital no unido a materia ni energía. MECANICISMO
(Liebing) Proceso biológico como un engranaje o
una máquina y que los seres vivos para realizar
alguna determinada función necesitaban echar mano
de ese engranaje.
DESARROLLO ENZIMOLOGIA MECANICISTA
Wöhler sintetizó el compuesto orgánico (sólo
presente en seres vivos) urea a partir de
cianuro de amonio, una sustancia inorgánica
Büchner extractos de levaduras (sin células)
producían fermentación principio separable de
ellas, hidrosoluble y termolábil al que dieron el
nombre de zimasa Nuevo paradigma
bioquímico La catálisis enzimática es un
proceso químico no necesariamente unido a la
presencia y acción de organismos vivos no
requiere una fuerza vital a vis vitalis
12
Fisher (1894)
1. Especificidad
Selectividad complementaridad adaptabilidad
Elementos geometría, carga, puentes de H,
etc.
2. Intuyo la naturaleza proteica (Tardaron varias
décadas)
(1900) Kastle Loevenhart Reversibilidad de las
reacciones enzimáticas (Lipasas)
13
(1897) Bertrand . Descubre la necesidad de
substancias para ejercer accion catalítica
(coenzimas)
A partir de 1926 Confirmación de la Naturaleza
protéica de las enzimas Purificación y
cristalización de Ureasa Tripsina, Pepsina, etc
V. Henri fue el pionero en los estudios de la
cinética enzimática, Cumple "Ley de acción de
masas" los fenómenos de saturación. Michaelis y
Menten (1913), continuaro estudios de
Henry. Formularon Primera ecuación cinética
S v kcat Eo -------------
Ks S
14
3. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAS ENZIMAS
Las principales características de las enzimas
son
1
Las enzimas son proteínas
Efectivamente, las enzimas son proteínas pero
unas proteínas muy especiales
Proteínas con actividad catalítica
15
- Así pues, es conveniente tener presente lo
siguiente

• Una proteína se define por lo que es ....
• PM
• Composición aminoacídica
• Secuencia
• Tamaño y forma
• etc.

Sin embargo,
Una enzima se define por lo que hace ......
Reacción que cataliza
Especificidad Sustrato/Producto pH optimo de
acción Temperatura optima de acción Mecanismo
catalítico etc.
16
Estas proteínas tienen la característica
específica de poseer una zona específica de su
molécula donde tiene lugar la reacción química
que cataliza el centro activo.
2
3
Las enzimas son altamente específicas
Especificidad enzimática
1.) Requerimientos estructurales
Los sustratos deben poseer los grupos químicos
funcionales adecuados.
2.) Requerimientos quirales
Las enzimas son sensibles a la quiralidad del
sustrato.
Las enzimas mismas son quirales.
Por regla general existen 3 o más puntos de
contacto entre la E y el S.
17
3.) Especifidad de producto
Especificidad de sustrato La mayor parte de
las enzimas actúan sobre un número muy reducidos
de sustratos.
X
En este ejemplo la especificidad viene dada por
el grupo etilen, (-CH2-CH2-)
18
Especificidad quiral
Algunas enzimas actúan sólo sobre uno de los
isómeros
X
19
Las enzimas son catalizadores, pero unos
catalizadores muy especiales, actúan
i) a temperatura fisiológica, 37ºC ii) a pHs
fisiológicos, 6 - 7,5 iii) a presión atmosférica,
1 atm.
De acuerdo con las teorías actuales, las
enzimas ejercen su función estabilizando el
estado de transición.
20
4. ENZIMAS MONOMÉRICAS Y ENZIMAS OLIGOMÉRICAS
Enzimas monoméricas
- constituidas por una sola cadena polipeptídica,
- no presentan estructura cuaternaria.
Sin embargo, la gran mayoría de las enzimas son
oligoméricas
21

• - Si estan formadas por
• dos subunidades ? Dímeros
• tres subunidades ? Trímero
• cuatro subunidades ? Tetrámero
• cinco subunidades ? Pentámero
• etc.

Estas subunidades, a su vez, pueden ser iguales
o distintas.
-Homo-oligómeros ? iguales -Hetero-oligómeros ?
distintas
22
5. ENZIMAS SOLUBLES Y ENZIMAS LIGADAS A MEMBRANAS
Problemática?
23
- Las enzimas solubles se miden fácilmente en
medios acuosos
- Las enzimas unidas a membranas necesitan de un
medio, generalmente, hidrófobo para poder medir
su actividad.
24
6. CLASIFICACIÓN DE ENZIMAS
Necesidad de un sistema de clasificación
Si el nº de enzimas es pequeño --gt NO hay
problemas

• Muchos nombres eran poco informativos, cuando no
• engañosos, respecto a la reacción catalizada,
  como
• -emulsina,
• -diaforasa,
• -enzima amarilla antigua,
• -etc.

• En muchos casos se utilizaban varios nombres
  para una misma enzima, como
• -invertasa,
• -sacarasa,
• -invertina y
• -b-fructofuranosidasa.

• Por otra parte, un mismo nombre se aplicaba a
  enzimas diferentes, como p. ej.,
• -sintetasa.

25
En 1956 la Unión Internacional de Bioquímica
(IUB) creó la Comisión de Enzimas (EC).
La misión de dicha comisión era, según palabras
textuales de sus declaración programática
Considerar la clasificación y nomenclatura de
enzimas y coenzimas, sus unidades de actividad y
métodos estándar de ensayo junto con los símbolos
utilizados en la descripción de la cinética
enzimática.
En 1961 la Comisión publicó las bases para una
nomenclatura y clasificación de las enzimas.
Posteriormente se disolvió la Comisión y la IUB
creó el Comité Permanente de Enzimas que se
encargó de la aplicación de la nueva nomenclatura.
En 1964 se publica la primera lista de 874
enzimas clasificadas y nombradas sistemáticamente.
26
Finalmente, la IUB formó con la Unión
Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC),
la Comisión de Nomenclatura Bioquímica, dentro de
la cual se formó un Comité de Expertos en Enzimas
que actualizaron las normas anteriores e
incluyeron el gran número de enzimas descubiertos
en los últimos años.
En 1961 se publicó una lista con 712 enzimas En
1964 se publicó una lista con 875 enzimas En 1972
se publicó una lista con 1770 enzimas. En 1978 se
publicó una lista con 2122 enzimas. En 1984 se
publicó una lista con 2477 enzimas En 1992 se
publicó una lista con 3196 enzimas En 2003
....... ?
http//www.iubmb.unibe.ch/
http//www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/
27
(No Transcript)
28
Clasificación de las enzimas de acuerdo con la
Enzyme Commission (EC)
La clasificación sistemática de las enzimas de
acuerdo con el sistema propuesto por la EC sigue
un criterio funcional según el cual las enzimas
se clasifican según el tipo de reacción
catalizada.
La EC asigna un nombre sistemático y un código
numérico particular a cada enzima conocido.
EC 4.1.1.89 biotin-dependent malonate
decarboxylase (25 November 2008)
29
Nombre sistemático
En nombre sistemático consta de tres partes
a) sustrato sobre el que actúa la enzima,
b) acción química que cataliza,
c) terminación universal ase (en inglés) asa
(en español).
Ejemplo
G-6-P ?? F-6-P
Sustrato Glucosa-6-P
Acción Isomerización
Nombre glucosa-6-fosfato isomerasa
Al ser la reacción reversible, esta enzima
también podría haberse nombrado
comofructosa-6-fosfato isomerasa, en cuyo caso
el sustrato sería la Fructosa-6-P
30
Algunas normas a tener en cuenta a la hora de
escribir el nombre sistemático de una enzima
1. Usar para el sustrato(s) nombres triviales, o
incluso abreviaciones, cuando éstas sean de uso
general y corriente ATP, NAD.
2. Usar el verdadero nombre del sustrato,
(teniendo en cuenta el pH a que se
encuentra) acetato vs ácido acético
lactato vs ácido láctico
3. Cuando el nombre del sustrato esté formado por
más de una palabra, usar guiones para mantener el
nombre formando una unidad.
Glucosa-6-fosfato Fructosa-6-fosfato
4. Cuando el sustrato tenga sustituyentes en su
molécula, indique la posición con números 1,2,3,
... no como alfa, beta, gamma, etc. Excepciones
a esta regla son beta-aspartil y
gamma-glutamil beta-alanina y gamma-lactona.
31

• En relación con el nombre de la reacción química
  catalizada

1. El nombre debe indicar el tipo de reacción que
cataliza la enzima de acuerdo con la siguiente
lista 1. Oxidorreductasas 2. Transferasas 3.
Hydrolasas 4. Liasas 5. Isomerasas Muta
sas Racemasas Epimerasas 6. Ligasas
32
Código numérico
El código de cada enzima empieza por las letras
EC (Enzyme Commission) seguidas de cuatro números
EC.n1.n2.n3.n4.
El primero, n1, indica la clase de reacción, de
acuerdo con el siguiente esquema
1. Oxidoreductasas 2. Transferasas 3.
Hidrolasas 4. Liasas 5. Isomerasas 6. Ligasas o
sintetasas.
Las tres primeras clases catalizan reacciones
de transferencia del tipo
Ax B ------? A Bx
33
En el caso de las oxidorreductasas x consiste
en equivalentes de oxidación-reducción
(electrones, hidrógenos).
Mientras que en las transferasas e hidrolasas
son grupos químicos los que se transfieren.
34
Las transferasas transfieren grupos químicos de
un sustrato a otro sustrato, siendo el segundo
sustrato distinto del agua
Las hidrolasas se caracterizan por la ruptura
de un enlace con la adición de agua.
35
Las liasas catalizan la eliminación de grupos
del sustrato mediante la ruptura de enlaces,
que, en algunos casos, lleva consigo la creación
de dobles enlaces
HZ-Y-X ----? ZY XH
Grupo saliente
En sentido contrario catalizan la formación del
enlace Y-Z mediante adición al doble enlace, ZY.
36
Las isomerasas catalizan reacciones de
isomerización.
De acuerdo con el tipo de isomerización en
concreto, las isomerasas podrán ser
- Racemasa
- Mutasas
- Epimerasas
37
Las ligasas o sintetasas catalizan la formación
de enlaces acoplada a la hidrólisis de ATP
XH YOH ATP ---? X-Y ADP Pi (ó AMP PPi)
38
Veamos a continuación algunas recomendaciones
en relación con la manera de escribir el nombre
de una enzima.
- Para lo que tendremos en cuenta las siguientes
recomendaciones
Las Oxidorreductasas, EC.1 deben nombrarse de
acuerdo con el siguiente convenio
Donador de e- Aceptor de e- Oxidorreductasa
Nota Si no se conoce el verdadero aceptor
de electrones, usar (aceptor)
Ej. Succinato (aceptor) Oxidorreductasa.
39
Respecto a los nombres triviales hay que
indicar los siguiente
a) Deshidrogenasas el aceptor es un coenzima de
oxidación- reducción.
b) Oxidasas el aceptor es el oxígeno molecular.
c) Reductasas el donador es NADH o NADPH.
d) Oxigenasas incorporan oxígeno molecular en el
donador (monooxigenasas o dioxigenasas,
según incorporen uno o dos átomos de oxígeno).
e) Hidroxilasas son un tipo de monooxigenasas.
f) Desciclantes dioxigenasas que rompen ciclos
aromáticos.
g) Rompedoras de enlace dioxigenasas que rompen
enlaces C-C alifáticos
h) Peroxidasas el aceptor es el agua oxigenada.
i) Hidrogenasas el donador es el hidrógeno
molecular.
40
Las Transferasas, EC.2 deben nombrarse de
acuerdo con el siguiente convenio
Donador Aceptor Grupo-transferido-transferasa
Las subclases se establecen según la naturaleza
del grupo transferido.
- En la nomenclatura trivial se puede sustituir
la expresión grupo transferasa por trans
grupo asa
aminotransferasa por transaminasa
Las subclases específican un poco más la
naturaleza del grupo transferido
Veamos algunos nombres triviales
41
a) Transaminasas transfieren grupos aminos.
b) Fosfotransferasas transfieren grupos fosfatos.
c) Transcetolasa transfieren grupos
glicoaldehídicos (CH2OH-CO-)
d) Transaldolasas transfieren grupos
dihidroxiacetona (CH2OH-CO-CHOH-).
e) Quinasas transfieren grupos fosfato con el
ATP como donador.
f) Tioforasas transfieren CoA.
g) Fosforilasas tienen al fosfato como aceptor
del grupo transferido.
42
Las Hidrolasas, EC.3 deben nombrarse de acuerdo
con el siguiente convenio
Sustrato hidrolasa o Sustrato grupo-eliminado-hidr
olasa
Las subclases se establecen según la naturaleza
del enlace hidrolizado y las subsubclases
concretan un poco más la naturaleza de este
enlace.
En el caso de las proteasas las subsubclases se
establecen según el mecanismo catalítico pues la
complejidad del sustrato (proteína) hace inviable
una clasificación basada en la naturaleza del
mismo.
Los nombre triviales más importantes son
43
a) Fosfatasas rompen enlaces del tipo
monoésteres fosfóricos (R-O-PO3H2).
b) Fosfodiesterasas rompen enlaces del tipo
diésteres fosfóricos (R-O-PO2H-O-R).
c) Pirofosfatasas rompen enlaces del tipo
monoésteres difosfóricos (R-O-PO2H-PO3H2).
d) Aminopeptidasas a-aminoacilpéptido
hidrolasas, rompen enlaces peptídicos a partir
delextremo N- terminal
e) Carboxipeptidasas peptidilaminoácido
hidrolasa que rompen enlaces peptídicos a
partir delextremo C- terminal.
44
Las Liasas, EC.4 deben nombrarse de acuerdo con
el siguiente convenio
Sustrato grupo-eliminado-liasa
- En la reacción HZ-Y-X ? ZY XH
Se considera como grupo eliminado, o saliente,
ZY o XH según cual de las dos moléculas sea más
pequeña.
Las subclases se establecen según el tipo de
enlace Y-X que se escinde y las subsubclases
según el grupo eliminado.
Los principales nombres triviales son
45
a) Descarboxilasas carboxil-liasas, eliminan
grupos carboxilos.
b) Aldolasas aldehido liasas, eliminan grupos
aldehídicos.
c) Dehidratasas hidroliasas, eliminan agua.
d) Deaminasas aminoliasas, eliminan grupos
aminos.
46
Las Isomerasas, EC.5, se clasifican y nombran
según el tipo de isomerización que catalizan,
nombrandose de acuerdo con los siguientes
convenios
i) Sustrato tipo-de-isomerización-isomerasa
ii) Sustrato racemase (convierte formas D L)
iii) Sustrato epimerasa (invierte un centro
óptico sencillo en una molécula con más de uno
de dichos centros)
iv) Sustrato mutasa (transferencia intramolecular
de grupo)
47
Las Ligasas o sintetasas, EC.6, se clasifican
según el tipo de enlace que forman entre los
sustratos, y deben nombrarse de acuerdo con el
siguiente convenio
Molécula-1 Molécula-2 ligasa (nucleótido
producido)
La denominación sintetasa se ha aplicado
frecuentemente a enzimas que determinan la
formación de un enlace por mecanismos distintos a
los de las verdaderas sintetasas, como por
ejemplo a muchas transferasas y a liasas
consideradas en sentido inverso.
La CE reserva el término sintetasa para la
formación de enlaces acopladas a la hidrólisis de
ATP, utilizando en los otros casos, siempre que
se quiera recalcar el aspecto sintético, la
denominación de sintasa.
48
Veamos a continuación la adjudicación de los
cuatro números del código EC
n1 --gt tipo de reacción (1 a 6) n2 --gt tipo de
enlace que se rompe o forma (1 a n) n3 --gt
subtipo de enlace que se rompe o forma ( 1 a
n) n4 --gt número de orden o catálogo
Direcciones de InterNet
http//www.expasy.ch/enzyme/
http//www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/
49
Ejemplos
Fosfatidil-colina H2O ?? 1-Acilglicerol-fosfocol
ina Acido Graso
Nombre sistemático
Fosfatidil-colina-2-acil-hidrolasa
50
EC. __.__.__.__
3
1
1
X
3 ? Hidrolasa
3.1 ? Rompe o hidroliza un enlace de tipo
ester
3.1.1 ? el enlace ester es del subtipo
ester carboxílico
3.1.1.X ? Nº orden
51
Isoenzimas
7. Formas multiples de una enzima
Definición
Según el Diccionario de Oxford de Bioquímica y
Biología Molecular
Isoenzimas o Isozimas son cualquiera de las
múltiples formas de una enzima, proveniente de
diferencias determinadas genéticamente en la
estructura primaria.
El término Isoenzima es un término operacional,
que hace referencias a un conjunto de enzimas
(con el mismos código EC) que catalizan la misma
reacción en la misma célula o en el mismo
organismo.
El término Isoenzima abarca también a las
alelozimas, que se definen como cualquiera de
dos o más variantes de una enzima particular (con
propiedades catalíticas semejantes) cuyas
secuencias de aminoácidos están codificadas en
genes alélicos.
52
Localización de las Isoenzimas
Las isoenzimas podemos encontrarlas
1. En la misma célula y en el mismo
compartimento, como ocurre con las isoenzimas de
la enzima Lactato deshidrogenasa
(EC 1.1.1.27) que se encuentran todas en el
citosol.
2. En la misma célula pero en diferentes
compartimentos celulares, como es el caso de
Glutamato oxalacetato transaminasa (EC 2.6.1.1)
que se encuentra en el citoplasma y en las
mitocondrias.
3. En diferentes tejidos de un mismo organismo,
como es el caso de la Glutaminasa activada por
fosfato (EC. 3.5.1.2) de la que existen dos
tipos, tipo riñon (K) y tipo higado (L).
4. En el mismo individuo y en el mismo tejido,
pero en diferentes fases del desarrollo, como es
el caos de la Piruvato quinasa (EC 2.7.1.40), de
la que se conocen dos formas la fetal y la
adulta.
53
Así pues,
cada código numérico de la
clasificación EC, por ejemplo, EC.3.2.1.21, no
representa una sola especie de proteína
enzimática sino a un grupo de proteínas con la
misma propiedad catalítica, pero difiriendo en
mayor o menor grado en la especificidad de
sustrato y otras propiedades cinéticas, así como
en la estructura proteica.
De dónde procede esta multiplicidad o diversidad?
Una primera fuente de multiplicidad es la
especie (animal, vegetal o microbiana) de la cual
procede la enzima.
Pero esto está ya contemplado por el cuarto
número del código EC.
Dentro de una misma especie pueden existir
también formas múltiples de una enzima.
Cuando esta multiplicidad intra-especie se debe a
una multiplicidad en los genes que controlan la
estructura primaria de la proteína, las distintas
formas se denominan isoenzimas.
54
Hay tres tipos de isoenzimas
a) Los codificados por genes distintos, como las
dos formas de la malato-DH existentes en el
citoplasma y en la mitocondria de las células
eucarioticas.
b) Los procedentes de variantes alélicos de un
mismo gen, como ocurre con las isoenzimas de la
glucosa-6-P-DH humana.
c)Los procedentes de heteropolímeros de dos o más
cadenas polipeptídicas, cada una de las cuales es
codificada por un gen distinto. Así la Lactato-DH
humana es un tetrámero con dos tipos de
subunidades distintas, H y M, que están
codificadas por dos genes distintos. Pueden
existir cinco tipos de isoenzimas M4, M3H, M2H2,
MH3, H4.
55
Otro tipo de multiplicidad enzimática es el
debido a modificaciones post-traducionales de las
enzimas, que pueden ser de varios tipos
a) Conjugación con grupos no prostéticos, como
ocurre con las enzimas llamadas
interconvertibles porque pueden existir en dos
estados según estén o no conjugadas a un grupo no
prostético. Así, la forma a de la fosforilasa
difiere de la forma b en contener grupos
fosfato.
56
b) Distintas conformaciones de una proteína.
c) Distinto grado de polimerización de una
subunidad común. Así la glutamato-DH puede
existir como polímero de 6 o 24 subunidades
idénticas.
d) La familia de proteínas ligeramente distintas
que derivan de la proteolisis de un precursor,
como p. ej., las distintas quimotripsinas. En
estos casos el precursor se nombra con el prefijo
pre- o el sufijo -ógeno (quimotripsinógeno,
protrombina).
Vemos por tanto que para especificar claramente
a una proteína enzimática hay que indicar no sólo
su nombre sistemático y código numérico, sino
también la especie de que procede y el tipo de
isoenzima o modificación post-traduccional a que
corresponde.
57
Las isoenzimas suelen caracterizarse por su
movilidad electroforética, ya que un cambio de
aminoácidos o una modificación, puede afectar la
carga de la molécula.
Cuando en una electroforesis se separan varias
bandas con la misma actividad enzimática, las
isoenzimas se suelen numerar a partir del ánodo
(isoenzima-1, isoenzima-2, ....).
58
8. ENZIMAS NO CONVENCIONALES
Ribozimas
En efecto, a mediados de los años 80, Arthur
Zaug y Thomas Cech comunicaban, en la revista
Science, el descubrimiento de que moléculas de
RNA también pueden tener capacidad catalítica y
comportarse como biocatalizadores muy
activos. Thomas Cech descubrió que el RNA L-19
cataliza la hidrólisis del RNA de manera
específica y es capaz de también de ejercer
acción polimerasa.
Ribozimas en cabeza de martillo
59
(No Transcript)
60
Abzimas
Los estudios sobre el mecanismo de acción de
las enzimas, como complementarias del estado de
transición de los sustratos, tal como ya había
sugerido Pauling en 1948, llevó a varios
investigadores, en la década de los 80, a
producir anticuerpos monoclonales frente a
haptenos, análogos estructurales al estado de
transición de algunos sustratos.
Estos anticuerpos que tienen propiedades
catalíticas reciben el nombre de abzimas y son,
a su vez, fuertemente inhibidos por los haptenos
Tipos de reacciones
catalizadas Rotura de enlaces éster, adiciones,
eliminaciones, condensaciones aldólicas,
oxido-reducciones y algunas transformaciones
dependientes de cofactor. Abzimas
naturales Actividades Dnasa, Rnasa e hidrólisis
de polisacáridos en pacientes con enfermedades
autoinmunes (lupus, esclerosis múltiple, artritis
reumatoide...) y personas infectadas por VIH .
61
Sinzimas
enzimas artificiales reciben el nombre de
sinzimas, y puede que en el futuro sean la
solución a algunos de los problemas que
actualmente presenta el uso de las enzimas a
nivel médico-farmacéutico e industrial.
Ejemplos Proteínas derivatizadas Ru(NH3)53
unido a Histidina Mioglobina (transportador
pasivo de oxiogeno) se convierte en una oxidasa
Ácido ascorbico es oxidado con oxigeno
molecular. Synzymes from organic molecules
Ciclodextrinas estructuras con un exterior
hidrofílico y un interior hidrofóbico.
Piridoxal es anclado en el interior muestra
actividad transaminasa.