Enzimas: función y cinética enzimática segón Michaelis-Menten

Toma de muestra sanguínea

Estándares de laboratorio clínico

MCQ Abel Suárez CastroToma de muestra sanguínea CLINICAL AND LABORATORY STANDARDS INSTITUTE® 7th Edition GP41 Collection of Diagnostic Venous Blood SpecimensToma de muestra sanguínea

Pautas de la OMS para la extracción de sangre

WHO guidelines on drawing blood: best practices in phlebotomyFlebotomía o venopunción

30°1. Assemble equipment and include needle and syringe or vacuum tube, depending on which is to be used. 2. Perform hand hygiene (if using soap and water, dry hands with single-use towels). 3. Identify and prepare the patient.Median cubital vein Ulnar nerve Ulnar artery Basilic vein 4. Select the site, preferably at the antecubital area (i.e. the bend of the elbow). Warming the arm with a hot pack, or hanging the hand down may make it easier to see the veins. Palpate the area to locate the anatomic landmarks. DO NOT touch the site once alcohol or other antiseptic has been applied. 5. Apply a tourniquet, about 4-5 finger widths above the selected venepuncture site.6. Ask the patient to form a fist so that the veins are more prominent. 7. Put on well-fitting, non-sterile gloves. 8. Disinfect the site using 70% isopropyl alcohol for 30 seconds and allow to dry completely (30 seconds). 9. Anchor the vein by holding the patient's arm and placing a thumb BELOW the venepuncture site. 10. Enter the vein swiftly at a 30 degree angle. 11. Once sufficient blood has been collected, release the tourniquet BEFORE withdrawing the needle.12. Withdraw the needle gently and then give the patient a clean gauze or dry cotton-wool ball to apply to the site with gentle pressure. 13. Discard the used needle and syringe or blood-sampling device into a puncture- resistant container. 14. Check the label and forms for accuracy. 15. Discard sharps and broken glass into the sharps container. Place items that can drip blood or body fluids into the infectious waste. 16. Remove gloves and place them in the general waste. Perform hand hygiene. If using soap and water, dry hands with single-use towels.1. If the tube does not have a rubber stopper, press the plunger in slowly to reduce haemolysis (this is safer than removing the needle). 2. Place the stopper in the tube. 3. Following laboratory instructions, invert the sample gently to mix the additives with the blood before dispatch.

Experimento Catalasa

Enzima Catalasa

Sustrato 2 H2O2 Peróxido de hidrógeno (líquido) Productos 2H2O + O2 Agua (líquido) Oxígeno (gas)

Enzimas

Origen de la palabra "enzima"

Origen de la palabra: en: significa "dentro de" zýme: significa "fermento" Levaduras= fermento W. Kühne (1837 - 1900)

Importancia Médica de las enzimas

Evaluación de la función de órganos Diagnóstico de algunas enfermedades Biotecnología (transgénicos)

¿Qué son las enzimas?

Son proteínas que aceleran (catalizan) el proceso de las reacciones bioquímicas

¿Qué es la catálisis?

Es el proceso de aceleración de una reacción química

Antecedentes históricos de las enzimas

Demostró que los fermentos descritos por Pasteur no ocupan de una levadura para llevarse a cabo Las enzimas pueden funcionar sin estar dentro de una célula 1907 Eduard Buchner (1860-1917)Antecedentes Cristalizó por primera vez una enzima Es decir, aisló y logró solidificar una enzima Esta enzima fue la tripsina James Sumner (1887-1955) 1946Antecedentes Propuso las bases moleculares sobre el funcionamiento de las enzimas. J. B. S. Haldane (1892-1964)

Reconocimiento por contribuciones en enzimas

Reconocimiento por sus contribuciones en el entendimiento de la función y aplicaciones de las enzimas Illustrations: Niklas Elmehed THE NOBEL PRIZE IN CHEMISTRY 2018 Frances H. George P. Sir Gregory P. Arnold Smith Winter "for the directed evolution of enzymes" "for the phage display of peptides and antibodies" THE ROYAL SWEDISH ACADEMY OF SCIENCES

Reacciones químicas imposibles

Reacciones endergónicas Miles de años CO2 + H2OCuando agregamos ATP ATP CO2 + H2O SegundosCuando agregamos ATP + enzima ATP Enzima CO2 + H2O Nanosegundos

Ecuación general de reacción bioquímica

Ecuación general sobre una reacción bioquímica promovida por enzimas Ecuación clásica: Reactivos Productos Catalizador Ecuación enzimática: Sustratos Productos Enzima

¿Cómo funcionan las enzimas?

Key active-site amino acid residues Substrate

Clasificación de enzimas

Mecanismo de acción general

Clase Mecanismo de acción general Ejemplo EC1 Oxidorreductasas Catalizan reacciones de oxidorreducción (reacciones catabólicas) encargadas de la producción de energía Alcohol deshidrogenasa EC2 Transferasas Transfieren grupos moleculares (pequeños o muy grandes) de una molécula a otra Aspartato amino transferasa EC3 Hidrolasas Catalizan reacciones de ruptura de enlaces covalentes con la ayuda de una molécula de agua Amilasa EC4 Liasas Catalizan reacciones de eliminación de grupos funcionales Descarboxilasa de piruvato EC5 Isomerasas Provocan los cambios conformacionales y estructurales en una molécula para formar isómeros Isocitrato isomerasa EC6 Ligasas Catalizan la formación de enlaces covalentes entre dos moléculas Transpeptidasa

1. Oxidoreductase -1.1 Acting on the CH-OH group of donors -1.1.1 With NAD+ or NADP+ as acceptor J .. T 1.1.1.1 alcohol dehydrogenase (NAD) -1.1.1.2 alcohol dehydrogenase (NADP+) 1.1.2 With a cytochrome as acceptor T - 1.1.3 With oxygen as acceptor .. - 1.2 Acting on the aldehyde or oxo group of donors .. -1.2.1 With NAD+ or NADP+ as acceptor -1.2.2 With a cytochrome as acceptor 1.2.3 With oxygen as acceptor .. 2. Transferase 2.1 Transferring one-carbon groups -2.1.1 Methyltransferases -2.1.2 Hydroxymethyl-, formyl- and related transferases 2.1.3 Carboxy- and carbamoyltransferases 1 1. - 2.2 Transferring aldehyde or ketonic groups 2.3 Acyltransferases -2.3.1 Transferring groups other than aminoacyl groups -2.3.2 Aminoacyltransferases 3. Hydrolase - 3.1 Acting on ester bonds 3.2 Glycosylases 4. Lyase -4.1 Carbon-carbon lyases -4.2 Carbon-oxygen lyases 5. Isomerase 1 .. -5.1 Racemases and epimerases -5.2 cis-trans-Isomerases 6. Ligase -6.1 Forming carbon-oxygen bonds -6.2 Forming carbon-sulfur bonds

Coenzimas y Cofactores

Características de Coenzimas y Cofactores

Cofactor Sitio catalítico Coenzima Apoenzima HoloenzimaCoenzimas y Cofactores Características Coenzimas Cofactores Naturaleza química Moléculas de alto peso molecular Por lo general, son iones y en ocasiones son átomos en su estado elemental Función Ayudan a catalizar las reacciones biológicas del sustrato, pues participan en la transformación del mismo Estabilizan la carga eléctrica de los sustratos y/o de la enzima, dando paso a la transformación del sustrato Requerimiento En pequeñas cantidades (micronutrientes) Por lo general son VITAMINAS En cantidades ínfimas (trazas), (micro micronutrientes) Por lo general son átomos metálicos Ejemplos NAD (VB3), FAD (VB2), CoASH (VB7), ácido pantoténico, ácido fólico (VB9) Mg, Mn, Cu, Fe, Zn, Ca

Coenzimas: Vitaminas

· Generalmente son vitaminas • VB2: Riboflavina · VB3: Niacina OH HO 'OH 'OH N N O NH N O VB2 O OH N VB3

Niacina

3Niacina • Es la más abundante · Es la más activa de las coenzimas • Tiene cuatro formas en su mecanismo de acción: NAD+ NADH NADP+ NADPH

Riboflavina

Riboflavina · Es la menos abundante · Tiene mayor capacidad coenzimática · Tiene dos formas en su mecanismo de acción: FAD+ FADH2

NAD (Nicotinamida adenina dinucleótido)

NAD Niacin adenin dinucleótido (Nicotinamida adenina dinucleótido) NH2 O O=P-O -- + Z .O Ò OH OH NH2 N- N o=P-O. 1-0 A N O OH OH

FAD (Flavina adenina dinucleótido)

FAD Flavin adenin dinucleótido (Flavina adenina dinucleótido) N NH N N O MOH MOH HO O 1 O=P. HÓ 1 O O=P 1 N HO O N NH2 N N HO ‘OH

Reacciones bioquímicas de oxido-reducción

· Son las más comunes en la generación de energía · Se dan principalmente en el catabolismo • Las enzimas con las que trabajan, a menudo se llaman: · DeshidrogenasasReacciones bioquímicas de oxido-reducción Reducción 2e NADH NAD+ Sustrato Producto NADH NAD+ 2e Oxidación

Cofactores: Metales divalentes

· Estabilizan las cargas eléctricas en el sitio catalítico • Por lo general son metales (cationes) divalentes · Mg+2; Cu+2;+3 ; Zn+2; Mn+2 • Otros (menos comunes): Vaº; SeºMg2+ Ma2+ (a) (b) Mg Mg 10- membered chelation ring Bridging Phosphate unstacked base

Apoenzimas y Holoenzimas

· Apoenzima: forma inactiva de una enzima • Holoenzima: forma activa de una enzima Holoenzima = apoenzima + coenzima y/o cofactor

Enzimas y zimógenos

Tarea: 1. ¿ Qué son ?: es un precursor enzimático inactivo 2. Al menos dos ejemplos: Tripsinógeno > tripsina Pepsinógeno > pepsina Fibrinogeno > fibrina

Energía de activación

Transition state (¿) Free energy, G 1 AG S -> P AG+ P>S LAG1º S Ground state P Ground state Reaction coordinate

Las enzimas DISMINUYEN la energía de activación

Transition state (¿) Free energy, G AG$ uncat TAG cat ES ~ EP S P Reaction coordinate(a) No enzyme Substrate (metal stick) Transition state (bent stick) Products (broken stick) S P Free energy, G AG+ uncat S P Reaction coordinate (b) Enzyme complementary to substrate Enzyme Magnets Few products ES Free energy, G AG# uncat AG+ cat S AGM P ES Reaction coordinate (c) Enzyme complementary to transition state E ES + P Free energy, G AG+ AGM uncat AG+ S ES P Reaction coordinateUnbound NADP+ Tetrahydrofolate Bound

Bases de la función enzimática

Leonor Michaelis (1875 -1949) Maud Menten (1879 -1960)

Ecuación de Michaelis-Menten

Ecuación de Michaelis-Menten: V = V max [S] K +[S]

Cinética enzimática de Michaelis-Menten

Vmax Initial velocity, Vo (µM/min) - I 2 1 Vm max I 1 Km Substrate concentration, [S] (mm)

Investigación de receptores de glucosa

Para investigar ahorita: Sustrato Enzima/receptor km Células/órganos que los poseen GLUT-1 1,6 mM; 3,0 mM Eritrocitos GLUT-2 17,0 mM, Páncreas Glucosa GLUT-3 2,0 mM; 1,4 mM Neuronas, hepatocitos, placenta, miocitos ¿Qué receptor es más afín por la glucosa?

Clasificación de enzimas

KILL UNDIGESTED PAST EIGHTY MUCH CATEGORY FLOATING REPAIRS SPENDS URL. EVERYTHING VITAL NEED DESTROY TAKE EXAMPLE NEEDED RONNOW SEEDS CHEMICAL WORKERS SPEND WON CANCER ADDED TINY TANGIBLE LIKE USE ENDS WORK CALLED BOOSTING CELLS BREAK DISEASE FRESH HELPING GETTING ADDS START HARDER GOOD POWERFUL BEGIN DIET STAY LOTS ENZYMES EVER INSTEAD PERCENT MANY TROUBLE DIANNE REPAIR ONE ENABLING WORSE NATURALLY LIVE WHOLESOME LIVES BLOODSTREAM CAUSE SURROUNDED HUNDREDS FOOD COOKED REACTIONS DIFFERENT PANCREASBODY FUNCTION AROUND BECOMES MANUFACTURE DIGESTION FREE LIVING KIND KINDS CONCEPTION EAT WELL CONTAIN DIGESTIVE FIGHTING EVEN ENERGY PINEAPPLE RELATE SYSTEM HUMANS TYPES PROCESS THINGS NEEDS CAUSING THICKEN FRUITS DIGEST GROWTH ESPECIALLY COOK CONTAINING AUTHOR OVERWORKING MEANT HARD PARTS RAW FUEL IMMUNE MICROSCOPIC DISCUSSED FOODS ENZYME OVERWORKED ARTICLE PROBLEM IMPORTANT WORLD BODIES LIFE FORCED NOW HEALTH FILLED ALLOW PROCESSED NUTS HELP ESSENTIAL SOMETHING HEALED BREATH SAVED DNA GELATIN