Enzimas

Encimas

CONCEPTO: Las encimas son generalmente proteínas que catalizan de forma específica determinadas reacciones bioquímicas uniéndose a la molécula o metabolito que se va a transformar, el sustrato.

NATURALEZA QUIMICA: Algunas enzimas no son proteínas exclusivamente, sino que están asociadas con otro tipo de moléculas que tienen naturaleza no proteica y de las cuales depende su actividad. Estas asociaciones o encimas conjugadas se denominan holoenzimas; las moléculas con las que asocian, cofactores y la parte proteica de la enzima, apoenzima. Los cofactores tienen diversa naturaleza y pueden ser: 1) Cationes metálicos como Zn(2+), Ca(2+), que se unen a la apoenzima o regulan su activación. 2) Moléculas orgánicas complejas:Se denominan coenzimas cuando se unen débilmente a la apoencima. Cuando se unen fuertemente a la apoenzima mediante enlaces covalentes, se conocen como grupos prostéticos. Este es el caso del grupo hemo.

CENTRO ACTIVO: Una de las características mas importantes de la actividad de las enzimas es la especificidad de las mismas en la reacción que catalizan. Esta propiedad se debe a que la conformación dimensional del centro activo de la encima es tal, que resulta complementaria a la molécula de sustrato a la que se une.

ACTUACION DE LAS ENZIMAS: La complementareidad en la unión de la enzima al sustrato se ha equiparado con la existente entre una llave y su cerradura por lo que se dice que la unión sigue el modelo de llave-cerradura. Sin embargo, esta unión puede no ser rígida, es decir, la unión del propio sustrato induce un cierto cambio conformacional en el sitio activo de la enzima, que provoca finalmente el perfecto y definitivo acoplamiento entre esta y el sustrato. Este modelo de acoplamiento se denomina modelo de acoplamiento inducido.

INHIBICION: La actividad de una encima puede modularse a través de diferentes mecanismos capaces de inhibir o activar a la propia encima. Las reacciones enzimáticas están reguladas entre otros factores por moléculas o componentes celulares que pueden inhibirlas de manera reversible o irreversible. Inhibidores reversibles: Se unen de forma temporal a la enzima y se denominan inhibidores competitivos, ya que tienen una conformación espacial similar a la del sustrato y compiten con este por su unión al centro activo de la enzima. Inhibidores irreversibles o venenos: Se unen de forma irreversible al centro activo de la encima y suprimen por completo la actividad de la misma. Otra forma de inhibición es el alosterismo que son diversas moléculas capaces de unirse específicamente a la enzima, provocando en ella un cambio conformacional. Este cambio origina la transformación entre la forma inactiva de la encima y la forma funcionalmente activa de la misma y viceversa. Ambas conformaciones de la enzima son diferentes y estables. Estos ligandos se unen a la encima en los denominados centros reguladores, que son diferentes al centro activo.

Ácidos nucleicos

NUCLEOSIDO: Resultan de la unión entre un base nitrogenada y una pentosa, mediante un enlace N-glucosidico entre el C1' de la pentosa y un nitrógeno de la base con la perdida de una molécula de agua. Se nombran añadiendo el nombre de la base la terminación -osina si es una base púrica o la terminación -idina si se trata de una base pirimidínica. Si la pentosa en la desoxirribosa se añade también el prefijo desoxi-.

NUCLEOTIDO:Son los esteres fosfóricos de los nucleosidos. Se forman por unión de un nucleosido con una molécula de ácido fosfórico en forma de ion fosfato, que le confiere un carácter fuertemente ácido al compuesto. El enlace ester se produce entre el grupo hidroxilo del carbono 5' de la pentosa y el ácido fosfórico. Se nombran como el nucleosido del que preceden eliminando la a final y añadiendo la terminación 5'-fosfato, o bien monofosfato.

MODELO DE WATSON Y CRICK: La estructura espacial del ADN fue establecida en 1952 por Watson y Crick. Ya se sabia que estaba formado por nucleotidos de estructura y dimensiones conocida, unidos por enlaces fosfodiester. Aprovecharon los trabajos realizados por Chargaff, Franklin y Wilkins sobre el contenido de las bases nitrogenadas y la difracción de rayos X, como base para descubrir la estructura del ADN: 1) El ADN en una molécula larga, rígida y no plegada. 2) En la molécula existen detalles estructurales repetidos. 3) La composición en bases varía, pero para la misma especie, el contenido en bases puricas es igual al de pirimidinicas.

Watson y Crick propusieron un modelo que era compatible con estos datos y que permitía comprender el funcionamiento del ADN en la transmisión de la información genética:

El ADN es una doble hélice de 2nm de diámetro, formada por dos cadenas de polinucleotidos enrolladas alrededor de un eje imaginario, las bases nitrogenadas se encuentran situadas en el interior. Los planos de sus anillos son paralelos entre si y perpendiculares al eje de la doble hélice. 1) El enrrollamiento es dextrogiro (hacia la derecha) y plectonemico, es decir, que para que las dos cadenas se separen es necesario que se desenrollen. 2) Cada pareja de nucleotidos esta separada por una distancia de 0'34nm, y cada vuelta de la doble hélice esta formada por 10 pares de nucleotidos esto supone una longitud de 3'40nm por vuelta de hélice 3)Las dos cadenas de polinucleotidos son antiparalelas, es decir, los enlaces 5' ? 3' están orientados en sentidos opuestos y son complementarias, o lo que es lo mismo, existe una correspondencia entre las bases nitrogenadas.

IMPORTANCIA BIOLOGICA: El ADN es el almacén de la información genética y la molécula encargada de transmitir a la descendencia las instrucciones necesarias para construir todas las proteínas presentes en un ser vivo. Tiene la capacidad de realizar copias de si mismo mediante un mecanismo, la replicación, que se basa en la complementariedad entre las bases nitrogenadas de las dos cadenas del ADN. Existe cierta correspondencia entre la complejidad de un organismo y la cantidad de ADN que contiene. Cuanto mas complejo sea un organismo, mayor numero se proteínas diferentes necesitará. Existe una notable diferencia en el contenido en ADN de virus, bacterias, levaduras y seres pluricelulares. Sin embargo, dentro de un mismo grupo como ocurre con los vertebrados, puede haber a su vez grandes diferencias en el contenido de ADN, sin que exista una diferencia significativa en su complejidad.

ARN: El ARN esta formado por la unión de ribonucleotidos de adenina, guanina, citosina y uracilo, mediante enlaces fosfodiester en sentido 5' ? 3'. Ademas de la cuatro bases pueden aparecer otras que en la mayoría de los casos, son sus derivados metilados. El la mayor parte de los organismos el ARN es monocatenario, salvo en algún virus en los que es bicateanrio. En los monocatenarios algunas zonas de su molécula denominadas horquillas, pueden presentar estructura de doble hélice como resultado de la formación de enlaces de hidrógeno entre bases complementaria. Cuando las zonas complementarias están separadas pos regiones no complementarias, se forman bucles. En prácticamente todos los organismos vivos, la función del ARN es la misma: dirigir la síntesis de las proteínas a partir de información obtenida del ADN.

ARN mensajero: Constituye entre el 2% y el 5% del total de ARN. Su función es copiar la información genética del ADN (transcripción) y llevarla hasta los ribosomas, que son los orgánulos donde se realiza la síntesis de la proteínas. En las eucariotas, el ARNm se denomina monocistronico. En las procariotas cada molécula de ARN se denomina policistronico. El ARN tiene una vida muy corta, ya que rápidamente es destruido por la acción de una enzimas llamadas ribonucleasas.

ARN ribosomico: Constituye hasta un 80% del total del ARN de la célula. También se denomina ARN estructural, ya que varias moléculas de este ARN asociadas a un conjunto de proteínas básicas forman un ribosoma que es lo orgánulo donde se sintetizan las proteínas.

ARN de transferencia: Su función es transportar los aminoácidos hasta los ribosomas, para que allí se unan y formen las proteínas. Esta constituido por un numero de nucleotidos que oscila entre 70 y 90. Algunas zonas de la molécula presentan una estructura en forma de doble hélice y en donde no existe apareamiento de bases, se forman bucles. Una de las características del ARNt es la presencia de nucleotidos con las bases nitrogenadas diferentes a las normales. Existen 50 tipos distintos de ARNt, pero todos tienen algunas características comunes: 1) En el extremo 5' hay un triplete de bases nitrogenadas en el que siempre existe guanina y un ácido fosfórico libre. 2) El extremo 3' esta formado por tres bases nitrogenadas sin aparear, siendo este el lugar por donde el ARN de transferencia se une al aminoácido que va a transportar hasta el ribosoma. 3) En el brazo A existe un triplete de bases nitrogenadas, llamado anticodon, diferente para cada ARNt en función el aminoácido que va a transportar, y es complementario del correspondiente triplete codón del ARNm

ARN nucleolar: Se encuentra asociado a diferentes proteínas, formando el nucleolo. Se origina en el núcleo a partir de diferentes segmentos del ADN, denominados organizadores nucleolares. Una vez formado. Se fragmenta y da origen a los diferentes tipos de ARN ribosomico.