CARRERA DE ESPECIALIZACION EN BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL FCEyN-INTI

Transcripción

1 CARRERA DE ESPECIALIZACION EN BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL FCEyN-INTI Materia de Articulación CEBI_A3 QUIMICA ORGANICA DE BIOPROCESOS Docente a cargo: Dra. Silvia Flores CEBI_A3_ 3: Catálisis enzimática

2 Enzimas Actúan como catalizadores biológicos, es decir aceleran reacciones químicas Aumentan la velocidad de una reacción pero no alteran el equilibrio No forman parte de la reacción global Se recuperan inalteradas Disminuyen la Energía de Activación de la reacción Son lábiles, regulables, específicas y saturables. -Quimioselectividad T, P y ph moderados -Estereoselectividad Menor impacto ambiental comparado con otros catalizadores

3 Enzimas Clasificación De acuerdo a la reacción catalizada: 1) Oxidorreductasas: transferencia de electrones ó átomos de H (deshidrogenasas, oxidasas, oxigenasas, peroxidasas, catalasas) Lactato deshidrogenasa 2) Transferasas: Transferencia de grupos entre dos sustratos (Kinasas, metil, acil y aminotransferasas) THF: tetrahidrofolato

4 Enzimas Clasificación De acuerdo a la reacción catalizada: 3) Hidrolasas: Reacciones de ruptura con participación del agua (peptidasas) 4) Liasas: Ruptura de enlaces (decarboxilasas, dehidratasas)

5 Enzimas Clasificación De acuerdo a la reacción catalizada: 5) Isomerasas: Transferencia de grupos dentro de la misma molécula 6) Ligasas (sintetasas): Formación de enlaces C-C, C-S, C-O y C-N mediante reacciones de condensación acopladas a la rotura de ATP sólo es posible mediante la energía derivada de fosfatos ricos en energía como la molécula de ATP

6 Enzimas Enfoque reduccionista Las enzimas catalizan prácticamente todas las reacciones orgánicas conocidas. Transferencia de grupos (Hidrólisis, aminaciones, fosforilaciones) Reducciones y oxidaciones (Hidrogenasas, deshidrogenasas, Hidroxilaciones) Sustituciones (nucleofílicas, electrofílicas) Isomerizaciones Adiciones y eliminaciones Condensaciones (Claisen, aldólicas) Reordemamientos Carboxilaciones y decarboxilaciones

7 Mecanismo de acción La base de la biocatálisis se focaliza en la disminución de la energía de activación en el pasaje de reactivos a productos. Papel del sustrato Debe reunir los siguientes requisitos para interactuar con el sitio activo Geómetricos (estructurales) Funcionales (interacciones intermolec.) Especificidad: - de enlace Reactividad ( G favorable) - de reacción

8 Características -Especificidad de enlace -Especificidad de reacción

9 Características Disminución de la energía de activación. Aumento de la velocidad de reacción

10 Mecanismos 1-Aproximación 1M -1 s -1 Decreasing rotational and translational entropy 220 s M 5.1 x 10 4 s x 10 4 M Dos sustratos pueden «inmovilizarse» uno muy cerca del otro en el sitio activo. 2.3 x 10 6 s x 10 6 M 1.2 x 10 7 s x 10 7 M

11 Mecanismos 2-Catálisis covalente Presencia de Nu - en el sitio activo Polar, uncharged R groups Basic R groups

12 Mecanismos 2-Catálisis covalente Presencia de Nu - en el sitio activo

13 Mecanismos 2-Catálisis covalente La catálisis nucleofílica es un análogo del mecanismo de asistencia anquimérica.

14 Mecanismos 3-Catálisis Ácido / Base

15 Mecanismos 3-Catálisis Ácido / Base Transferencia de H + Relay de carga

16 Mecanismos 3-Catálisis Ácido / Base Simultaneidad

17 Mecanismos 4-Catálisis Electrostática Estabilización del estado de transición por neutralización de cargas (+): implica una carga neta positiva, dipolo o puente de H

18 Mecanismos 5-Deformación y distorsión Tanto de la enzima como del sustrato Desestabilización Mayor reactividad global (Hipótesis del sitio activo inducido).

19 Análisis de los mecanismos involucrados 1- Producción de etanol (anaeróbica) 2 etapas

20 Análisis de los mecanismos involucrados TPP (tiamina, Vit. B 1 ) NAD + / NADH

21 1- Producción de etanol (anaeróbica) 1.a. Decarboxilación Piruvato decarboxilasa

22 1- Producción de etanol (anaeróbica) 1.b. Reducción

23 1- Producción de etanol (anaeróbica) Estereoespecificidad de las YADH

24 Análisis de los mecanismos involucrados 2- Hidrólisis de oligosacáridos: β-glucosidasas a) Mecanismo por desplazamiento de Nu (-)

25 Análisis de los mecanismos involucrados 2- Hidrólisis de oligosacáridos: β-glucosidasas b) Mecanismo por formación de oxocarbonio

26 3- Hidrólisis de oligosacáridos: amilasas α-amilasa (A) β-amilasa (B)

27 Análisis de los mecanismos involucrados 4- Hidrólisis de péptidos: Quimotripsina Acilación Deacilación Intermediario Acilo

28 Análisis de los mecanismos involucrados 5- Deshidratación-Hidratación: Enolasa 2-fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato (glucólisis)

29 5- Deshidratación-Hidratación: Enolasa

30 Análisis de los mecanismos involucrados 6- Deshidratación-Hidratación: Aconitasa

31 Análisis de los mecanismos involucrados 7- Deshidratación: 3-dehidroquinasa

32 Análisis de los mecanismos involucrados Sustitución Electrofílica Aromática

33 Análisis de los mecanismos involucrados 8- Deaminación de fenilalanina: PAL

34 Análisis de los mecanismos involucrados 9- Condensación del porfobilinógeno

35 Análisis de los mecanismos involucrados Sustitución Nucleofílica Aromática

36 Análisis de los mecanismos involucrados 10- Transferasa: Glutation S-transferasa