BIOCATALIZADORES: ENZIMAS, VITAMINAS Y HORMONAS

Rita González de Prada Profesora de I.E.S. de Bio-Geo 1

¿QUÉ ES UN BIOCATALIZADOR? En las células se producen constantemente numerosos tipos de reacciones químicas, el conjunto de todas se denomina metabolismo celular. celular Las sustancias que intervienen son muy estables a temperatura ambiente, con lo cual hay que ayudarlas a interactuar. Las sustancias que ayudan a que se realicen estas reacciones químicas se denominan biocatalizadores y son: las enzimas, las vitaminas y las hormonas. (Catalizador: Catalizador sustancia que acelera la velocidad de una reacción química sin gastarse.) 2

Las vitaminas forman parte de algunas enzimas, y se denominan coenzimas. coenzimas Las hormonas son sustancias segregadas por ciertas glándulas, ndulas que actúan específicamente sobre determinadas células como mensajeros químicos, micos regulando su metabolismo interno. 3

Las Enzimas -Son moléculas proteicas que funcionan como biocatalizadores específicos. -Son proteínas globulares (solubles en agua) sintetizadas por el propio organismo. -Una reacción es la transformación de una serie de sustancias iniciales (Sustrato), Sustrato en otras sustancias finales (Producto). Producto -Para que una reacción se lleve a cabo necesita de un paso intermedio: “La Activación del Sustrato” (el sustrato absorbe una cierta cantidad de energía para que se debiliten sus enlaces lo que favorece su ruptura). 4

ENERGÍA SUSTRATO

ENERGÍA DE ACTIVACIÓN

SIN CATALIZADOR

SUSTRATO

PRODUCTO

TIEMPO ENERGÍA

SUSTRATO

CON CATALIZADOR

ENERGÍA DE ACTIVACIÓN SUSTRATO

PRODUCTO

TIEMPO

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(E) + (S)

(E-S)

(P) + (E) 6

-Las enzimas actúan en el mismo lugar del ser vivo en que son sintetizadas. -Economizan energía ya que disminuyen la energía de activación del sustrato para pasar a complejo activado. -Según su composición molecular pueden ser: Enzimas estrictamente proteicas: proteicas compuestas sólo por aminoácidos. Enzimas no estrictamente proteicas: proteicas tienen en su composición otras sustancias. APOENZIMA + GRUPO PROSTÉTICO = HOLOENZIMA Parte proteica COFACTOR (iones metálicos) Zn++,Cu++,Fe++

COENZIMA (moléculas orgánicas) NAD,NADP, FAD, 7 CoA, ATP, Vitaminas

COFACTOR (iones metálicos) Zn++,Cu++, Fe++, Co 2+...

COENZIMA (moléculas orgánicas) NAD, NADP, FAD, CoA, ATP, Vitaminas 8

-En la Apoenzima se distinguen tres tipos de aminoácidos: 1. ESTRUCTURALES Dan simplemente estructura a la molécula. 2. DE FIJACIÓN Establecen enlaces débiles con el sustrato. CENTRO ACTIVO

3. CATALIZADORES Establecen enlaces covalente con el sustrato debilitando su estructura y favoreciendo su ruptura para dar lugar al producto.

Lugar donde se unen específicamente las moléculas de Sustrato, (como una llave a su cerradura). 9

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Centro Activo

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CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS 1. Oxidorreductasas: Catalizan reacciones de oxidación o reducción del sustrato. 2. Transferasas: Transfieren radicales de un sustrato a otro. 3. Hidrolasas: Rompen enlaces mediante la adicción de una molécula de agua. 12

4. Liasas: Rompen enlaces sin intervención del agua.

5. Isomerasas: Catalizan reacciones de isomerización, es decir, de cambio de posición de algún grupo.

6. Ligasas o sintetasas: sintetasas Catalizan la unión de moléculas mediante la energía del ATP. 13

VITAMINAS

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LAS VITAMINAS Son glúcidos o lípidos sencillos que actúan como coenzimas. Los animales en general, no las pueden sintetizar o lo hacen en cantidad insuficiente, insuficiente por lo que precisan ingerirlas. Aunque sólo se necesitan en pequeñísimas cantidades, cantidades son imprescindibles para el mantenimiento de la vida. vida Origen del nombre: -La primera vitamina descubierta: una amina (B1: tiamina) -Esencial para la vida: vita, vita en latín. TIAMINA No sirven como combustible metabólico.

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Las vitaminas son sustancias que se alteran con facilidad, facilidad no resisten cambios de temperatura, temperatura la luz, luz ni su almacenamiento prolongado. El oxígeno del aire, altera la vitamina C de la lechuga

Son sintetizadas por los vegetales y por las bacterias. Las alteraciones en la ingesta de vitaminas pueden producir: 1. AVITAMINOSIS: Carencia total. 2. HIPOAVITAMINOSIS: Insuficiencia. 3. HIPERVITAMINOSIS: Exceso. 16

CLASIFICACIÓN DE LAS VITAMINAS Según su solubilidad se clasifican en: 1. Vitaminas liposolubles: Son lípidos, con lo cual no se disuelven en agua, agua lo que puede acarrear problemas a la hora de ser eliminadas al consumirse en exceso. exceso Son las vitaminas A, D, E y K. 2. Vitaminas hidrosolubles: Son solubles en agua, agua su exceso se puede eliminar fácilmente. Son las vitaminas del complejo B ( B1, B2, B3, B5, B6, B8, B9 y B12) y la vitamina C. 17

VITAMINAS LIPOSOLUBLES

VITAMINA A (Retinol)

FUENTES: Vegetales de color amarillo-anaranjado en forma de caroteno (es su provitamina, en el intestino se convierte en dos moléculas de vitamina A). En el hígado, gado en la mantequilla y en los huevos. huevos

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ACCIÓN: Necesaria para la percepción de la luz. DÉFICIT: -Infecciones es tejidos epiteliales. -Xeroftalmia: Xeroftalmia córnea opaca, sequedad y obstrucción de lacrimales. -Ceguera nocturna: nocturna grandes dificultades para ver con poca luz. EXCESO: Pequeño: falta de apetito, insomnio, picores, cansancio y coloración amarillenta de la piel. Grande: Grande náuseas, vómitos, vértigo, dolores de cabeza muy intensos. 19

VITAMINA D (Calciferol)

FUENTES: Tenemos en la piel la provitamina, que por acción del sol se activa. También se encuentra en pescados grasos (sardinas, salmón, arenque), en quesos, huevos, hígado, mantequilla... ACCIÓN: Regula la absorción intestinal de calcio y fósforo, sforo 20 favoreciendo la formación y la dureza de los huesos.

DÉFICIT: Produce el raquitismo en niños, y la osteomalacia en adultos (ablandamiento y deformación de los huesos debido a la pérdida de calcio). calcio Una falta leve de vit.D puede dar lugar a caries y a osteoporosis, osteoporosis sobre todo en aquellos bebés que no se les expone nunca al sol.

Síntomas del raquitismo

EXCESO: Trastornos digestivos y calcificaciones 21 en riñón, hígado y corazón.

VITAMINA E (Tocoferol)

Tocoferol

FUENTES: En aceites vegetales, almendras, avellanas, germen de trigo, yema de huevo, carne, hígado y pescado. ACCIÓN: Antioxidante, impide la oxidación de los ácidos grasos saturados. DÉFICIT: Anemia, degeneración muscular y desórdenes en la reproducción. En roedores produce esterilidad.

EXCESO: Trastornos metabólicos.

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VITAMINA K (Antihemorrágica) FUENTES: Vegetales de hoja verde, verde del pescado y de la flora intestinal. intestinal ACCIÓN: Es necesaria para la coagulación de la sangre (interviene en la síntesis de protrombina).

DÉFICIT: Produce hemorragias. hemorragias EXCESO: No es tóxico.

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VITAMINAS HIDROSOLUBLES Su exceso no provoca toxicidad.

COMPLEJO VITAMÍNICO B VITAMINA B1 (Tiamina o Antiberibérica) Tiamina

FUENTES: Envoltura de las las semillas de cereales y legumbres (alimentos integrales). ACCIÓN: Regula el metabolismo 24 de los glúcidos y lípidos. pidos

DÉFICIT: Produce el beriberi, beriberi enfermedad neurodegenerativa, neurodegenerativa provoca debilidad muscular, lentitud de reflejos, falta de apetito, bajo rendimiento intelectual, insuficiencia cardiaca y muerte.

Beriberi

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VITAMINA B2 (Riboflavina) FUENTES: Hígado, riñones, huevos, leche y frutos secos. La flora intestinal la produce. ACCIÓN: Forma parte de las coenzimas FAD y FMN. FMN Actúan en el metabolismo de oxidación de glúcidos, lípidos y aa. DÉFICIT: Produce dermatitis, dermatitis lesiones en labios, lengua y ojos. Puede aparecer después de tratamientos prolongados con antibióticos. 26

VITAMINA B3 (PP ó Niacina) FUENTES: Bonito, atún, pollo, hígado, cacahuetes, guisantes y judías. ACCIÓN: Forma parte del coenzima NAD, NAD que actúa en la oxidación de glúcidos y prótidos, y del NADP (fotosíntesis). DÉFICIT: Pelagra: dermatitis, diarrea, demencia y muerte.

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VITAMINA B5 (Ácido Pantoténico) FUENTES: Sobre todo en vísceras, levadura de cerveza, yema de huevo y cereales integrales. ACCIÓN: Forma parte de la Coenzima A, A que interviene en el metabolismo de glúcidos, lípidos y prótidos. DÉFICIT: Falta de atención, apatía, alergias y bajo rendimiento energético en general. Vitamina B5 cristalizada

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VITAMINA B6 (Piridoxina)

FUENTES: Sardinas, salmón, boquerones, nueces e hígado. ACCIÓN: El fosfato de piridoxina es una coenzima que actúa en el metabolismo de aminoácidos. DÉFICIT: Anemia, trastornos nerviosos, irritabilidad, alteraciones del sueño y vértigo.

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VITAMINA B8 (Biotina) FUENTES: Flora bacteriana, hígado, huevos, soja, almendras y nueces.

ACCIÓN: Forma parte como coenzima de enzimas que transfieren grupos CO2 (carboxilaciones ), que afectan a la síntesis de ác. grasos, gluconeogénesis, y catabolismo de aminoácidos.

DÉFICIT: Dermatitis, anemia y dolores musculares.

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VITAMINA B9 (Ácido Fólico) FUENTES: Legumbres, lechuga, espinacas, avellanas, espárragos, hígado...

ACCIÓN: Relacionada con la producción de gl.rojos y el crecimiento en niños. Se da a mujeres que se van a embarazar por su relación con el tubo neural. DÉFICIT: Detención del crecimiento en niños, y anemia en 31 adultos.

VITAMINA B12 (Cobalamina) FUENTES: A partir de la flora intestinal, hígado, sardina, caballa y leche (no en vegetales). ACCIÓN: Interviene en el metabolismo de ác.nucleicos y en la eritropoyesis (formación de células sanguíneas). DÉFICIT: Anemia perniciosa (disminución del nº de glóbulos rojos y aumento de su tamaño). Anemia perniciosa

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Anemia ferropénica

VITAMINA C (Ác.Ascórbico)

FUENTES: En las frutas cítricas, tricas fresas, kiwis, hortalizas y leche de vaca.

ACCIÓN: Interviene en la síntesis de colágeno, geno que mantiene la cohesión de los tejidos. 33

DÉFICIT: Produce el escorbuto cuyos síntomas son: encías sangrantes, hemorragias, caída de los dientes, trastornos digestivos, infecciones y muerte.

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HORMONAS 35

LAS HORMONAS Sustancias que regulan y coordinan la actividad conjunta de las células en los organismos pluricelulares. Están producidas por las glándulas endocrinas o de secreción interna, ya que vierten sus productos al medio interno (sangre, hemolinfa o savia de los vegetales). Las hormonas actúan sólo sobre su órgano blanco o diana, diana que son los que poseen en su membrana los receptores específicos para esa hormona. Célula blanco

Célula secretora

Célula blanco

No célula blanco (sin receptor)

Célula secretora Vaso sanguíneo

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Célula blanco

GLÁNDULAS ENDOCRINAS

Las hormonas coordinan y controlan funciones de nuestro organismo de una forma más lenta que el sistema nervioso de los animales

HIPÓFISIS TIROIDES Y PARATIROIDES GLANDULAS SUPRARRENALES PÁNCREAS OVARIOS

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Hipófisis (o pituitaria)

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PARTES DE LA HIPÓFISIS

ADENOHIPÓFISIS NEUROHIPÓFISIS

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REGULACIÓN HORMONAL

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HORMONAS DE LA NEUROHIPÓFISIS 1. VASOPRESINA: Regula la reabsorción de agua a nivel de las nefronas de los riñones (antidiurética). tica 2. OXITOCINA: Actúa sobre los músculos del útero, tero estimulando las contracciones durante el parto y produciéndose la dilatación del cuello del útero.

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Hormonas de la Adenohipófisis HORMONA DEL CRECIMIENTO (SOMATOTROPA) ADENOHIPÓFISIS O HIPÓFISIS ANTERIOR HORMONA FOLICULO ESTIMULANTE (FSH) HORMONA LUTEINIZANTE (LH)

PROLACTINA

TIROTROPA (ESTIMULANTE DEL TIROIDES) (TSH)

HORMONA ADRENOCORTICOTROPA (ACTH)

GONADOTROPINAS Estimula la secreción de las glándulas suprarrenales

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HORMONAS DE LA ADENOHIPÓFISIS 1. SOMATOTROPA (HORMONA DEL CRECIMIENTO): Produce el crecimiento de los huesos largos. largos Enfermedades: -Por defecto: defecto enanismo (acondroplasia)

Kenadie con su43padre

Por exceso en niños: gigantismo.

Robert Wadlow (1918-1940) (2,72 m) tumor en la adenohipófisis, anormal crecimiento de piernas.

China de 36 años Mide 2,36 m

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Por exceso en adultos: acromegalia. acromegalia

45 Roberto Dueñas tiene gigantismo con acromegalia

Maurice Tillet (1903-1954) fue un popular luchador francés profesional de principios del siglo XX, desarrolló ya pasada su adolescencia acromegalia. 46

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Macroglosia por acromegalia Mujer de 28 años con acromegalia

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2. PROLACTINA: Estimula la secreción de leche por las glándulas mamarias, después del parto.

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3. HORMONAS TRÓPICAS: Actúan estimulando a otras glándulas para que segreguen sus hormonas correspondientes. A. HORMONA ESTIMULANTE DEL TIROIDES (tirotropina): Activa la secreción de hormonas tiroideas. tiroideas Tiroides

B. HORMONA ADRENOCORTICOTROPA: Estimula la secreción de las cápsulas suprarrenales. suprarrenales

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C. GONADOTROPINAS (estimulan a las gónadas): ( -HORMONA FOLICULO ESTIMULANTE: Activa la maduración de los folículos ováricos en mujeres, y la producción de espermatozoides en hombres. -HORMONA LUTEINIZANTE:Estimula la formación LUTEINIZANTE: del cuerpo lúteo en mujeres y la secreción de testosterona en hombres.

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GLÁNDULAS TIROIDES Y PARATIROIDES Tiroides Glándulas paratiroides

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HORMONAS DEL TIROIDES TIROXINA: Regula el crecimiento y desarrollo desarroll del sistema nervioso central, central y estimula el metabolismo de las células. Enfermedades: -Por defecto en niños produce el cretinismo. cretinismo

Son niños de estatura baja para la edad, con detención del crecimiento, con cuello corto y grueso, abdomen prominente y retraso mental. Niña cretina con 1653años

Enfermedad por defecto en adultos: adultos Mixedema con o sin bocio típico. Caracterizado por rasgos toscos y disminución de las reacciones físicas y mentales. Puede o no presentar bocio típico.

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Pueblo de Tanzania con bocio típico por falta de yodo en la comida (bocio endémico)

Bocio endémico en 1905 Cangas de Narcea (Asturias) 55

Enfermedad por exceso en adultos: adultos

Bocio exoftálmico (enfermedad de Graves) Produce un metabolismo acelerado de los tejidos corporales y ojos saltones. saltones

Exoftalmia tiroidea 56

ORBITOPATÍAS TIROIDEAS

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HORMONAS DEL PARATIROIDES Son cuatro glándulas situadas dentro del tiroides.

Segrega PARATOHORMONA que regula la cantidad de calcio y fósforo en sangre y estimula la resorción de los huesos. 58

Enfermedad por defecto de paratohormona: paratohormona Tetania

Al disminuir el calcio en sangre se producen contracciones musculares dolorosas

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Páncreas

Segrega las hormonas: INSULINA: Disminuye la cantidad de glucosa en sangre. - Enfermedad por defecto: DIABETES MELLITUS. MELLITUS GLUCAGÓN: Aumenta la cantidad de glucosa en sangre.

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Diabetes tipo I: congénita, 10% de las diabetes

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Efectos secundarios de la diabetes

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Glándulas suprarrenales Glándula suprarrenal

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HORMONAS DE LAS GLÁNDULAS SUPRARRENALES ALDOSTERONA: Aumenta la reabsorción de sodio y eliminación de potasio en los riñones. ANDRÓGENOS: Hormonas masculinas (también en las mujeres, tumor: Mujer barbuda) barbuda

Algunas mujeres tienen elevadas cantidades de andrógenos 64

ADRENALINA: Prepara al organismo para situaciones de emergencia o peligro. peligro

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OVARIOS Segregan las siguientes hormonas: ESTRADIOL: Producen los caracteres sexuales secundarios femeninos. PROGESTERONA: Prepara al útero para la gestación.

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TESTÍCULOS Segregan TESTOSTERONA

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Acción de las hormonas sexuales

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5' Bibliografía e imágenes de los biocatalizadores..doc

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