1_enzimas.pdf

ENZIMAS

DEFINICIÓN

Polímeros biológicos que catalizan las reacciones bioquímicas

http://eluniversobajoelmicroscopio.blogspot.com.co/2016/09/enzimas.html

Estudio de Enfermedades causadas por deficiencias enzimáticas

¿Para que se utilizan las enzimas? alimentos y agricultura

Medición de la actividad enzimática

CARACTERÍSTICAS DE LAS ENZIMAS •PROTEÍNAS (excepto por las moléculas de RNA catalítico) •MASA MOLECULAR (12.000 -1 .000.000 U) • CATALIZADORES • ÁLTAMENTE ESPECÍFICAS • REQUIEREN

CONDICIONES

REACCIÓN (T° Y pH) • SON REGULABLES

ESPECÍFICAS

DE

PODER CATALIZADOR DE LAS ENZIMAS Las enzimas modifican la velocidad de la reacción, en su ausencia las reacciones bioquímicas se efectuarían muy lentamente

ESQUEMA GENERAL DE UNA REACCIÓN ENZIMÁTICA

https://www.slideshare.net/JeanLoayza93/8-enzimas-1

Una enzima no modifica el equilibrio de la reacción

SITIO ACTIVO Lugar de la enzima donde ocurre la catálisis  Se caracteriza por:  Establecer interacciones débiles entre la enzima y el sustrato  Tener un ambiente cuya polaridad, hidrofobicidad, acidez o alcalinidad difieren del citoplasma circundante 

http://personalpages.manchester.ac.uk/staff/T.Wallace/20421tw2/20421_lect3.html

MODELO DEL COMPLEJO ENZIMA-SUSTRATO

PERFIL DE REACCIONES ENZIMÁTICAS Y NO ENZIMÁTICAS ΔG= Variación de la energía libre para realizar un trabajo  Energía de activación: Energía necesaria para una reacción tenga lugar  Estado de transición: Momento molecular que permite la conversión de sustrato a producto 

MECANISMO DE CATÁLISIS ENZIMÁTICA 1. Proximidad.

1. Ácido básica

MECANISMO DE CATÁLISIS ENZIMÁTICA 3.

Por tensión: estado de transición

4.

Covalente

MOLÉCULAS ASOCIADAS A LAS ENZIMAS COFACTORES Iones metálicos que se unen a la enzima de manera transitoria y disociable

MOLÉCULAS ASOCIADAS A LAS ENZIMAS COENZIMAS  Actúan

como portadores transitorios de átomos y grupos funcionales

Cuando una coenzima o un ión metálicos están permanentemente asociados a la enzima se definen como Grupos prostéticos

COENZIMA – FOSFATO DE PIRIDOXAL

https://es.slideshare.net/GabrielaGarcia22/vitaminas-y-coenzimas

MOLÉCULAS ASOCIADAS A LAS ENZIMAS

HOLOENZIMA: Enzima catalíticamente completa. (Activa) APOENZIMA: Parte proteica de la enzima. (Inactiva)

LAS ENZIMAS REQUIEREN CONDICIONES ESPECÍFICAS PARA LA REACCIÓN 

pH 



Algunas cadenas laterales de aminoácidos pueden actuar como ácidos o bases débiles

Temperatura La mayoría de las enzimas funcionan a una temperatura aproximada a los 37°C  Temperaturas mayores >37°C pueden causar la desnaturalización de las enzimas 

PH REQUERIDO POR ALGUNAS ENZIMAS

CLASIFICACIÓN ENZIMÁTICA 

Se clasifican por su función en:

1. Oxido reductasas Catalizan la reacción de oxido-reducción al adicionar o sustraer H+

2. Transferasas Transferencia de diferentes grupos: Carbono, aminoácidos, nitrógeno fósforo

3. Hidrolasas Cataliza la división hidrolítica de enlaces C-C, C-O, C-N, P-O.

4. Liasas Catalizan la ruptura de un enlace covalente (C-C, CO, C-N) o su formación

5. Ligasas Catalizan la reacción que permite la unión de dos moléculas con hidrólisis simultanea de ATP

6. Isomerasas Cataliza cambios geométricos y estructurales dentro de una molécula

GLUCÓLISIS

Cuál es la clasificación de las enzimas presentes en esta ruta?

GLUCÓLISIS

Cuál es la clasificación de las enzimas presentes en esta ruta?

ISOENZIMAS  Enzimas

que catalizan la misma reacción  Tienen una estructura primaria y/o subunitaria diferente  Presentan diferencias sutiles como diferente afinidad por el sustrato (Ej: Hexoquinasa, Glucoquinasa)

ISOENZIMAS GLUCOQUINASA Y HEXOQUINASA

Glucocinasa  Órgano: 

Hexoquinasa  Órgano: 

Hígado  Páncreas 



Función fisiológica: proporcionar Glc-6-P para la síntesis de glucógeno  Sensor de glucosa, determina el umbral de secreción de la insulina 





En todos los tejidos

Función fisiológica: 

Cataliza el primer paso en el metabolismo de la glucosa.

CINÉTICA ENZIMÁTICA

DETERMINA LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN CATALIZADA POR LAS ENZIMAS

LA CONCENTRACIÓN DEL SUSTRATO AFECTA LA REACCIÓN CATALIZADA POR LA ENZIMA

Km= Concentración del sustrato a la que la velocidad de la reacción es la mitad de la velocidad máxima (Vmáx). Vi = Velocidad de la reacción inicial S= sustrato

Ecuación de Michaelis-Menten

Km refleja la concentración del sustrato a la cual Vi corresponde a la mitad de la velocidad alcanzada por una concentración particular de enzima Km nos indica la afinidad que tiene la enzima por el sustrato > Km: Menor afinidad de la enzima por el sustrato < Km: Mayor afinidad de la enzima por el sustrato

DE LAS SIGUIENTES ISOENZIMAS CUAL PRESENTA MAYOR AFINIDAD POR LA GLUCOSA?

GRÁFICO DE LINEWEAVER-BURK

• Linearización de la ecuación de Michaelis Menten • Proporciona una muy buena ilustración de las inhibiciones competitivas y no competitivas

MECANISMOS DE INHIBICIÓN ENZIMÁTICA 

Inhibidor enzimático: compuesto que disminuye la velocidad de la reacción al unirse a la enzima



Inhibición reversible:  Inhibición competitiva  Inhibición acompetitiva  Inhibición no competitiva

Inhibición irreversible  Inhibición basada en el mecanismo o suicida 

Enzyme Inhibition (Mechanism)

Equation and Description

Cartoon Guide

I

Competitive

I

Non-competitive

Substrate

E

S

S

E I

Compete for Inhibitor active site

S

I

I

Uncompetitive

S

E I

I

Different site

E + S← → ES → E + P + I ↓↑ EI

E + S← → ES → E + P + + I I ↓↑ ↓↑ EI + S →EIS

[I] binds to free [E] only, and competes with [S]; increasing [S] overcomes Inhibition by [I].

[I] binds to free [E] or [ES] complex; Increasing [S] can not overcome [I] inhibition.

TOMADO DE : http://juang.bst.ntu.edu.tw/BCbasics/Animation.htm

S

I

E + S← → ES → E + P + I ↓↑ EIS [I] binds to [ES] complex only, increasing [S] favors the inhibition by [I]. Juang RH (2004) BCbasics

Enzyme Inhibition (Plots) I

Competitive

I

Non-competitive

Direct Plots

Vmax

vo

vo I

Double Reciprocal

Km Km’

I

[S], mM

Km = Km’

I

Uncompetitive

Vmax

Vmax

Vmax’

Vmax’

[S], mM

I

Km’ Km

[S], mM

Vmax unchanged Km increased

Vmax decreased Km unchanged

Both Vmax & Km decreased

1/vo

1/vo

1/vo

Intersect at Y axis

1/Km

I

I

I

Two parallel lines

1/ Vmax 1/[S]

Intersect at X axis

1/ Vmax

1/Km

TOMADO DE : http://juang.bst.ntu.edu.tw/BCbasics/Animation.htm

1/[S]

1/ Vmax 1/Km

1/[S]

Juang RH (2004) BCbasics

INHIBICIÓN IRREVERSIBLE 

Causan modificación química de la enzima o no permiten la unión de la enzima con el sustrato.

 Ejemplo:

Ácido acetilsalisílico inhibe la actividad de la ciclooxigenasa acetilando la Ser530, bloqueando el acceso de la ciclooxigenasa al sitio activo de la enzima.

INHIBICIÓN BASADA EN EL MECANISMO O INHIBICIÓN SUICIDA  Son

compuestos análogos del sustrato que se une al sitio activo de la enzima

 Luego

de unirse al sitio activo, la enzima transforma la molécula en una especie química muy reactiva que modifica la enzima y la inactiva.

INHIBICIÓN BASADA EN EL MECANISMO O INHIBICIÓN SUICIDA Ejemplo:  La monoaminooxidasa (MAO) cataliza la inactivación de neurotransmisores (serotonina, noradrenalina)  Los inhibidores de la MAO son utilizados en tratamientos antidepresivos  Inactiva la FAD que actúa como coenzima de la MAO 

https://es.slideshare.net/tango67/enzimas-46520584

REGULACIÓN ENZIMÁTICA Las enzimas pueden mostrar una actividad catalítica mayor o menor en respuesta a ciertas señales. Existen diferentes mecanismos: Expresión de la proteína enzimática de acuerdo a las necesidades metabólicas  Activación o inactivación de enzimas por enzimas proteolíticas  Activación o inactivación reversible por modificaciones covalentes (fosforilación)  Activación o inhibición alostérica  Degradación de proteínas por proteasas intracelulares 

ACTIVACIÓN PROTEOLÍTICA DE ENZIMAS  Conversión

de una proenzima (zimógeno) en una enzima con actividad catalítica mediante proteólisis selectiva

 Ejemplo



La secreción de proenzimas protege al tejido de origen contra la autodigestión

MODIFICACIONES COVALENTES POR FOSFORILACIÓN 

La fosforilación- desfosforilación influye sobre la eficiencia catalítica de la enzima, ubicación dentro de la célula, la susceptibilidad a la degradación proteolítica y la respuesta a a la regulación alostérica Proteinas quinasas: unión de grupo fosforilo a residuos aminoacídicos (serina, treonina o tirosina)  Proteina fosfatasa: eliminación de grupo fosforilo 

MODIFICACIONES COVALENTES POR FOSFORILACIÓN

REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD GLICONEGO FOSFORILASA

REGULACIÓN ALOSTÉRICA

Activadores o inhibidores alostéricos se unen al sitio de regulación y causan un cambio conformacional que afecta la afinidad de la enzima por el sustrato  Unión reversible  No covalente 

REGULACIÓN ALOSTÉRICA DE LA PROTEÍNA CINASA A

Mechanism and Example of Allosteric Effect Kinetics R = Relax (active)

Models

Cooperation

Allosteric site

R

vo

(+)

S

S

R

S

[S]

R

A

(+) vo

S

Allosteric site

S

Heterotropic (+) Sequential

X

Heterotropic (-) Concerted

T

(+)

R

X

[S]

T T = Tense (inactive)

Homotropic (+) Concerted

I vo (-)

X

(-)

T

T

[S] TOMADO DE : http://juang.bst.ntu.edu.tw/BCbasics/Animation.htm

Juang RH (2004) BCbasics

REGULACIÓN ALOSTÉRICA HOMOTRÓPICA Y HETEROTRÓPICA