Enzimas - Dra. Jo

ENZIMAS

Dr. Nancy Jo Vargas

ENZIMAS Los enzimas son proteínas que catalizan reacciones químicas en los seres vivos. Los enzimas son catalizadores, es decir, sustancias que, sin consumirse en una reacción, aumentan notablemente su velocidad. No hacen factibles las reacciones imposibles, sino que solamente aceleran las que espontáneamente podrían producirse. Ello hace posible que en condiciones fisiológicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requerirían condiciones extremas de presión, temperatura o pH.

CARACTERÍSTICAS • La mayoría de las enzimas esta constituida por más de 100 aminoácidos. •Disminuyen la E de activación •Se requiere en cantidades mínimas •Alta especificidad •Pueden ser regulables •Pueden ser susceptibles de ser inhibidas •Modifican la estructura química del sustrato

ETAPAS DE LA REACCIÓN ENZIMATICA •RECONOCIMIENTO DE LA ENZIMA(E) POR EL SUSTRATO (S) •FORMACIÓN DEL COMPLEJO ENZIMA-SUSTRATO (E-S)

•TRANSFORMACIÓN DE ESTE COMPLEJO EN UN COMPLEJO INTERMEDIO DE TRANSICIÓN (E-I) •FORMACIÓN DEL COMPLEJO ENZIMA – PRODUCTO (E-P) •DISOCIACIÓN DE ESTE COMPLEJO EN ENZIMA Y PRODUCTO (E+P)

E+S

[ES]

[EI]

[EP]

E + P

NOMENCLATURA DE LA COMISIÓN ENZIMÁTICA El nombre de cada enzima puede ser identificado por un código numérico, encabezado por las letras EC (enzyme commission), seguidas de cuatro números separados por puntos. El primer número indica a cual de las seis clases pertenece el enzima, el segundo se refiere a distintas subclases dentro de cada grupo, el tercero y el cuarto se refieren a los grupos químicos específicos que intervienen en la reacción. (Este enlace te lleva a la página de la Enzyme Comission, donde puedes acceder a todas las clases y subclases de enzimas). Así, la ATP:glucosa fosfotransferasa (glucoquinasa) se define como EC 2.7.1.2. El número 2 indica que es una transferasa, el 7 que es una fosfotransferasa, el 1 indica que el aceptor es un grupo OH, y el último 2 indica que es un OH de la D-glucosa el que acepta el grupo fosfato.

NOMENCLATURA DE LOS ENZIMAS Hay varias formas mediante las cuales se asigna un nombre a un enzima: nombres particulares nombre sistemático código de la comisión enzimática (enzyme comission)

NOMBRE SISTEMÁTICO El nombre sistemático de un enzima consta actualmente de 3 partes: el sustrato preferente el tipo de reacción realizado terminación "asa" Un ejemplo sería la glucosa fosfato isomerasa que cataliza la isomerización de la glucosa-6-fosfato en fructosa-6-fosfato.Muchos enzimas catalizan reacciones reversibles. No hay una manera única para fijar cual de los dos sentidos se utiliza para nombrar al enzima. Así, la glucosa fosfato isomerasa también podría llamarse fructosa fosfato isomerasa.Cuando la acción típica del enzima es la hidrólisis del sustrato, el segundo componente del nombre se omite y por ejemplo, la lactosa hidrolasa se llama simplemente lactasa. Además de los nombre sistemáticos, aún persisten otros consagrados por el uso. Así, la glucosa:ATP fosforiltransferasa se llama habitualmente glucoquinasa.

ETAPAS DE LA REACCIÓN ENZIMATICA •RECONOCIMIENTO DE LA ENZIMA(E) POR EL SUSTRATO (S) •FORMACIÓN DEL COMPLEJO ENZIMA-SUSTRATO (E-S)

•TRANSFORMACIÓN DE ESTE COMPLEJO EN UN COMPLEJO INTERMEDIO DE TRANSICIÓN (E-I) •FORMACIÓN DEL COMPLEJO ENZIMA – PRODUCTO (E-P) •DISOCIACIÓN DE ESTE COMPLEJO EN ENZIMA Y PRODUCTO (E+P)

E+S

[ES]

[EI]

[EP]

E + P

MECANISMO DE LA ACCIÓN ENZIMATICA SITIO ACTIVO: El S se une a una región específica de la E llamado sitio activo. CARACTERÍSTICAS:

Tamaño………es pequeño Forma…………tridimensional Interacción……La unión con S forma un complejo compacto COMPLEJO ENZIMA - SUSTRATO El efecto catalítico de una enzima siempre va precedido por al formación del complejo E- S

MODELO LLAVE-CERRADURA El modelo llave-cerradura supone que la estructura del sustrato y la del centro activo son complementarias, de la misma forma que una llave encaja en una cerradura. Este modelo es válido en muchos casos, pero no es siempre correcto.

MODELO DE ADAPTACIÓN O ENCAJE INDUCIDO

El sustrato produce un cambio conformacional en la enzima

EN LA MOLECULA DE LA ENZIMA SE DISTINGUEN 4 TIPOS DE aa. 1.RESIDUOS NO ESENCIALES PUEDEN ELIMINARSE SIN AFECTAR LA FUNCIÓN DE LA ENZIMA

2.RESIDUOS ESTRUCTURALES ESENCIALES PARA EL MANTENIMIENTO DE LA CONFORMACIÓN

3. RESIDUOS DE UNIÓN RESPONDEN POR LA ASOCIACIÓN DE LA ENZIMA CON SUSTRATO

4.RESIDUOS CATALITICOS INTERVIENEN EN LA TRANSFORMACIÓN QUÍMICA DEL SUSTRATAO

GRUPOS CATALITICOS LAS CADENAS LATERALES DE MUCHOS aa CONSTITUYEN FACTORES CATALITICOS EN LAS REACCIONES. Dichos aminoácidos participan en las reacciones catalíticas de la enzima así: aa cuyas cadenas laterales pueden ceder o aceptar protones: radicales de His, Lys, Glu, Asp. Actuando en forma reversible como ácidos (cede de protones) o bases (acepta protones) Radicales de otros aa que actúan como nucleofilicos: aa con grupos OH, NH2

EFECTO DE LOS COFACTORES SOBRE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA A veces, un enzima requiere para su función la presencia de sustancias no proteicas que colaboran en la catálisis: los cofactores. Los cofactores pueden ser iones inorgánicos como el Fe++, Mg++, Mn++, Zn++ etc. Casi un tercio de los enzimas conocidos requieren cofactores. Cuando el cofactor es una molécula orgánica se llama coenzima. Muchos de estos coenzimas se sintetizan a partir de vitaminas. En la figura inferior podemos observar una molécula de hemoglobina (proteína que transporta oxígeno) y su coenzima (el grupo hemo). Cuando los cofactores y las coenzimas se encuentran unidos covalentemente al enzima se llaman grupos prostéticos. La forma catalíticamente activa del enzima, es decir, el enzima unida a su grupo prostético, se llama holoenzima. La parte proteica de un holoenzima (inactiva) se llama apoenzima, de forma que:

METALES COMO FACTORES UN TERCIO DE LAS ENZIMAS REQUIEREN ALGÚN IÓN METÁLICO CALALIZAR

in

MODO DE ACCIÓN • TIENEN CAPACIDAD DE ACTUAR COMO ACIDOS DE LEWIS • FORMACIÓN DE QUELATOS (COMPUESTOS DE COORDINACION ORGANICA) Ej: CARBONICO ANHIDRASA: CATALIZA A CO2 + H2O ETAPAS

H

ENZ – Zn2+ + O H H ENZ – Zn2+- O + H+ + O= C= O

H2 CO3

H ENZ – Zn2+ - O + H + O

H ENZ - Zn2+- O

+

ENZ-Zn2+ -O-C-OH

H+

O =C =O

ENZ – Zn2+ + H2CO3 FORMACION DE QUELATO: ADENINA – RIBOSA

H

O

O

O

P O

P O

P

O-

O-

O-

Mg2+

O

DESHIDROGENASA LACTICA REACCIÓN ENZIMATICA

COO-

COOHO

C CH3

LACTATO

NAD

+

H

+

LDH

C

+ = O + NADH + H

CH3 PIRUVATO

CO-ENZIMAS FUNCIONAN EN CONJUNTO CON LA ENZIMA EN EL PROCESO CATALITICO. ESTA LIGADA DE FORMA COVALENTE A LA E Y FUNCIONA EN Ó CERCA DEL CENTRO ACTIVO. GENERALMENTE FUNCIONAL COMO: •TRANSPORTADORES INTERMEDIARIOS DE GRUPOS FUNCIONALES • ELECTRONES QUE SON TRANSFERIDOS EN LAS REACCIONES ENZIMATICAS

MUCHAS VITAMINAS SON COFACTORES O PRECURSORES DE COFACTORES DE ENZIMAS