Las Enzimas

LAS ENZIMAS DEFINICIÓN: Proteínas especializadas en la catálisis de reacciones biológicas. -

Eligen la reacción. Eligen el sustrato.

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MUY ESPECÍFICAS:

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POSEEN PODER CATALÍTICO ALTÍSIMO.

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SON MUY EFICACES GRAN VARIABILIDAD. se conocen cerca de 2000 diferentes. Se nombran añadiendo al nombre del sustrato el sufijo ASA. UREASA (urea).

PROPIEDADES

Bajan energía de activación

ENERGÍA LIBRE DE ACTIVACIÓN: Energía necesaria para llevar todas las moléculas de un mol de sustancias a una determinada temperatura, al estado de transición, en la cima de la barrera de activación. COMPLEJO ACTIVADO ENERGÍA LIBRE DE ACTIVACIÓN

REACTIVOS

SIN CATALIZADOR ES ALTA Y LA VELOCIDAD ES LENTA. CON CATALIZADOR ES MENOR Y AUMENTA LA VELOCIDAD.

PRODUCTOS

SENTIDO DE LA REACCIÓN

Mecanismos para aumentar la velocidad de una reacción

AUMENTO DE LA TEMPERATURA: a) Aumenta movimiento térmico y el número de moléculas que alcanzan el estado activado. b) Aumentando 10 ºC aumenta la velocidad al doble. ADICIÓN DE UN CATALIZADOR (BIOCATALIZADOR O ENZIMA) a) El enzima se combina con el sustrato. b) Se obtiene un estado de transición de menos energía. c) Aumenta la velocidad. d) Al final se regenera el enzima al separarse del producto.

ENZIMA

COMPLEJO ENZIMA-SUSTRATO

SIN CATALASA CATALIZADOR DE PLATINO CATALASA

COMPLEJO ENZIMA-SUSTRATO

SUSTRATO

ENZIMA

PRODUCTO

18 Kcal/mol 13 Kcal/mol 7 Kcal/mol

V*108

SUSTRATO

SATURACIÓN: Aumentando la concentración de soluto aumenta la velocidad hasta que el enzima se SATURA (SATURACIÓN)

ESPECIFICIDAD: Los enzimas son muy específicos. Diferencian formas d y L de los aas.

ENZIMA

CENTRO ACTIVO: Conjunto de aas de la proteína que permite la unión con el sustrato y la rotura y formación de enlaces.

COMPLEJO ENZIMA-SUSTRATO

SE FORMA PARA BAJAR LA ENERGÍA DE ACTIVACIÓN Se ha demostrado su presencia por microscopía electrónica (adnpolimerasa), por variaciones en las propiedades físicas del ENZIMA : SOLUBILIDAD Y ESTABILIDAD AL CALOR.

El enzima se une al sustrato mediante interacciones no muy fuertes y desestabilizan los enlaces que se deben romper.

PRODUCTO

ENZIMA

CENTROS ACTIVOS

Enlace entre sustrato y producto no muy fuerte (permite la reacción y la separación del producto)

1. Formado por 5 ó 6 aminoácidos separados en estructura 1ª pero juntos en la conformación tridimensional. 2. El resto de los aminoácidos condiciona la estructura tridimensional de la proteína y por lo tanto del centro activo. 3. Los aas del Centro Activo tienen unos radicales que permiten la unión al sustrato y la catálisis de la reacción. (GRUPOS CATALÍTICOS). 4. FORMAS DE UNIÓN CON SUSTRATO:  En algunos grupos de encimas los GRUPOS CATALÍTICOS deben tener una estructura que encaje con el sustrato (MODELO LLAVE-CERRADURA).  En otros el CENTRO ACTIVO tiene una forma parecida al SUSTRATO y se amolda a éste. ADAPTACIÓN INDUCIDA.  En otros casos donde el sustrato no tiene forma definida la adaptación del ENZIMA y SUSTRATO es mutua. En estos la unión con el sustrato no es muy fuerte. 5. Los CENTROS ACTIVOS están formados por grupos hidrofóbicos (el agua no puede introducirse).

FACTORES CATÁLISIS ENZIMÁTICA

1. En el centro activo hay grupos COO- y NH3+. CATÁLISIS ÁCIDA o BÁSICA según predominen grupos ácidos o básicos. 2. Los enzimas se unen al sustrato mediante un enlace (COVALENTE DÉBIL). Se forma el COMPLEJO ES y se baja la energía de activación. 3. La unión con el enzima distorsiona al sustrato y permite que se rompan los enlaces con facilidad.

DEFINICIONES SUSTRATO: Moléculas presentes en las células que interaccionan con los enzimas para formar el complejo enzima-sustrato en las reacciones biológicas de catálisis enzimática. PRODUCTO: Nueva molécula que se forma en la célula debido a las reacciones bioquímicas de catálisis enzimática, a partir del complejo enzima-sustrato. COFACTOR: Molécula no proteica que se une al enzima para poder desarrollar éste la función catalítica. COENZIMA: Molécula no proteica de naturaleza orgánica, que se une al enzima para poder desarrollar éste la función catalítica. Es decir, es un cofactor orgánico. HOLOENZIMA: Complejo enzima-cofactor activo (proteina+ión inorgánico o proteína + molécula orgánica). APOENZIMA: Coenzima unido fuertemente a la parte proteica del Holoenzima (interacción covalente).

VITAMINAS

1. Se necesita en cantidades mímimas. 2. No sintetizadas por animales y se debe tomar en dieta. 3. Suelen ser coenzimas: a) Riboflavina y Ac. Nicotínico (enzimas de oxidación de glúcidos). b) Al ser parte de un catalizador se necesita en poca cantidad.

ESTRUCTURA TERCIARIA

SI SE PRODUCE DESNATURALIZACIÓN DISMINUYE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

Sustrato con GRUPO FUNCIONAL que le permite unirse al enzima y situar la molécula en el centro activo

CARACTERÍSTICAS Sustrato con ENLACE QUÍMICO específico que pueda ser atacado por enzima.

ESPECIFICIDAD

DE ACCIÓN

Cataliza una sola REACCIÓN

CLASIFICACIÓN ABSOLUTA: Actúa sobre una sustancia específica

DE SUSTRATO

DE GRUPO: Actúa sobre unos enlaces determinados

ESTEREOQUÍMICA: Actúa sobre uno de los isómeros ópticos

CENTRO ACTIVO: Porción de la cadena polipetídica del enzima en la cual los aas. presentes tienen capacidad catalítica. Normalmente se encuentra en el interior de la molécula, hay ausencia de agua, ya que suelen ser aas. hidrófobos. COMPLEJO ENZIMA-SUSTRATO: Molécula que se forma en las reacciones biológicas catalizadas por enzimas, entre el enzima que cataliza la reacción y el sustrato sobre el cual actúa. Suele tener una vida media corta, ya que a partir de él se forma el producto de la reacción y se queda libre el enzima.

Cuando la concentración de soluto sobrepasa un umbral la velocidad se mantiene constante. En ese momento todas las enzimas están ocupadas. SATURACIÓN

Al aumentar más la concentración la velocidad no aumenta en igual proporción

La velocidad de la reacción es proporcional a la concentración de soluto (a valores bajos de ésta)

MECANISMOS DE REGULACIÓN ENZIMÁTICA 1) PH ÓPTIMO. a) Cada enzima tiene un PH óptimo b) Comportamiento ácido base de enzima y sustrato determina el PH óptimo. c) EL PH óptimo no tienen que coincidir con el PH del entorno intracelular. d) Regulando el PH del entorno intracelular se puede regular la acción de la enzima.

2) CONCENTRACIÓN DE SUSTRATO

3) TEMPERATURA ÓPTIMA

AUMENTO DE LA VELOCIDAD POR MAYOR AGITACIÓN TERMICA

DESNATURALIZACIÓN POR EFECTO DE LA TEMPERATURA

4) IONES METÁLICOS COMO Mg+2 y Na+ o COENZIMAS. 5) ENZIMAS REGULADORAS DEL METABOLISMO: a) ENZIMAS ALOSTÉRICOS: Actividad catalítica modulada por la unión covalente de un metabilito específico a un centro distinto al centro activo. b) ENZIMAS MODULADOS COVALENTEMENTE. Formas activa e inactiva interconvertidas por acción de otra enzima.

INHIBICIÓN ENZIMÁTICA DEFINICIÓN: Acción de iones o moléculas específicas que disminuyen la acción catalítica de un enzima. Es un método de control de las reacciones metabólicas de los seres vivos. NATURALES: Control biológico de la célula 1ª clasificación NO NATURALES: Fabricados en laboratorio

IRREVERSIBLES Inhibición COMPETITIVA 2ª Clasificación

Inhibición ACOMPETITIVA

REVERSIBLES

Inhibición NO COMPETITIVA

Inhibición IRREVERSIBLE

1) Se combinan con enzima y no se pueden separar (de forma covalente). 2) Desestabilizan estructura 3ª y el enzima deja de ser activo. 3) Se unen por lugares muy específicos al enzima. 4) Los Naturales son fabricados por la célula al acabarse el sustrato. Después son degradados en aminoácidos. 5) Inhibidores no Naturales: a) GAS MOSTAZA: Inhibe la Acetil-colinesterasa. b) Insecticidas: DIPF (Se une a restos de serina) IODOACETAMIDA (Se una a restos de cisteína).

INHIBICIÓN REVERSIBLE DEFINICIÓN: El inhibidor bloque actividad enzimática temporalmente. Después el enzima vuelve a ser activo. 1) El inhibidor es muy parecido al sustrato y compiten por el centro activo. CH2OH-CH2OH ---- (CH3-CH2OH) -----COOH-COOH Etilenglicol Ihibidor_etanol Ácido oxálico 2) Depende de la concentración del Inhibidor. COMPETITIVA

SUSTRATO

INHIBIDOR

ENZIMA

ACOMPETITIVA

El inhibidor se une cuando se ha formado el complejo ENZIMA-SUSTRATO Sustrato

Inhibidor

Enzima

NO COMPETITIVA

SOLUCIONES A LA IHNHIBICIÓN

Se une tanto al enzima libre como al complejo enzimasustrato, pero siempre por un lugar distinto al centro activo.

1) La COMPETITIVA se puede solucionar añadiendo mucha cantidad de sustrato. 2) La ACOMPETITIVA se puede solucionar añadiendo poco sustrato para que no se forme mucho complejo E-S. 3) La NO COMPETITIVA no tiene solución.

ENZIMAS ALOSTÉRICOS 1) PRESENTAN UNA CURVA SIGMOIDAL Y NO HIPERBÓLICA.

AL AÑADIRSE EL SUSTRATO LA VELOCIDAD NO AUMENTA MUCHO YA QUE ESTÁ EN FORMA TT Y ES NECESARIO QUE SE UNA LA PRIMERA MOLÉCULA DE SUSTRATO

2) PRESENTA UNO O MÁS CENTROS REGULADORES DISTINTOS DEL CENTRO ACTIVO. 3) TIENEN VARIAS SUBUNIDADES.

4) PRESENTAN DOS CONFORMACIONES INTERCONVERTIBLES R (ELEVADA AFINIDAD) Y T (ALTA AFINIDAD). 5) PRESENTAN REGULADORES (ACTIVADORES O INHIBIDORES ALOSTÉRICOS) QUE SE UNEN A LOS CENTROS REGULADORES. PUEDE SER EL SUSTRATO

6) ALGUNOS ENZIMAS SE AGRUPAN EN CADENAS SECUENCIALES FORMANDO SISTEMAS MULTIENZIMALES. EL PRIMER ENZIMA DE LA SECUENCIA SUELE SER UN ENZIMA ALOSTÉRICO.