Una Quinta Clase 28ago09

Enzimas „

Enzimas

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Universidad Nacional Escuela Ciencias Biológicas Curso Introducción a Biotecnología Dr. Keilor Rojas Jiménez Quinta Clase

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„Cada Enzima actúa sobre un sustrato específico en función de su estructura tridimensional. „Las enzimas son selectivas, pocas moléculas pueden interactuar con el sitio activo y formar el complejo

E+S

ES

EP

E+P

El centro activo „

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Producto

Sustrato Enzima Complejo enzimaComplejo enzimaproducto enzimaenzima-sustrato

Sustancias de naturaleza proteica que catalizan o aceleran reacciones químicas Al finalizar la reacción la enzima se libera y queda disponible para otra reacción Sin las enzimas los procesos biológicos serían tan lentos que las células no podrían existir. Pueden actuar dentro de la célula , fuera de ésta, y en el tubo de ensayo.

Las moléculas del sustrato se unen a un sitio particular en la superficie de la enzima, denominado sitio activo, donde tiene lugar la catálisis Las enzimas poseen uno o más sitios específicos

Estructura

Especificidad „

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Las enzimas suelen ser muy específicas tanto del tipo de reacción que catalizan como del sustrato involucrado en la reacción. La forma, la carga y las características hidrofílicas / hidrofóbicas del sitio activo y los sustratos son los responsables de dicha especificidad.

APOENZIMA: parte proteica de una enzima.

HOLOENZIMA:Enzima HOLOENZIMA:Enzima completa activa junto con su cofactor o coenzima.

APOENZIMA + COFACTOR = HOLOENZIMA

Coenzimas „ „

COFACTOR

Las coenzimas son pequeñ pequeñas molé moléculas orgá orgánicas, que se unen a la enzima. Las coenzimas colaboran en la reacció reacción enzimá enzimática recibiendo transitoriamente algú ú n grupo quí alg químico: H+ , OH, CH3 .

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Sustrato oxidado

Parte no proteica que sí se transforma en la reacción. Algunas enzimas requieren metales para mejorar su actividad

Isoenzimas o Isozimas „ „ „ „

Definición Actividad Enzimática

Son formas moleculares diferentes de una misma enzima Catalizan la misma reacción Se diferencian por su movilidad electroforética Usadas en clínica: sueros normales y sueros con alguna patología

Es el número de moles de sustrato que reaccionan para formar producto, por mol de enzima y por unidad de tiempo. Hipótesis de Michaelis - Menten k+1

E+S

ES

k+2

E+P

k-1

Relación entre Km y Vmax Michaelis y Menten

[ ]

d[P] v = dt , t

0

Velocidad de la reacción (v)

Concepto de velocidad inicial p

Vmax

Vmax/2

Km

s t

Concentración de Sustrato [S]

La Km es la concentración de sustrato donde se obtiene la mitad de la Vmax A mayor Km, menor es la afinidad de la enzima por el sustrato A menor Km mayor es la afinidad de la enzima por el sustrato

Significado de la constante Km 1. Medida inversa de la afinidad de la enzima por el substrato 2. Concentración de substrato para la que la velocidad se hace igual a la mitad de la máxima (s0.5) 3. Se mide en unidades de concentración

Efecto de la concentración de substrato Hay un número limitado de sitios en la enzima para fijar substrato; una v vez que están ocupados todos, por mucho que aumente la concentración de substrato, la velocidad permanecerá constante

Factores que afectan la actividad enzimática Concentración de enzima, sustratos y productos (incluyendo inhibidores y/o activadores) „ Temperatura „ pH „

Efecto del pH en la ENZIMA ™ Las enzimas funcionan en soluciones acuosas bajo condiciones relativas de pH y concentración de iones.

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Cada enzima tiene un pH óptimo para su actividad El pH afecta las interacciones ió iónicas

. [s]

Efecto de la temperatura en la ENZIMA

Inhibidores Hacen disminuir la actividad enzimática, a través de interacciones con el centro activo u otros centros específicos (alostéricos). 1. Isostéricos: ejercen su acción sobre el centro activo 2. Alostéricos: ejercen su acción sobre otra parte de la molécula, causando un cambio conformacional con repercusión negativa en la actividad enzimática.

Cada enzima tiene una temperatura óptima.

Inhibidores Competitivos „

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Compiten con el sustrato por el sitio activo de la enzima Se une solo a la enzima libre Al aumentar la cantidad de SUSTRATO el inhibidor competitivo es desplazado y se forma producto Las fijaciones de substrato e inhibidor son mutuamente exclusivas Por lo general, el inhibidor competitivo es un análogo químico del substrato

Inhibidor No Competitivo Se une a un lugar diferente del sitio activo la enzima „ Se une a la enzima libre y también al complejo enzimasustrato „

Retroinhibición

Inhibidores Irreversibles

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Reaccionan con un grupo químico de la enzima, modificándola covalentemente Producen inactivación permanente de la actividad enzimática Efecto depende del tiempo de actuación del inhibidor Los inhibidores irreversibles son, por lo general, altamente tóxicos.

1. Reactivos de grupos -SH „

2. Organofosfóricos 3. Ligandos de metales 4. Metales pesados

Enzimas alostéricas

Activadores alostéricos „ „

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Son los llamados moduladores positivos. Tienden a estabilizar el complejo ES. El propio sustrato es a menudo un modulador positivo.

El producto final de una ruta bioquímica inhibe la actividad de uno de los primeros enzimas de la ruta. Con ello se consigue evitar la formación de un exceso de producto final.

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Las enzimas alostéricas presentan estructura cuaternaria. Tienen diferentes sitios activos, unen mas de una molécula de sustrato La curva de velocidad presenta una forma sigmoidal

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Estructura primaria: es la disposición lineal o secuencia de aminoácidos que constituyen la cadena polipeptídica

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Estructura secundaria: resulta del plegamiento periódico de la cadena de aminoácidos: alfa hélice espiralada o lámina beta plegada

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Estructura terciaria: está dada por la tridimensional de todos los restos de aminoácidos

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Estructura cuaternaria: Cuando dos o más cadenas de polipéptidos se asocian para formar una molécula de proteína

disposición

Clasificación de las enzimas En general, los nombres de las enzimas se forman añadiendo el sufijo “asa” al nombre de la sustancia en la que actúan. Nombre común (sustrato+”asa”):

Hexokinasa

Nombre sistemático: Grupo transferido

ATP: hexosa fosfotransferasa Donador

Clasificación de enzimas por grupos Número Enzyme Commission: Enzyme Comission

EC 2.7.1.1 Grupo

Subgrupo

EC 1.x ⇒Oxidorreductasas EC 2.x ⇒ Transferasas EC 3.x ⇒ Hidrolasas EC 4.x ⇒ Liasas EC 5.x ⇒ Isomerasas EC 6.x ⇒ Ligasas

Aceptor

Tipo de reacción catalizada

Clasificación y nomenclatura Grupo 3: Hidrolasas: Catalizan reacciones de hidrólisis y también su reverso. Son las más comunes en el dominio de la tecnología enzimática. Clasificación de las hidrolasas: 3.1.-.3.2.-.3.3.-.3.4.-.3.5.-.etc.

Esterasas Glicosidasas Éter hidrolasas Péptido hidrolasas Acil anhídrido hidrolasas

Aplicaciones: Lipasas → Síntesis de tensioactivos Proteasas → Fabrico de quesos Glicosidasas → Clarificación de jugos; liberación de aromas en los vinos; aplicaciones textiles

RESUMEN Las enzimas son proteínas que catalizan las reacciones biológicas „ Presentan especificidad por su sustrato „ Cada enzima presenta dos parámetros importantes Vmax (saturación de la enzima) y la Km (medida de la afinidad por el sustrato) „

RESUMEN La actividad enzimática puede ser inhibida, por inhibidores competitivos (similares al sustrato) o por inhibidores no competitivos. „ La temperatura y el pH afectan a la enzima en su actividad catalítica. enzimas requieren de „ Algunas coenzimas y/o cofactores para su actividad. „