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7/26/2019 Clase N_ 4 Enzimas.ppt

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Enzimas


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Concepto de enzima Los enzimas son generalmente protenas

o asociaciones de protenas y otrasmolculas orgnicas e inorgnicas queactan catalizando los procesos qumicosque se dan en los seres vivos.

Qu es catalizar?!celerar las reacciones qumicas "isminuir la energa de activaci#n

$%nerga de activaci#n& %s la energa necesaria para que una sustancia! se trans'orme en otra (


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)ara que una reacci#n se lleve a ca*olas molculas de*en alcanzar un estado

energtico determinado +energa deactivaci#n,.)uede conseguirse esta energade dos'ormas


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(, C/0 %0123!4

!umentando la temperatura.4in em*argo- las enzimas se

desnaturalizan a esa 5. !dems-esa energa de*e proceder deotra reacci#n- lo que aumenta elgasto energtico.

Con enzimas

Las enzimasre*a6an la energade activaci#n


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PROPIEDADES GENERALES AUMENTAN LA VELOCIDAD DE REACCIN

De 106a 1012veces vs sin enzima

A!n m"s #"$i%& '(e )&s ca*a)iza%es '(+mic&s

CONDICIONES DE REACCIN Tem$e#a*(#a 2,-.0 &C /a)(nas as*a , &C3 $4 ne(*#& /,-53 )a ma7+a 6, 8 , P#esi9n a*m&s:;#ica nma)

CAPACIDAD DE REGULACIN P c&ncen*#aci9n %e s(s*#a*& P c&ncen*#aci9n %e enzima P ini


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Ca#ac*e#+s*icas %e )as Enzimas

1 Es$eci:ici%a%Ca%a enzima ca*a)iza (n s&)& *i$& %e #eacci9n 7 casi siem$#eac*!a s&


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%nerga

)rogreso de la reacci#n

7ariaci#nde laenerga

%nerga de activaci#ncon la enzima

%nerga de activaci#nsin la enzima

%nerga de losproductos

%nerga de losreactivos

Las enzimas actan como un catalizador

"isminuyen la energa de activaci#n.

0o cam*ian el signo ni la cuantade la variaci#n de energa li*re.

0o modi'ican el equili*rio de lareacci#n.!celeran la llegada del equili*rio.

!l 'inalizar la reacci#n quedan

li*res y pueden reutilizarse.


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3ecanismo de la acci#n enzimtica

8.9 se 'orma un comple6o enzima9 sustrato:.9 los restos de los aminocidos que con'iguran el

centro activo catalizan el proceso. )ara ellode*ilitan los enlaces necesarios para que la

reacci#n qumica se lleve a ca*o a *a6atemperatura y no se necesite una elevadaenerga de activaci#n.

;.9 los productos se separan del centro activo y laenzima se recupera intacta para nuevas catasis


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Cen*#& ac*iv& o encomparaci#n con el volumentotal del enzima.

Los sustratos se unenmediante mltiples

interacciones d*iles. Lasinteracciones proveen de laenerga necesaria para reducirla energa de activaci#n.

)roporciona la especi'icidad ala enzima.


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%nzima +%,4ustratos +4,

Comple6o enzima9sustrato +%4,

%nzima +%,

)roductos +),

%squema general de la reacci#n enzimtica

% 4 %4 % )


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Modelo de Llave y CerraduraModelo de Llave y Cerradura(Emil Fischer)(Emil Fischer)

Substrato y enzima se

acoplan de formaestereospecfica,

de la misma manera que una

llave se ajusta a su

cerradura.

odelo aceptado durante

mucho tiempo! hoy se

considera insuficiente al no

e"plicar al#unos fen$menos

de la inhibici$n enzim%tica

4ustrato

%nzima

Comple6o enzima9

sustrato


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Modelo de Ajuste InducidoModelo de Ajuste Inducido(&oshland)(&oshland)

'anto la enzima como el

substrato sufren unaalteraci$n en su

estructura por el hecho

fsico de la uni$n.

Est% mucho m%s de

acuerdo con todos los

datos e"perimentales

conocidos hasta el

momento.

4ustrato

%nzima

Comple6o enzima9sustrato


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0omenclatura =ist#rica

4@45

+v.g. ureasa,

"/0!"/


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E ."*"idorreductasasE +."'ransferasas

E ."-idrolasas

E ."/iasas

E 0."1somerasas

E 2."/i#asas

lasificaci$n de enzimas por 3rupos


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4in trans'erencia de =idr#genos

8. /G2"/


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:. 5

;. H2"


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I. L2!4!4


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F. L2!4!4 / 4205%5!4!4 Aormaci#n de enlaces conrotura de !5)


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)epsina 5ripsina

Cada enzima acta a un pH #ptimo. Cada enzima tiene una temperatura #ptimapara actuar.

pH #ptimo 5M #ptimapH #ptimo

Los cam*ios de pH alteran la estructuraterciaria y por tanto- la actividad de laenzima.

Las variaciones de temperatura provocancam*ios en la estructura terciaria ocuaternaria- alterando la actividad del enzima.

2n'luencia del pH y la temperatura en la actividad enzimtica

Aactores que in'luyen en laactividad enzimtica


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E:ec*& %e) $4

Todas las enzimas presentan un pH ptimo deactividad. El pH puede afectar de varias maneras:

El centro activo puede contener aminocidos congrupos ionizados que pueden variar con el pH.

El sustrato puede verse afectado por las variacionesdel pH.

Algunas enzimas presentan variaciones peculiares. Lapepsinadel estmago, presenta un ptimo a pH=, !la fosfatasa alcalinadel intestino un pH= "


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E:ec*& %e )a *em$e#a*(#a

2n'luye en la actividad. %l punto #ptimorepresenta el mimo de actividad.

! temperaturas *a6as- las enzimas se =allanNmuy rgidasN y cuando se supera un valorconsidera*le la actividad cae *ruscamenteporque- como protena- la enzima se

desnaturaliza.


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Aactores que in'luyen en la actividadenzimtica

!lgunas enzimas requieren la presencia de una molcula no proteica parala catlisis son las protenas C/0B@!"!4 u H/L/%0123!4

!)/%0123! parte proteica

C/A!C5/


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Cintica de la reacci#n enzimtica

La velocidad de una reacci#n enzimtica aumenta de 'orma lineal =asta alcanzarun mimo en el que se produce la saturaci#n de la enzima


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Baja

concentracin

de sustrato

ALTA

concentracin

de sustrato

SATURACION


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v

4s5

Efecto de la concentracin de substrato

.

.

. . . . . .


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v

KV s V

m

m x m x

= +78&m

86max


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La concentraci#n de sustrato a la que la velocidad de reacci#n es la mitad de lavelocidad mima es la constante de 3ic=aelis +Sm,.%l valor de Smtam*in indica la a'inidad de la enzima por el sustrato o e'icacia

cataltica


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Clculo de !ctividad

%nzimtica La velocidad de reacci#n catalizada por O-8ml deuna diluci#n 88OO de Aos'atasa !lcalina esO-;umoles T min. de producto. Cul es su

actividad enzimtica? O-8ml99999999 O-;umoles producto T min.

8-Oml999999999999;-Oumoles producto T min.

dil 88OO9999999999999;OOumolesproducto T min.

Res$(es*a ?00UBm)


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Ini


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1nhibidor9

Efector que hace disminuir la actividad enzim%tica, a trav:s de

interacciones con el centro activo u otros centros especficos(alost:ricos).

Esta definici$n e"cluye todos aquellos a#entes que inactivan a

la enzima a trav:s de desnaturalizaci$n de la mol:cula enzim%tica

;e esta forma, habr% dos tipos de inhibidores9

1. Isostricos:ejercen su acci$n sobre el centro activo

11. Alostricos:ejercen su acci$n sobre otra parte de la

mol:cula, causando un cambio conformacional con

repercusi$n ne#ativa en la actividad enzim%tica.


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Ini


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/os inhibidores isost:ricos pueden ser de dos tipos9

. 1nhibidor reversible9 establece un equilibrio con la enzima libre,

con el complejo enzima7substrato o con ambos9

E < 1 E1

+. 1nhibidor irreversible9 modifica qumicamente a la enzima9

E < 1 E=

ES < 1 ES1


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1nhibici$n reversible

(a) El inhibidor se fija al centro activo de la enzima libre,

impidiendo la fijaci$n del substrato9 Inhibicin Competitiva

(b) El inhibidor se fija a la enzima independientemente de que lo

ha#a o no el substrato! el inhibidor, por tanto, no impide la fijaci$n del substrato a la enzima, pero s impide la acci$n

cataltica9 Inhibicin No Competitiva

(c) El inhibidor se fija >nicamente al complejo enzima7substrato

una vez formado, impidiendo la acci$n cataltica! este tipo

se conoce como Inhibicin Anticompetitiva


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Ini


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2n=i*idores Competitivos

Compiten con el sustrato por el sitioactivo de la enzima

4e une solo a la enzima li*re 7 mCno se altera y S 3 cam*ia


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2n=i*ici#n competitiva

!l aumentar la cantidad!l aumentar la cantidad

de 4@45


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E ES

E1

1

S

E < ?

aractersticas9

7 /as fijaciones de substrato e inhibidor son mutuamente eclusivas

7 @ muy altas concentraciones de substrato desaparece la inhibici$n

7 ?or lo #eneral, el inhibidor competitivo es un an!lo"o #u$mico del substrato.

7 El inhibidor es tan espec$ficocomo el substrato

Se define una constante de

equilibrio de disociaci$n del

inhibidor9&iA

4E5 415

4E15


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En condiciones de equilibrio r%pido, llamando ya la concentraci$n

del complejo E1, para la inhibici$n competitiva obtenemos el siste7

ma de ecuaciones

vV s

Ki

Ks

m x

mi

=

+

+

Ke x y s

x

K e x y iy

m

i

=

=

( )

( )

B

B

Cue resuelto para " nos da

x e s

Ki

Ksm

i

=+

+

B

;e donde


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?or tanto, en la inhibici$n competitiva,

. El efecto cin:tico del inhibidor es el aumento aparente de la

%m, que aparece multiplicada por el factor ( < i8&i)

+. /a 6ma"no aparece modificada! para concentraciones muy

altas del substrato, v A 6ma", i#ual que en ausencia de inhibidor

. uanto m%s pequeDo sea el valor de &imayor ser% la potencia

del inhibidor competitivo.


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mSin

ini


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8Ts9O.; 9O.: 9O.8 O.O O.8 O.: O.; O.I O.K O.F

8Tv

O.OO

O.O8

O.O:

O.O;

O.OI

O.OK

O.OF

O.OE

78&m

78(&m( < i8&i))

86ma"

1nhibici$n competitiva 7 epresentaci$n recproca doble


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%6emplo 2n=i*idor Competitivo

Ucido succnico A!" JJ cido'umrico A!"H:

%l in=i*idor competitivo es el "ci%&ma)9nic&

%s un anlogo estructuralmente

parecido al cido succnico


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Ucido A#lico y 4ul'anilamida

La sul'anilamida es un anlogo estructuraldel cido p 9 amino*enzoico +)!(!,

)!(! es el punto de partida para la sntesisde cido '#lico en las *acterias

%l cido '#lico es una vitamina esencial parala proli'eraci#n +divisi#n, *acteriana

S():ani)ami%ase usa en el tratamiento

algunas in'ecciones


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3etotreato y "i=idro'olato

%l cido '#lico en sus 'ormas de di=idro ytetra=idro'olato es coenzima de la reacci#ncatalizada por la di=idro'olato reductasa

%sta reacci#n es parte del meta*olismo delos nucle#tidos para la sntesis de "0!

Me*&*#ea*&se usa en la terapia de algunoscnceres- in=i*iendo la sntesis de "0!


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Ini


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Ini


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2n=i*idor 0o Competitivo

4e une a un lugar di'erente del sitioactivo la enzima

4e une a la enzima li*re y tam*in alcomple6o enzima9sustrato

)or acci#n del in=i*idor disminuye la

7mpero el valor de Smno se altera


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Ini


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Ini


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E ES

E1

1

S

E < ?

1

ES1S

Inhibicin

No Competitiva

El inhibidor se fija indistintamente a la enzima libre E

y al complejo enzima7substrato ES! ni el complejo E1

ni el complejo ES1 son productivos


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Ini


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2n=i*idor 2ncompetitivo

%n este tipo de in=i*ici#n el in=i*idor se enlaza al centro activopero solo despus de que el sustrato lo =aya =ec=o y- por tanto-in=i*idor y sustrato no compiten. "e esta manera- aunque todoel sustrato est saturando la enzima y toda la enzima est comocomple6o %4- el in=i*idor puede enlazarse produciendo un

comple6o inactivo %42.

Como 2 solo se une a %4 estimula la 'ormaci#n de %4 y- portanto- incrementa la uni#n del sustrato a la enzima-disminuyendo Sm . 4in em*argo- el comple6o %42 no conduce a

productos y 7m disminuye.


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2n=i*idor 2ncompetitivo

4e une a un lugar di'erente del sitioactivo de la enzima

4e une s#lo al comple6o enzima9sustrato

Los e'ectos que tiene disminuye el

valor de Smy tam*in el de 7mC


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E ES

S

E < ?1

ES1

Inhibicin

Anticompetitiva

El inhibidor s$lo puede fijarse al complejo ES!

el complejo ES1 no es productivo


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3odelo Sap 7ap

2n= comp Sm+8iTSi, 7m

2n= no comp total Sm 7mT+8iTSi,

2n= anticomp SmT+8iTSi, 7mT+8iTSi,

"eterminaci#n de parmetros cinticos de in=i*ici#n


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1nhibici$n 1rreversible

7 /os inhibidores irreversibles reaccionan con un #rupo

qumico de la enzima, modific%ndola covalentemente

7 Su acci$n no se describe por una constante de equilibrio &i,

sino por una constante de velocidad &i9

E < 1 E=

7 @ diferencia de la inhibici$n reversible, el efecto de los

inhibidores irreversibles depende del tiempo de actuaci$n

del inhibidor.

7 /os inhibidores irreversibles son, por lo #eneral, altamente

t$"icos.


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2n=i*idores 2rreversi*les

)roducen inactivaci#n permanente dela actividad enzimtica

4e inter'iere con el normal desarrollode una reacci#n o va meta*#lica

%6emplos p9cloromercuri*enzoato-

yodoacetato- diisopropil'luor'os'ato


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@l#unos tipos de inhibidores irreversibles

. eactivos de #rupos 7S-

+. *r#anofosf$ricos

. /i#andos de metales

. etales pesados


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2n=i*ici#n enzimtica alosterica


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%nzimas !lostricas

4on enzimas cuya estructura proteica est 'ormadade varias su*unidades

0o se rigen por la cintica de 3 9 3

!dems del sitio o centro activo tienen sitios

alostricos o de regulaci#n 4itioactivoTsustratosV

4itio alostricoTmoduladores o reguladores

La relaci#n entre la velocidad de reacci#n y la

concentraci#n de sustrato sigue cintica sigmodea


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Enzimas a)&s*;#icas

Las enzimas alostricaspresentan estructuracuaternaria.

5ienen di'erentes sitios

activos- unen mas de unamolcula de sustrato La uni#n del sustrato es

cooperativa la curva de velocidad

presenta una 'ormasigmoidal


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Concepto de Cooperatividad La uni#n de los sustratos al sitio activo de

una su*unidad produce un cam*iocon'ormacional que por contacto 'sico se

transmite a las su*unidades vecinas-'acilitando las interacciones

3odelos de uni#n secuencial y concertado

%6emplos uni#n H*9/:- enzimas alostricas

y sus sustratos


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3oduladores !lostricos

5am*in reci*en el nom*re de e'ectoresy pueden ser positivos o negativos

4e unen al sitio alostrico que puedeestar en la misma su*unidad que tiene alsitio activo o en las su*unidadesregulatorias

4u uni#n produce un cam*iocon'ormacional que a'ecta al sitio activo


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!spartato 5ranscar*amilasa

Uc L9asp Car*amil9) JJJ Car*amil9asp )i . )rimera reacci#n en lasntesis de pirimidinas

%'ector positivo C5)%'ector negativo !5)

5iene dos su*unidades catalticas para

los sustratos y tres su*unidadesregulatorias para los e'ectores


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3odi'icaci#n covalente de las enzimas.


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%n los enzimas de vas degradativas la 'orma 'os'orilada es ms activa que lades'os'orilada. %n los procesos *iosintticos ocurre eactamente lo contrario.

#


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5ipos de sistemas multienzimticos


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2soenzimas o 2sozimas 4on 'ormas moleculares di'erentes de una

misma enzima

Catalizan la misma reacci#n

%6emplo Lactato des=idrogenasa Lactato 0!" JJJJ )iruvato 0!"H

3I- 3;H8- 3:H:- 38H;y HI 4e di'erencian por su movilidad electro'ortica

@sadas en clnica sueros normales y sueroscon alguna patologa


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ECEPCIN RIFOIMAS En 15H2 T&mas Cec

7 Si%ne7 A)*man )as %esc(