EnzimasEnzimas

EstructuraEstructuraClasificaciónClasificaciónFunciónFunciónActividad cinéticaActividad cinéticaInhibición enzimáticaInhibición enzimáticaCoenzimasCoenzimasVitaminas y metales esencialesVitaminas y metales esencialesRegulación de la actividad enzimáticaRegulación de la actividad enzimática

EnzimasEnzimas Proteínas que aceleran la velocidad Proteínas que aceleran la velocidad

de las reacciones químicas celulares. de las reacciones químicas celulares. “Biocatalizadores”“Biocatalizadores”

Algunas moléculas de ARN presentan Algunas moléculas de ARN presentan actividad catalítica (Ribozimas)actividad catalítica (Ribozimas)

Alto grado de especificidadAlto grado de especificidad Su actividad puede regularseSu actividad puede regularse

Un catalizador interviene en una reacción para que ésta ocurra más rápidamente y una vez que la reacción se ha completado, queda tal como estaba al principio.

Modelo de la llave y la cerradura Modelo de la llave y la cerradura (Fischer 1890)(Fischer 1890)

Modelo del ajuste inducidoModelo del ajuste inducidoKoshland 1958Koshland 1958

Sistema enzimáticoSistema enzimático

EstructuraEstructura Por ser gran parte de las enzimas Por ser gran parte de las enzimas

proteínas presentan una estructura proteínas presentan una estructura similar a estas biomoléculas.similar a estas biomoléculas.

Funciones de las Enzimas.

1. Catálisis. las enzimas aceleran las reacciones permitiendo que el metabolismo se efectúe a la velocidad que las células requieren.

2. Dirección. Las enzimas no permiten la formación de productos secundarios, de esta manera evitan que se pierdan precursores y energía que la célula necesita; esta característica también se conoce como catálisis negativa.

3. Control. La actividad de las enzimas se puede regular para ajustarla a las necesidades del metabolismo.La velocidad del metabolismo es determinada por las enzimas

•Puede determinarse mediante la cantidad dePuede determinarse mediante la cantidad de

producto formado, o de sustratoproducto formado, o de sustrato• Se mide la velocidad inicial (20%)Se mide la velocidad inicial (20%)•Cantidad de enzima se indica en UICantidad de enzima se indica en UI•Unidad de cualquier enzima es la cantidad queUnidad de cualquier enzima es la cantidad que

cataliza la transformación de un micromol cataliza la transformación de un micromol

((μμmol= 10 ⁶) de sustrato por minuto⁻mol= 10 ⁶) de sustrato por minuto⁻

Actividad EnzimáticaActividad Enzimática

CinéticaCinéticaa).-CONCENTRACION DE ENZIMA.a).-CONCENTRACION DE ENZIMA.

Cuando se determina la velocidad inicial, se puede Cuando se determina la velocidad inicial, se puede establecer la relación entre cantidad de enzima y establecer la relación entre cantidad de enzima y velocidad (equivalente a actividad enzimática).velocidad (equivalente a actividad enzimática).

La velocidad es directamente proporcional a la La velocidad es directamente proporcional a la concentración de enzima.concentración de enzima.

B) Concentración de sustratoB) Concentración de sustrato

KM (constante de Michaelis-Menten):concentración de sustrato donde la reacción alcanza la mitad de su velocidad máxima.Valor característico de cada enzima. Indica afinidad de la enzima por el sustrato

C).-TemperaturaC).-Temperatura

• La velocidad de muchas La velocidad de muchas reacciones biológicas se reacciones biológicas se duplican por cada 10 C de ⁰duplican por cada 10 C de ⁰aumento de temperatura.aumento de temperatura.

• Para la gran mayoría de Para la gran mayoría de enzimas , la temperatura enzimas , la temperatura óptima esta alrededor de óptima esta alrededor de 37 C⁰37 C⁰

• Alrededor de los 60 C se ⁰Alrededor de los 60 C se ⁰inactivan las enzimasinactivan las enzimas

D).- pHD).- pH

• Para la mayoría de enzimas, la actividad óptima se Para la mayoría de enzimas, la actividad óptima se encuentra entre pH 6 y 8.encuentra entre pH 6 y 8.

• Hay algunas excepciones:Hay algunas excepciones:

PPepsina del jugo gástrico pH alrededor de 1.5epsina del jugo gástrico pH alrededor de 1.5

Fosfatasa ácido pH 5Fosfatasa ácido pH 5

Fosfatasa alcalina pH 9.5Fosfatasa alcalina pH 9.5

Regulación de la actividad Regulación de la actividad enzimáticaenzimática

El ser vivo regula la actividad El ser vivo regula la actividad catalítica con la finalidad de:catalítica con la finalidad de:

Coordinar sus numerosos procesos Coordinar sus numerosos procesos metabólicosmetabólicos

Responder a los cambios del medioResponder a los cambios del medio Crecer y diferenciarse en forma Crecer y diferenciarse en forma

ordenadaordenada

De dos maneras:De dos maneras:

Control de la disponibilidad de enzima:Control de la disponibilidad de enzima: la célula regula la síntesis y la célula regula la síntesis y degradación de las enzimas.degradación de las enzimas.

Control de la actividad de la enzima:Control de la actividad de la enzima: se se puede controlar la actividad catalítica puede controlar la actividad catalítica de una enzima al variar su afinidad de de una enzima al variar su afinidad de unión con el sustrato.unión con el sustrato.

CofactoresCofactores

Moléculas pequeñas capaces de llevar cabo Moléculas pequeñas capaces de llevar cabo reacciones químicas que no pueden reacciones químicas que no pueden realizarse por los 20aa de las enzimas.realizarse por los 20aa de las enzimas.

Dos grupos:Dos grupos: MetalesMetales Moléculas orgánicas : coenzimasMoléculas orgánicas : coenzimas

unión fuerte: grupos prostéticosunión fuerte: grupos prostéticos

unión débil : cosustratosunión débil : cosustratos

CoenzimasCoenzimas

Moléculas encargadas de transportar Moléculas encargadas de transportar electrones o grupo de átomos de un electrones o grupo de átomos de un sustrato a otro.sustrato a otro.

Dos tipos:Dos tipos:

-Transferidoras de grupo: biotina-Transferidoras de grupo: biotina

-Redox : NAD, FMN, FAD-Redox : NAD, FMN, FAD

Vitaminas que actúan como coenzimasVitaminas que actúan como coenzimas

Inhibición enzimáticaInhibición enzimática

Inhibidor enzimático: sustancia que Inhibidor enzimático: sustancia que reduce, o elimina completamente, la reduce, o elimina completamente, la capacidad de una enzima para capacidad de una enzima para actuar como catalizador.actuar como catalizador.

Dos clases:Dos clases: Inhibidores reversiblesInhibidores reversibles Inhibidores irreversiblesInhibidores irreversibles

Inhibidores irreversibles Inhibidores irreversibles (de modo permanente)(de modo permanente)

El inhibidor queda covalentemente o no El inhibidor queda covalentemente o no unido a unido a la enzimala enzima tan fuertemente que su disociación es tan fuertemente que su disociación es muy lenta.muy lenta.

Algunos fármacos: Algunos fármacos:

Penicilina actúa modificando a la enzima Penicilina actúa modificando a la enzima transpeptidasa impidiendo la síntesis de la pared transpeptidasa impidiendo la síntesis de la pared celular bacteriana.celular bacteriana.

Inhibidores reversibles (transitorio)Inhibidores reversibles (transitorio)

Su unión a la enzima es mediante Su unión a la enzima es mediante interacciones no covalentes (interacciones no covalentes (puentes de puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas, enlaces hidrógeno, interacciones hidrofóbicas, enlaces iónicosiónicos))

No experimentan reacciones químicas No experimentan reacciones químicas cuando se unen a la enzima, son fáciles cuando se unen a la enzima, son fáciles de disociar.de disociar.

Tres tipos: competitiva, incompetitiva, Tres tipos: competitiva, incompetitiva, no competitivano competitiva

E + I ↔ EI

ES + I ↔ ESI

Enzimas alostéricasEnzimas alostéricas Enzimas que además del centro activo Enzimas que además del centro activo

mediante el cual interactúan con el mediante el cual interactúan con el sustrato, poseen otro centro de unión sustrato, poseen otro centro de unión llamado llamado centro alostéricocentro alostérico mediante el cual mediante el cual interactúan con otra molécula denominada interactúan con otra molécula denominada moduladormodulador

Presentan dos formas: Presentan dos formas:

activaactiva

inactivainactiva

Ejemplos: fosforilación, ADP- ribosilación, metilación

Enzimas que se almacenan en un compartimiento en forma inactiva (proenzima)

IsoenzimasIsoenzimas

• Son formas moleculares múltiples de Son formas moleculares múltiples de una enzima que presenta la misma una enzima que presenta la misma actividad enzimáticaactividad enzimática

• Lactato deshidrogenasa ( LDH), presenta Lactato deshidrogenasa ( LDH), presenta 5 isoformas5 isoformas