Post on 19-Jul-2015
CATALISIS ENZIMATICA
La principal función de agregar un catalizador a una reacción
química es aumentar la velocidad de la reacción
Catálisis enzimática
La catálisis enzimática acelera la
reacción en proporción 10^12, su forma
de trabajo es muy sencilla, se unen al
sustrato específicamente a su centro
activo generando un acomodo optimo
para la reacción.
Fundamentos de la catálisis
enzimática
CATALISIS COVALENTE
En la catálisis covalente, es el ataque de un grupo
nucleofilico (cargado negativamente) o electrofilico
(cargado positivamente) del centro activo del
enzima sobre el sustrato conduce a la unión
covalente del sustrato al enzima como
intermediario en la secuencia de reacción.
En las enzimas el grupo nucleofilico de la cadena
lateral forma un enlace covalente inestable con el
sustrato. Entonces el complejo E+S forma el
producto.
Una clase de enzimas denominada serina
proteasas utilizan el grupo - CH2 - OH de la serina
como nucleófilo para hidrolizar los enlaces
peptídicos.
Entre los ejemplos de serina proteasas se
encuentran:
- Las enzimas digestivas tripsina y quimotripsina,
- La enzima de la coagulación de la sangre
trombina
Consiste en tres pasos
Ataque nucleofilico de la enzima sobre el sustrato
(formación del enlace covalente).
Toma de electrones por el catalizador u otro
sustrato (formación del producto).
Separación del producto de la enzima (ruptura del
enlace covalente, generalmente por hidrolisis).
Las enzimas contienen, por lo menos, tres clases de
grupos nucleofílicos capaces de actuar catalíticamente:
• El grupo imidazol de la histidina
• El grupo hidroxilo de la serina
• El grupo sulfhidrilo de la cisteína
Catálisis acido-base
Cuando se da esta catálisis en
soluciones acuosas los efectos mas
importantes son los provocados por los
iones hidronio o hidroxilo de la solución.
Si estos 2 tipos son los únicos
catalizadores presentes la catálisis
acido-base se denomina especifica.
Si esta reacción se lleva a cabo en un
medio acido fuerte la concentración de
iones hidroxilo resulta insignificante que
deja de ejercer una acción catalítica
apreciable, con el que el único
catalizador apreciable es el ion hidronio
y en soluciones muy básicas es el ion
hidroxilo
Acido-base general
El termino acido-base general se refiere
a transferencias de protones facilitadas
por otra clase de moléculas.
Muchos ácidos orgánicos débiles
pueden suplementar a el agua como
dadores de protones en esta situación
del mismo modo que bases orgánicas
débiles pueden servir como aceptores
de protones.
Varias cadenas laterales de
aminoácidos pueden actuar como
dadores o aceptores de protones en el
sitio activo de una enzima.
Estos grupos se posicionan en el sitio
activo permitiendo la transferencia de
protones generando incrementos de
velocidades de asta 10^2 a 10^5
Lisozima La lisozima es una enzima con actividad de
glicosidasa capaz de escindir los
polisacáridos que conforman la pared celular
de las bacterias conduciendo a la
destrucción de las mismas.
Enzimas que requieren iones
metalicos
Metaloenzimas.
Zn2+, Fe2+, Fe3+, Cu2+, Mn2+o Co3+.
Las enzimas activadas por metales
Na+, K+, Mg2+o Ca2+.
Los iones metálicos participan en el proceso
catalítico principalmente de las siguientes formas:
Mediante la unión a sustrato para orientarlos de la
manera más adecuada para la reacción
Como mediadores en las reacciones de oxidación-
reducción por medio de cambios reversibles en el
estado de oxidación del ion metálico.
Por medio de la estabilización electrostática o
formando un escudo de cargas negativas.
Los iones metálicos estimulan la catálisis
mediante la estabilización de cargas.
Los iones metálicos promueven la catálisis
nucleofílica por medio de la ionización del
agua.
Anhidrasa carbónica
presenta una actividad de liasa
no oxidante
generan un doble enlace a través de la
eliminación de moléculas de H2O, CO2 y NH3
Catálisis por efecto de la aproximación
y orientación.
La combinación de los factores de proximidad y
orientación favorable de los sustratos sobre el
centro activo explica por sí misma los incrementos
de velocidad observados en algunas reacciones
catalizadas enzimáticamente.
los enzimas todavía pueden utilizar la energía de
fijación de un modo adicional para producir
catálisis.
Proximidad
Aumenta la velocidad de la reacción como las
interacciones enzima-sustrato alinean grupos
químicos reactivos y los mantienen juntos.
Reduce la entropía de los reactivos y por lo tanto
hace que las reacciones tales como las ligaduras
o reacciones de adición sean más favorables.
Orientación
El efecto de orientación tiene en cuenta la
orientación/disposición espacial de las sustancias
reaccionantes.
Daniel Koshland 1920 – 2007
las enzimas , son las que orientan y
aproximan los grupos reactivos.
Observó que la velocidad de reacción era
diferente según las posibilidades de giro
que tenían los grupos reactivos de la
molécula
eficiencia catalítica de las enzimas
depende de su habilidad, no sólo para
atraer y yuxtaponer los grupos
reaccionantes, sino también de orientar los
orbitales, de los átomos implicados.
Estado de transición
Es un punto en la
cumbre de la
colina energética
en el que la caída
hacia el estado S
y P es igualmente
probable.
El concepto original de fijación del estado de
transición propuso que las enzimas fuerzan
a sus sustratos hacia la geometría del
estado de transición a través de los sitios de
unión en los que los sustratos sin distorsión
no encajan de manera adecuada.
CATÁLISIS POR FIJACIÓN PREFERENCIAL
DEL ESTADO DE TRANSICIÓN
las interacciones que fijan en forma
preferencial el estado de transición
incrementan su concentración y por
consiguiente aumentan de manera
proporcional la velocidad de la
reacción.
Se fundamenta en la estabilidad
de cargas entre la enzima y los
sustratos, su proceso comienza
con la eliminación del agua lo que
genera una constante dieléctrica.
Ejemplo del Mecanismo
Carboxipeptidas A.
Reacción de manera
General
Mecanismo
Para comenzar, se debe conocer que el
sitio activo esta constituido por lo
siguiente:
El agua que genera la hidrolisis esta
coordinada con el zinc.
Reacción de la molécula de
agua
Reacción completa
Estabilización de cargas
Bibliografia
[1]Koolman, Jan; Röhm, Klaus-Heinrich. Bioquímica: Texto y atlas. 3aedición. Editorial Médica Panamericana; 2004. P.90
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