Prof. Gabriela Arrevillaga

Universidad de CaraboboFacultad de Odontología

Departamento de Ciencias MorfofuncionalesBioquímica

Proteínas globulares especializadas en catalizar reacciones biológicas.

Aumentando la velocidad de la misma, modificando al sustrato.

ENZIMAS

son

BIOCATALIZADORES ORGÁNICOS

Aceleradores de reacciones químicas (en este caso, bioquímicas)

De naturaleza proteica. GLOBULARES

Catalizador es toda sustancia que incrementa la velocidad de una reacción sin verse ella misma alterada al final del proceso.

El catalizador en vez de aumentar la energía cinética de las partículas, disminuye la altura

de la energía de activación, con lo cual facilita el proceso de

transformación.

Catalizador es toda sustancia que incrementa la velocidad de una reacción sin verse ella misma alterada al final del proceso.

El catalizador en vez de aumentar la energía cinética de las partículas, disminuye la altura

de la energía de activación, con lo cual facilita el proceso de

transformación.

Se halla igual al final del proceso, que al comienzo de él.

No produce una reacción que sin él no se realiza, solo modifica la velocidad de la misma.

Son específicos de cada reacción o de un cierto grupo de reacciones.

Función más importante de las proteínas es su papel como catalizador.

Procesos vivos se componen casi en su totalidad de reacciones bioquímicas, sin catalizadores no serían lo suficientemente rápidas para mantener la vida.

Función más importante de las proteínas es su papel como catalizador.

Procesos vivos se componen casi en su totalidad de reacciones bioquímicas, sin catalizadores no serían lo suficientemente rápidas para mantener la vida.

1.- Participan en el proceso pero no se modifica

2.- Modifican solo la velocidad mas no el equilibrio

1.- Mayor velocidad de reacción:106 a 1012 veces más alta.

2.- Condiciones de reacción moderadas:

Temperaturas inferiores a 100°C.Presión atmosférica.pH casi neutro.

3.- Especificidad:Cada enzima cataliza solo un tipo de reacciones o se limita tipo particular de moléculas reactantes

4.- Capacidad de regulación:Control alostérico.Modificación covalente de las enzimas.

Son proteínas globularesSon regulablesAlta velocidad de catálisisEspecíficasPueden inhibirseAlgunas necesitan una coenzima para funcionar

Son proteínas globulares con un centro activo

Sitio de unión al sustrato:

Aminoácidos que están en contacto directo con el sustrato.

Sitio catalítico: Aminoácidos directamente implicados

en el mecanismo de la reacción

Modelo de Fischer (1894)

Como una llave a una cerradura

Modelo de Koshland o modelo de ajuste inducido

(1958)

Ajuste tanto de la enzima como del sustrato

COMPLEJO ENZIMA-SUSTRATO: alcanza el estado activado o de

transición

Es la cantidad de energía que se requiere para

convertir un mol de moléculas de sustrato desde el

estado inicial hasta el estado de transición

Energía de activación

En

erg

ía p

ote

nc i

al

Transcurso de la reacción

Reactivos

H<0

Productos

Estado de transiciónEstado de transición

Energía de activación

En

erg

ía p

ote

nc i

al

Transcurso de la reacción

Complejoactivado

Reactivos

H<0

Productos

E.A

Reacción no catalizadaReacción catalizada

Los catalizadores disminuyen la energía de activación de una

determinada reacción, y por lo tanto

incrementan la velocidad de reacción

Reacciones de primer orden: La velocidad de una reacción

es proporcional a la concentración del reactante

elevado.

Reacciones de orden cero: la degradación no depende

de la concentración del reactante en la solución

A concentraciones de sutrato que no saturen a la enzima la Vo depende de la concentracion de sutrato (Primer orden)A concentraciones de sutrato que no saturen a la enzima la Vo depende de la concentracion de sutrato (Primer orden)

Cuando el sustrato satura a la enzima la Vo. Se hace independiente del sutrato y pasa a depender de la

enzima

Cuando el sustrato satura a la enzima la Vo. Se hace independiente del sutrato y pasa a depender de la

enzima

Km= Constante de MichaelisS necesario para que la enzima alcance

la mitad de la Vmax

Km= Constante de MichaelisS necesario para que la enzima alcance

la mitad de la Vmax

Representación directa

s

0 20 40 60 80 100

v

0

20

40

60

80

100

Vmax

vV s

K sm x

m

VM/2

Mide la velocidad de las reacciones químicas.

Mide la velocidad de las reacciones químicas.

PARÁMETROSPARÁMETROS

[S]

tiempo

Cinética Michaelis Menten

Conc. SUSTRATO

VELOCIDAD

V max

Km

Vmax2

Orden cero

1º orden

V max: es la velocidad

máxima que alcanza la reacción

1. El complejo ES está en estado estacionario2. Toda enzima está bajo la forma de ES3. La velocidad de formación del producto es la máxima posible.

Cinética Michaelis Menten

Conc. SUSTRATO

VELOCIDAD

V max

Km

Vmax2

Orden cero

1º orden

Km: es la concentración de sustrato a la que la enzima tiene la mitad de la V max

(Constante de M – M)

El Km mide la afinidad de la enzima por el sustrato

Se expresa en moles o mmolesInversamente proporcional a la afinidad de la

enzimaA menor Km mayor afinidad

La actividad enzimática se mide en unidades internacionales (UI)

UI:UI: Es la cantidad de enzima que produce 1 µmol de producto por minuto.

Actividad específica de una enzima:Actividad específica de una enzima: Es el número de unidades internacionales por mgr. de proteína.

Katal (kat):Katal (kat): Cantidad de enzima que transforma 1 mol de sustrato por segundo.

Aquel sustrato con mayor Velocidad Maxima y menor Km

Es decir la pendiente mas vertical

(Lineweaver-Burk)

MM

M

MM

M

M

M

V1

S1

V

K

SVS

SV

K

SV

SK

V1

vV s

K sm x

m

(y) (x)

(cte) (cte)y = ax + b

(¡es una recta!)

¿y cuál es su pendiente?Se grafican los inversos de S y Vo.

Se obtiene una pendiente con los valores de Km y Vmax

Se grafican los inversos de S y Vo.Se obtiene una pendiente con los

valores de Km y Vmax

Km= -1/-x

Vmax= 1/y

Km= -1/-x

Vmax= 1/y

Grafico de los valores inversos de la V y de la concentración de sustrato

No es mas que el inverso de la curva de saturación

1Vo

1[S]

1 / Vmax

1 / Km

Pendiente: Km / Vmax

El sustrato natural será la línea con menos

pendiente

NOMENCLATURA DE ENZIMASNOMENCLATURA DE ENZIMAS

ATP: hexosa fosfotransferasa

Nombre sistemático:

Donador Aceptor

Grupo transferido

EC 2.7.1.1Número sistemático

EnzymeComission

Grupo Subgrupo

Sub-subgrupo

Enzima

H

E

X

O

Q

U

I

N

A

S

A

1.-OXIDORREDUCTASAS1.-OXIDORREDUCTASAS

oxidorreducción transfiriendo H, Electrones y O

A : es el reductor o dador electrónico; en el curso de la reacción se oxida (pierde electrones)

B : es el oxidante o aceptor electrónico; en el curso de la reacción se reduce (gana electrones)

En las reacciones redox, siempre tienen que estar presentes a la vez el aceptor

y el dador electrónico.

Ejemplo: 1.-OXIDORREDUCTASAEjemplo: 1.-OXIDORREDUCTASA

Transferencia de grupos funcionales de una molécula a otra (aldehídos, fosfatos, acilos, glucósidos)

A-X + B A + B-X

2.-TRANFERASAS2.-TRANFERASAS

Tips: Que no sean H, O ó Electrones.

Tips: Que no sean H, O ó Electrones.

(Ax + B A + Bx)(Ax + B A + Bx)

Ejemplo: 2.-TRANFERASASEjemplo: 2.-TRANFERASAS

Catalizan reacciones de HIDRÓLISIS

A-B + H2O A-OH + H-B

EJEMPLOS

•Peptidasas

• Lipasas

• Glucosidasas

• Fosfolipasas

3.-HIDROLASAS3.-HIDROLASAS

Ruptura de enlace covalente utilizando agua (ester, glucosídico,

peptídico)

Tips: de 1 Sustrato salen 2 ProductosTips: de 1 Sustrato salen 2 Productos

Clase 3

(A-B + H2O A + B)(A-B + H2O A + B)

Ejemplo: 3.-HIDROLASASEjemplo: 3.-HIDROLASAS

Adición de un grupo a un doble enlace (C-C, C-N, C-O)

A=B + X AXB

4.-LIASAS4.-LIASAS

(A=B + H2O AH + BH)(A=B + H2O AH + BH)Catalizan la liberación de enlaces C-C, C-N

o C-O sin hidrólisis u oxidación

Ejemplo: 4.-LIASASEjemplo: 4.-LIASAS

COO-

CH

CH

COO-

H2O COO-

CH

CH2

COO-

HO

Fumarato(trans-)

L-Malato

ISOMERIZACIÓN. Reordenamientos intramoleculares

A – B – X X – A - B

5.-ISOMERASAS5.-ISOMERASAS

(L-aspartato D-aspartato)(L-aspartato D-aspartato)

Ejemplo: 5.-ISOMERASASEjemplo: 5.-ISOMERASAS

Unión de dos grupos químicos a expensasde la hidrólisis de un (o más) enlace de alta energía.

6.-LIGASAS6.-LIGASAS

Tips: Unión de 2 moléculas utilizando una fuente de energía (ATP) (C-O, C-C,

C-S, C-N)

Tips: Unión de 2 moléculas utilizando una fuente de energía (ATP) (C-O, C-C,

C-S, C-N)

(A + B ATP A-B)(A + B ATP A-B)

Ejemplo: 6.-LIGASASEjemplo: 6.-LIGASAS

RESUMEN RESUMEN

RESUMEN RESUMEN

RESUMEN RESUMEN

Afecta los grupos ácidos y básicos del

centro activo

Afecta los grupos ácidos y básicos del

centro activoPuede desnaturalizar la

enzimaPuede desnaturalizar la

enzima

Actividad enzimática mayor.(Por encima y debajo de este punto la

actividad disminuye)

Actividad enzimática mayor.(Por encima y debajo de este punto la

actividad disminuye)

Cuando aumenta [E] aumenta la velocidad de la reacción a menos

de que se agote la [S].

Cuando aumenta [E] aumenta la velocidad de la reacción a menos

de que se agote la [S].

[E]

Vo

Si la [E] es constante y se aumenta la [S] aumentara la Velocidad hasta que la

enzima se sature de sustrato

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Saturaci%C3%B3n_de_una_enzima.jpg

Son sustancias que disminuyen, neutralizan o

regulan la actividad enzimática.

Son sustancias que disminuyen, neutralizan o

regulan la actividad enzimática.

son

INHIBIDORES

IRREVERSIBLES REVERSIBLES

El inhibidor se une covalentemente al

enzima y lo inutiliza permanentemente

El inhibidor se une covalentemente al

enzima y lo inutiliza permanentemente

COMPETITIVA

NO COMPETITIVA

ACOMPETITIVA

(suelen ser venenos)

Unión al centro activo

Unión a un lugar diferente al centro

activo (alosterismo)

Incluyen: los antibióticos, los venenos y los conservantes alimentarios

Importancia:•Muchos tratamientos clínicos se fundamentan en la inhibición enzimática•Medio importante para regular las rutas metabólicas

INHIBICIÓN competitiva

Se une al centro activo del enzima libre.

Se puede alcanzar la misma velocidad máxima aumentando la concentración de sustrato, desplazando al inhibidor.

• Tiene semejanza estructural con el sustrato

• Ambos compiten por el centro activo

• No hay producto final e impide que el sustrato se una a la enzima

• Tiene igual Vmax y mayor Km con respecto al sustrato natural

INHIBICIÓN no competitiva

Se une a un lugar diferente del centro activo y también puede hacerlo al complejo enzima-sustrato.

• No muestra similitud estructural con el sustrato

• Puede haber complejo E – S – I

• Si hay producto final• Km es constante mientras

que la Vmax varía• Si se aumenta el sustrato el

porcentaje de inhibición no varía

• Tanto Km como Vmax varía

Se unen a un centro de la enzima distinto del centro activo, para deformarla, no puede formarse en complejo ES a su velocidad

normal y una vez formado no se descomponga a su velocidad habitual para

liberar los productos.

Se unen a un centro de la enzima distinto del centro activo, para deformarla, no puede formarse en complejo ES a su velocidad

normal y una vez formado no se descomponga a su velocidad habitual para

liberar los productos.

Regulación de la actividad enzimática.

Sistemas multienzimáticos: concepto, características, clasificación.

Isoenzimas: Concepto y características de TGO, TGP, LDH, fosfatasas y amilasas.