ENZIMAS

ENZIMAS

DEFINICIN

Polmeros biolgicos que catalizan

las reacciones bioqumicas

ENZIMAS

Enfermedades causadas por deficiencias enzimticas

Medicin de la actividad

enzimtica

alimentos y agricultura

CARACTERSTICAS DE LAS

ENZIMAS

PROTENAS (excepto por las molculas de RNA cataltico)

MASA MOLECULAR (12.000 -1 .000.000 U)

LTAMENTE ESPECFICAS

Pueden requerir para su funcionamiento:

COFACTOR: Iones inorgnicos

COENZIMA: molcula orgnica o metalorgnica.

Transportadores transitorios de grupos funcionales

COFACTORES Se unen de manera transitoria y disociable

COENZIMAS

HOLOENZIMA: Enzima catalticamente completa y

activa

APOENZIMA: Parte proteica de la enzima

GRUPOS PROSTTICO

Componente no

aminoacdico que forma

parte de la estructura de

algunas enzimas y se halla

unido covalentemente

se separa de la enzima

despus de la reaccin

enzimtica

CLASIFICACIN

Lugar en la enzima donde

ocurre la catlisis

Molcula sobre la que acta

La enzima

Interaccin enzima sustrato:

Interacciones dbiles como enlaces de hidrgeno, interacciones hidrofbicas e

interacciones inicas

En el sitio activo los sustratos son acercados con cofactores, grupos prosteticos

El sitio activo protege el sustrato contra el agua y gnera un ambiente de polaridad,

hidrofobicidad y pH idelal

Una enzima aumenta la velocidad de reaccin y no modifica el equilibrio

de la reaccin

Explique los cuatro mecanismos de catlisis

utilizados por las enzimas: Proximidad,

Acido-bsica, Tensin y covalente

DIAGRAMA DE UNA REACCIN QUMICA

Estado basal: punto de partida: contribucin a la energa libre del sistema

Estado de transicin: momento molecular que permite la conversin a

producto o a sustrato

Energa de activacin: diferencia entre el nivel de energa del estado

basal y el estado de transicin

La catlisis aumenta las velocidades de reaccin disminuyendo la

energa de activacin

CINTICA ENZIMTICA

DETERMINA LA VELOCIDAD DE LA REACCIN Y

EL MODO EN QUE ESTA CAMBIA EN RESPUESTA

A LOS PARMETROS EXPERIMENTALES

Km= Concentracin del sustrato a la que la velocidad de la

reaccin es la mitad de la velocidad mxima (Vmx).

Vi = Velocidad inicial

S= sustrato

LA CONCENTRACIN DEL SUSTRATO AFECTA

LA REACCIN CATALIZADA POR LA ENZIMA

Estado pre-estacionario: La enzima se mezcla con

el sustrato [ES]

Ecuacin de Michaelis-Menten

La constante Km refleja la concentracin del

sustrato a la cual Vi corresponde a la mitad de la

velocidad alcanzada por una concentracin

particular de enzima

GRFICO DE LINEWEAVER-BURK

Linearizacin de la ecuacin de Michaelis Menten

Proporciona una muy buena ilustracin de las inhibiciones

competitivas y no competitivas

FACTORES QUE AFECTAN LA

ACTIVIDAD ENZIMATICA

pH

Algunas cadenas laterales de

aminocidos pueden actuar como

cidos o bases dbiles

Temperatura

La mayora de las enzimas

funcionan a una temperatura

aproximada a los 37C

Temperaturas mayores >37C

pueden causar la

desnaturalizacin de las enzimas

MECANISMOS DE INHIBICIN

ENZIMTICA

Inhibidor enzimtico: compuesto que disminuye

la velocidad de la reaccin al unirse a la enzima

Inhibicin reversible: No se une de manera

covalente

Inhibicin competitiva

Inhibicin acompetitiva

Inhibicin no competitiva

Inhibicin irreversible:

Se combinan o destruyen la enzima

Inhibicin covalente: Establece enlaces muy estables

Enzyme Inhibition (Mechanism)

I

I

S

S

S I

I

I II

S

Competitive Non-competitive Uncompetitive

E

E

Different site Compete for

active site Inhibitor

Substrate

Ca

rto

on

Gu

ide

E

quat

ion

and

Des

crip

tion

[I] binds to free [E] only,

and competes with [S];

increasing [S] overcomes

Inhibition by [I].

[I] binds to free [E] or [ES]

complex; Increasing [S] can

not overcome [I] inhibition.

[I] binds to [ES] complex

only, increasing [S] favors

the inhibition by [I].

E + S ES E + P

+ I

EI

E + S ES E + P

+ + I I

EI + S EIS

E + S ES E + P

+ I

EIS

E

I

S

Juang RH (2004) BCbasics TOMADO DE : http://juang.bst.ntu.edu.tw/BCbasics/Animation.htm

Km

Enzyme Inhibition (Plots)

I II Competitive Non-competitive Uncompetitive

D

ire

ct P

lots

D

ou

ble

Re

cip

roca

l

Vmax Vmax

Km Km [S], mM

vo

[S], mM

vo

I I

Km [S], mM

Vmax

I

Km

Vmax Vmax

Vmax unchanged Km increased

Vmax decreased Km unchanged

Both Vmax & Km decreased

I

1/[S] 1/Km

1/vo

1/ Vmax

I

Two parallel lines

I

Intersect at X axis

1/vo

1/ Vmax

1/[S] 1/Km 1/[S] 1/Km

1/ Vmax

1/vo

Intersect at Y axis

= Km

Juang RH (2004) BCbasics TOMADO DE : http://juang.bst.ntu.edu.tw/BCbasics/Animation.htm

INHIBICIN IRREVERSIBLE

INACTIVADORES SUICIDAS

Reaccin de la quimotripsina con diisopropilfluorofosfato (DFP)

Utilizados en el diseo racional de frmacos

cido acetilsalislico: acetilacion covalente en el

sitio activo de la ciclooxigenasa

INHIBICIN IRREVERSIBLE

REGULACIN ENZIMTICA

Las enzimas pueden mostrar una actividad

cataltica mayor o menor en respuesta a ciertas

seales

Activacin e inhibicin alostrica

Fosforilacin o modificaciones covalentes

ENZIMAS

ALOSTRICOS

Activadores o inhibidores

alostricos se unen al sitio

alostrico y causan un

cambio conformacional

que afecta la afinidad de la

enzima

Unin reversible

No covalente

T

T

R

T

[S]

vo

Mechanism and Example of Allosteric Effect

SS

R

R

SS

R

S

A

I

T[S]

vo

[S]

vo

(+)

(-) X X

X

R = Relax

(active)

T = Tense

(inactive)

Allosteric site

Homotropic

(+)

Concerted

Heterotropic

(+)

Sequential

Heterotropic

(-)

Concerted

Allosteric site

Kinetics Cooperation Models

(-)

(+)

(+)

Juang RH (2004) BCbasics TOMADO DE : http://juang.bst.ntu.edu.tw/BCbasics/Animation.htm

http://www.oocities.org/pelabzen/regenz.html

FOSFORILACIN

Proteinas quinasas: unin de grupo fosforilo a

residuos aminoacidicos

Proteina fosfatasa: eliminacin de grupo

fosforilo

La fosforilacin tiene efectos importantes en la

conformacin de la protena y en la fijacin del

sustrato y la catlisis

REGULACIN DE LA ACTIVIDAD

GLICONEGO FOSFORILASA