ENZIMASENZIMAS

ENZIMASENZIMASCATALISISCATALISIS

Mecanismo catalítico:Mecanismo catalítico: Es un conjunto de pasos en una reacción química Es un conjunto de pasos en una reacción química

mediante el cual un sustrato se transforma en productomediante el cual un sustrato se transforma en producto Factores que contribuyen a la catálisis enzimático:Factores que contribuyen a la catálisis enzimático:

A.A. Efectos de la proximidad y tensiónEfectos de la proximidad y tensiónB.B. Efectos electrostáticasEfectos electrostáticasC.C. Catálisis ácido básicaCatálisis ácido básicaD.D. Catálisis covalenteCatálisis covalente

ENZIMASENZIMASCATALISISCATALISIS

EFECTO DE LA PROXIMIDAD Y TENSIONEFECTO DE LA PROXIMIDAD Y TENSION

La reacción bioquímica se da porque el sustrato de acerca a La reacción bioquímica se da porque el sustrato de acerca a los grupos funcionales catalíticos ( grupos de las cadenas los grupos funcionales catalíticos ( grupos de las cadenas laterales) dentro del lugar activolaterales) dentro del lugar activo

Cambio en la conformación enzimáticoCambio en la conformación enzimático

Formación de un complejo ( ES ) tensadoFormación de un complejo ( ES ) tensado

La tensión lleva al complejo ( ES ) al estado de transiciónLa tensión lleva al complejo ( ES ) al estado de transición

Entre mas fuerte puede unir el lugar activo al sustrato en su Entre mas fuerte puede unir el lugar activo al sustrato en su estado de transición mayor es la velocidad de reacción estado de transición mayor es la velocidad de reacción intramolecularintramolecular

ENZIMASENZIMASCATALISISCATALISIS

EFECTOS ELECTROSTATICOSEFECTOS ELECTROSTATICOS La distribución de la carga en el lugar La distribución de la carga en el lugar

activo relativamente anhidra, puede influir activo relativamente anhidra, puede influir sobre la reactividad química del sustratosobre la reactividad química del sustrato

En la catálisis contribuyen las En la catálisis contribuyen las interacciones electrostáticas débilesinteracciones electrostáticas débiles

La unión mas eficaz del sustrato La unión mas eficaz del sustrato disminuye la energía libre del estado de disminuye la energía libre del estado de transición , lo que acelera la reaccióntransición , lo que acelera la reacción

ENZIMAS ENZIMAS CATALISISCATALISIS

CATALISIS ACIDO BASICACATALISIS ACIDO BASICA Los lugares activos de las enzimas contienen Los lugares activos de las enzimas contienen

grupos de las cadenas laterales que actúan grupos de las cadenas laterales que actúan como donadores o aceptadores de protonescomo donadores o aceptadores de protones

Los grupos químicos pueden hacerse mas Los grupos químicos pueden hacerse mas reactivos añadiendo o eliminando un protónreactivos añadiendo o eliminando un protón

La transferencia de protones es una La transferencia de protones es una característica común de las recciones característica común de las recciones químicasquímicas

ENZIMASENZIMASCATALISISCATALISIS

CATALISIS COVALENTECATALISIS COVALENTE La formación de un enlace covalente inestable con La formación de un enlace covalente inestable con

el sustrato por la presencia de un grupo nucleofilo el sustrato por la presencia de un grupo nucleofilo (aniones o especies neutras con pares electrónicos (aniones o especies neutras con pares electrónicos no enlazantes) de una cadena lateral en un no enlazantes) de una cadena lateral en un enzimaenzima

A.A. Serinas proteasas ;utilizan el grupo – CH2-OH, de Serinas proteasas ;utilizan el grupo – CH2-OH, de la cadena de la serina como nucleofilo para la cadena de la serina como nucleofilo para hidrolizar enlaces peptidicoshidrolizar enlaces peptidicos

B.B. El grupo sulfihidro de la cisteinaEl grupo sulfihidro de la cisteinaC.C. Los grupos carboxilato de aspartato y glutamatoLos grupos carboxilato de aspartato y glutamatoD.D. El grupo imidazol de la histidina El grupo imidazol de la histidina

ENZIMASENZIMASINHIBICION ENZIMATICAINHIBICION ENZIMATICA

Inhibidores : moléculas que reducen la Inhibidores : moléculas que reducen la actividad de una enzimaactividad de una enzimaImportancia:Importancia:

A.A. Medio importante para regular las rutas Medio importante para regular las rutas metabólicasmetabólicas

B.B. Numerosos tratamientos clínicos; fármacos Numerosos tratamientos clínicos; fármacos o antibióticos, tratamientos para el SIDAo antibióticos, tratamientos para el SIDA

ENZIMASENZIMASINHIBICION ENZIMATICAINHIBICION ENZIMATICA

Clasificación :según el sitio de acción Clasificación :según el sitio de acción en laen la

enzimaenzima

1.1. CompetitivosCompetitivos

2.2. AcompetitivosAcompetitivos

3.3. No competitivosNo competitivos

ENZIMASENZIMASINHIBIDORES COMPETITIVOSINHIBIDORES COMPETITIVOS

Análogos de sustrato; se Análogos de sustrato; se asemejan al sustrato en su asemejan al sustrato en su estructuraestructura

Se unen reversiblemente a Se unen reversiblemente a la enzima libre y no al la enzima libre y no al complejo EScomplejo ES

Forma un complejo enzima Forma un complejo enzima inhibidor (EI)inhibidor (EI)

El sustrato y el inhibidor El sustrato y el inhibidor compiten por el mismo compiten por el mismo lugar en la enzimalugar en la enzima

Disminuyen el numero de Disminuyen el numero de moléculas de enzima libre moléculas de enzima libre disponibles para enlazarse disponibles para enlazarse con el sustratocon el sustrato

ENZIMASENZIMASINHIBIDORES COMPETITIVOSINHIBIDORES COMPETITIVOS

El efecto inhibidor El efecto inhibidor puede invertirse puede invertirse aumentando la aumentando la concentración del concentración del sustratosustrato

Aumenta la Km de Aumenta la Km de la enzima y la enzima y mantiene la Vmax mantiene la Vmax inalterada inalterada

ENZIMAS ENZIMAS INHIBIDORES ACOMPETITIVOSINHIBIDORES ACOMPETITIVOS

El inhibidor solo se une al El inhibidor solo se une al complejo enzima-sustrato complejo enzima-sustrato ( ES) y no a la enzima libre( ES) y no a la enzima libre

La adición de mas sustrato a La adición de mas sustrato a la reacción da lugar a un la reacción da lugar a un aumento de la velocidad de la aumento de la velocidad de la reacción pero no hasta el reacción pero no hasta el grado que se observa en la grado que se observa en la reacción sin inhibirreacción sin inhibir

En los que las enzimas unen En los que las enzimas unen mas de un sustratomas de un sustrato

Se modifican tanto la Km y Se modifican tanto la Km y Vmax Vmax

ENZIMASENZIMASINHIBIDORES NO INHIBIDORES NO COMPETITIVOSCOMPETITIVOS

El inhibidor puede unirse tanto a El inhibidor puede unirse tanto a la enzima como al complejo la enzima como al complejo enzima-sustrato (inhibición no enzima-sustrato (inhibición no competitiva)competitiva)

El inhibidor se une a un lugar El inhibidor se une a un lugar diferente del lugar activodiferente del lugar activo

Ocasina modificación en la Ocasina modificación en la conformación de la enzima que conformación de la enzima que impide la formación del productoimpide la formación del producto

No afectan a la unión del sustrato No afectan a la unión del sustrato

Formación de complejos EI, ES, Formación de complejos EI, ES, EISEIS

Disminuye la Vmax y aumenta la Disminuye la Vmax y aumenta la KmKm

ENZIMASENZIMASINHIBICION ENZIMATICAINHIBICION ENZIMATICA

A.A. Reversible:Reversible:

El inhibidor puede disociarse de la enzima debido El inhibidor puede disociarse de la enzima debido a que se une mediante enlaces no covalentesa que se une mediante enlaces no covalentes

B.B. Irreversible:Irreversible:

Los inhibidores se unen covalentemente a la Los inhibidores se unen covalentemente a la enzima enzima

( a la cadena lateral del lugar activo)(enzimas ( a la cadena lateral del lugar activo)(enzimas con grupos silfihidros libres)con grupos silfihidros libres)

ENZIMASENZIMASCATALISISCATALISIS

EFECTO DE LA TEMPERATURAEFECTO DE LA TEMPERATURA Cuanto mayor es la Cuanto mayor es la

temperatura mayor es la temperatura mayor es la velocidad de reacciónvelocidad de reacción

Mas moléculas con la energía Mas moléculas con la energía suficiente para entrar en el suficiente para entrar en el estado de transiciónestado de transición

Cada enzima tiene una Cada enzima tiene una temperatura optima a la que temperatura optima a la que actúa en su máxima eficaciaactúa en su máxima eficacia

Temperatura cerca de la Temperatura cerca de la temperatura normal del temperatura normal del organismo ( 37°c)organismo ( 37°c)

ENZIMASENZIMASCATALISISCATALISIS

EFECTO DEL PHEFECTO DEL PH

Formas como la concentración de Formas como la concentración de iones hidrogeno afecta la actividad iones hidrogeno afecta la actividad enzimático:enzimático:

1.1. Afectar la ionización de los grupos Afectar la ionización de los grupos del lugar activo ( alterar el estado del lugar activo ( alterar el estado iónico)iónico)

2.2. Si el sustrato tiene un grupo Si el sustrato tiene un grupo ionizable se puede afectar la ionizable se puede afectar la actividad enzimáticoactividad enzimático

3.3. Los cambios en los grupos ionizables Los cambios en los grupos ionizables puede alterar la estructura terciaria puede alterar la estructura terciaria de la enzimade la enzima

PH OPTIMO: EL VALOR DE PH AL QUE PH OPTIMO: EL VALOR DE PH AL QUE LA ACTIVIDAD DE UNA ENZIMA ES LA ACTIVIDAD DE UNA ENZIMA ES MAXIMAMAXIMA

ENZIMAS ENZIMAS REGULACION ENZIMATICAREGULACION ENZIMATICA

Regulación de rutas bioquímicas o Regulación de rutas bioquímicas o metabólicas metabólicas

razones ;razones ;

1.1. Mantenimiento de un estado ordenadoMantenimiento de un estado ordenado

2.2. Conservación de la energíaConservación de la energía

3.3. Respuesta a las variaciones ambientalesRespuesta a las variaciones ambientales

ENZIMASENZIMASREGULACION ENZIMATICAREGULACION ENZIMATICA

A.A. Control genéticoControl genético

B.B. Modificación covalenteModificación covalente

C.C. Regulación alostericaRegulación alosterica

A.A. compartimelizacioncompartimelizacion

ENZIMASENZIMASREGULACION DE LAS RUTAS BIOQUIMICAREGULACION DE LAS RUTAS BIOQUIMICA

CONTROL GENETICOCONTROL GENETICO

1.1. Inducción enzimático Inducción enzimático Permite a la célula responder eficazmente sintetizando Permite a la célula responder eficazmente sintetizando

enzimas como respuesta a las variaciones de las enzimas como respuesta a las variaciones de las necesidades metabólicasnecesidades metabólicas

2.2. Represión enzimáticoRepresión enzimático

El producto final de una ruta metabólica puede inhibir la El producto final de una ruta metabólica puede inhibir la síntesis de una enzima clave de la rutasíntesis de una enzima clave de la ruta

ENZIMASENZIMASREGULACION ENZIMATICAREGULACION ENZIMATICA

MODIFICACION COVALENTEMODIFICACION COVALENTE

1.1. Regulación de la enzima por la ínterconversión reversible Regulación de la enzima por la ínterconversión reversible entre sus formas activa e inactiva ( modificaciones entre sus formas activa e inactiva ( modificaciones covalentes)covalentes)

a)a) Adición de un grupo fosfatoAdición de un grupo fosfatob)b) MetilaciónMetilaciónc)c) AcetilaciónAcetilaciónd)d) Nuclotidacion (adición covalente de nucleótidos)Nuclotidacion (adición covalente de nucleótidos)

2.2. Síntesis y almacenamiento de la enzima en forma de Síntesis y almacenamiento de la enzima en forma de precursores inactivos (proenzimas o zimogenos). Se precursores inactivos (proenzimas o zimogenos). Se convierten en enzimas activas por la rotura irreversible convierten en enzimas activas por la rotura irreversible de uno o varios enlaces peptídicosde uno o varios enlaces peptídicos

ENZIMAS ENZIMAS ALOSTERISMOALOSTERISMO

Alosterismo: Alosterismo:

el control de la función proteica mediante la el control de la función proteica mediante la unión de ligándosunión de ligándos

Transiciones alostericas:Transiciones alostericas:

cambios conformacionales inducidos por un cambios conformacionales inducidos por un ligando a la proteína( efectores o ligando a la proteína( efectores o moduladores) lo cual altera su afinidad por moduladores) lo cual altera su afinidad por otros ligándos otros ligándos

ENZIMASENZIMASENZIMAS ALOSTERICASENZIMAS ALOSTERICAS

Son proteínas con Son proteínas con varias subunidadesvarias subunidades

La unión de el sustrato La unión de el sustrato a un protomero en a un protomero en una enzima alosterica una enzima alosterica afecta las propiedades afecta las propiedades de unión de los de unión de los protomeros protomeros adyacentesadyacentes

La curva de unión es La curva de unión es sigmoideasigmoidea

ENZIMASENZIMASREGULACION DE LAS RUTASREGULACION DE LAS RUTAS BIOQUIMICASBIOQUIMICAS

REGULACION ALOSTERICAREGULACION ALOSTERICA La unión de un efector a una enzima alosterica puede aumentar o La unión de un efector a una enzima alosterica puede aumentar o

disminuir la unión del sustrato a esa enzima ( sito alosterico o regulador)disminuir la unión del sustrato a esa enzima ( sito alosterico o regulador)

Formas:Formas:A.A. Alosterismo homotrópico (cooperatividad)Alosterismo homotrópico (cooperatividad) cuando los ligándos son idénticos( la unión de un sustrato influye sobre cuando los ligándos son idénticos( la unión de un sustrato influye sobre

la unión de otra molécula de sustrato)la unión de otra molécula de sustrato)B.B. Alosterismo heterotrópicoAlosterismo heterotrópico los ligándos moduladores son diferentes al sustratolos ligándos moduladores son diferentes al sustrato

Puede ser:Puede ser:

Retroinhibicion negativa:Retroinhibicion negativa: un proceso en el que el producto de una ruta inhibe la actividad de la un proceso en el que el producto de una ruta inhibe la actividad de la

enzima que marca el ritmo de la rutaenzima que marca el ritmo de la ruta Cooperatividad positiva:Cooperatividad positiva: el primer ligando aumenta la unión de otro ligandoel primer ligando aumenta la unión de otro ligando

ENZIMASENZIMASREGULACION DE RUTAS BIOQUIMICASREGULACION DE RUTAS BIOQUIMICAS

COMPARTIMENTALIZACIONCOMPARTIMENTALIZACION

La separación espacial de enzimas, La separación espacial de enzimas, sustratos y moléculas reguladoras en sustratos y moléculas reguladoras en diferentes regiones o diferentes regiones o compartimientoscompartimientos

Se utilizan los recursos escasos de las Se utilizan los recursos escasos de las células eficazmentecélulas eficazmente

ENZIMASENZIMASCOMPARTIMENTALIZACION COMPARTIMENTALIZACION

1.1. Asociación de moléculas enzimáticos en Asociación de moléculas enzimáticos en complejos multiproteicos( maquinas complejos multiproteicos( maquinas moleculares), cada tipo realiza una tarea moleculares), cada tipo realiza una tarea biológicabiológica

2.2. Compartimientos rodeados por membranas Compartimientos rodeados por membranas semipermeables ( separación de las rutas semipermeables ( separación de las rutas bioquímicas en organelos rodeados por bioquímicas en organelos rodeados por membranas)membranas)

3.3. Creación de micro ambientes especiales dentro Creación de micro ambientes especiales dentro de los organelos( lisosomas)de los organelos( lisosomas)