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ENZIMAS

Son proteínas que actúan como catalizadores:

• Modificando la velocidad de la reacción que catalizan

• Rebajando la energía de activación de la reacción que regulan.

ENZIMAS

B) CON ENZIMAS

ENZIMAS

Con enzimas(línea discontinua)

Sin enzimas

ENZIMAS: PROPIEDADES DE LAS REACCIONES

ENZIMÁTICAS• EFICACIA DE LA CATÁLISIS

• Son los catalizadores más potentes: actúan en concentraciones muy pequeñas

• La velocidad de catálisis es muy alta (108-1020 veces que sin enzimas)

• El rendimiento es muy alto

• Las condiciones de reacción son suaves (fisiológicas)

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ENZIMAS: PROPIEDADES DE LAS REACCIONES

ENZIMÁTICAS• EFICACIA DE LA CATÁLISIS• ESPECIFICIDAD Puede ser:

• Absoluta o de sustrato. (v.g. ureasa)

• Relativa o de reacción

• Estereospecificidad (v.g. D-aminooxidasas)

• De grupo (v.g. hexoquinasas)

• De clase (v.g. estearasas)

ENZIMAS: PROPIEDADES DE LAS REACCIONES

ENZIMÁTICAS• EFICACIA DE LA CATÁLISIS• ESPECIFICIDAD• REGULACIÓN

• REVERSIBILIDAD

• Mediante la cantidad de enzima , regulando la expresión génica (transcripción)

• Mediante el control de la actividad enzimática

Mecanismos de irreversibilidad:

- Salto energético grande

- Compartimentación celular de algún paso, lo que separa enzima y sustrato

• Nomenclatura histórica:– SUSTRATO + ACTIVIDAD + SUFIJO(asa)

(v.g. glucoquinasa)

– SUSTRATO + SUFIJO(asa)(v.g. ureasa)

– DONADOR + ACEPTOR + ACTIVIDAD + SUFIJO(asa)

(v.g. oxalacetilaminotransferasa)

• Nomenclatura IUB (1972): 6 grupos según la reacción catalizada

ENZIMASNomenclatura

1. OXIDORREDUCTASAS

ENZIMASNomenclatura

Sin transferencia de hidrógenos

• Regulan reacciones REDOX

• Existen dos tipos esenciales:

• Con transferencia de hidrógenos

• Sin transferencia de hidrógenos

Con transferencia de hidrógenos

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ENZIMASNomenclatura

2. TRANSFERASAS • Transfieren grupos funcionales 3. HIDROLASAS

ENZIMASNomenclatura

•Rotura de enlaces por medio de agua

4. LIASAS

ENZIMASNomenclatura

•Rotura o formación de moléculas sin intervención de agua.

•Suele producirse adición a dobles enlaces: C=C, C=O, C=N

5. ISOMERASAS

ENZIMASNomenclatura

Cambio de posición de grupos dentro de la molécula

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6. LIGASAS O SINTETASAS

ENZIMASNomenclatura

Formación de enlaces con rotura de ATP

Transformación del complejo E-S en E-P (enzima-productos)

Formación del complejo enzima-

sustrato

Liberación de los productos y de la

enzima

ENZIMASMecanismo de actuación

ENZIMASCinética enzimática

• Es la concentración de sustrato a la que la velocidad de reacción es la mitad de la velocidad máxima.

• Es una medida de la afinidad de la enzima por el sustrato:

KM alta � AFINIDAD baja

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ENZIMASCinética enzimática

¿Cómo calcular la velocidad máxima?

La velocidad enzimática aumenta con la T hasta un valor crítico en el que la proteína

se inactiva por desnaturalización

ENZIMASFactores que influyen en la actividad enzimática

• Moduladores ambientales– pH

Cada enzima tiene su pH óptimo de actuación

Temperatura

– σ La concentración salina puede llegar a precipitar una proteína e inactivarla

ENZIMASFactores que influyen en la actividad

enzimática• Moduladores ambientales• Cocatalizadores

Algunas enzimas requieren la presencia de una molécula no proteica para la catálisis: son las proteínas CONJUGADAS u HOLOENZIMAS

APOENZIMA: parte proteica

Según la complejidad de la porción no proteica:

• Cofactor

• Coenzima

• Grupo prostético

ENZIMASFactores que influyen en la actividad

enzimática• Moduladores ambientales• Cocatalizadores

• Activadores e Inhibidores– REGULACIÓN ALOSTÉRICA

La unión no covalente de una molécula a la enzima, en un sitio diferente del centro activo (sitio alostérico ) provoca un cambio conformacional que modifica la afinidad de la enzima por el sustrato.

El regulador alostérico puede ser activador o inhibidor

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ENZIMASFactores que influyen en la actividad

enzimática• Moduladores ambientales• Cocatalizadores

• Activadores e Inhibidores– REGULACIÓN ALOSTÉRICA

Las enzimas alostéricas son grandes, oligoméricas y su cinética no se ajusta a la curva de Michaelis-Menten, por presentar cooperativismo :

La unión del sustrato a un centro activo favorece la unión de más sustratos a los demás centros activos de las demás subunidades.

ENZIMASFactores que influyen en la actividad

enzimática• Moduladores ambientales• Cocatalizadores

• Activadores e Inhibidores– REGULACIÓN ALOSTÉRICA

TIPOS

ENZIMASFactores que influyen en la actividad

enzimática• Moduladores ambientales• Cocatalizadores

• Activadores e Inhibidores– REGULACIÓN NO ALOSTÉRICA (ISOSTÉRICA)

• El inhibidor o activador actúa sobre el centro activo.

• La enzima muestra una cinética de Michaelis-Menten, aunque alterada respecto de la gráfica normal.

• Puede ser:

• IRREVERSIBLE: si el enzima queda modificado covalentemente, alterando su estructura terciaria. Su reversión requiere la acción enzimática.

• REVERSIBLE: La inactivación no es permanente.

ENZIMASFactores que influyen en la actividad

enzimática

• INHIBICIÓN REVERSIBLE– La inactivación no es permanente.– Según su modo de actuación puede ser:

• Competitiva : se unen al centro activo del enzima

• Acompetitiva : se une al complejo E-S

• No competitiva : puede unirse a ambos

E + S E-S E-P

Ic IacInc

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ENZIMASFactores que influyen en la actividad enzimática

• INHIBICIÓN REVERSIBLE: CINÉTICA DE LA INHIBICIÓN

=Inc

=Iac

=Ic

KMaparente

PendienteVmaxTipo ENZIMASFactores que influyen en la actividad

enzimática• INHIBICIÓN MIXTA: SUSTRATOS SUICIDAS

E + I EI EI* E’ + I*1 2 3

1. El inhibidor se fija a la enzima

2. La acción catalítica de la enzima convierte al inhibidor I en una especie

altamente reactiva I*

3. I* modifica covalentemente a la enzima, inactivándola de forma definitiva

al igual que un inhibidor irreversible.

• Es un modo de regulación que consiste en la existencia de distintas formas moleculares de una misma enzima que presentan o muestran especificidad por el mismo sustrato y realizan la misma función .

• Su distribución varía con los tejidos y la localización subcelular , de forma que unas se encuentran en el citoplasma, otras en las mitocondrias, algunas en cloroplastos, etc.

• Se diferencian entre sí por su composición de aminoácidos, al estar codificadas por genes distintos (con un origen evolutivo común, por duplicación génica)

ENZIMASIsoenzimas

• La lactato deshidrogenasa cataliza la transformación de pirúvico a láctico, que se produce en condiciones de anoxia, dando lugar a una fermentación a partir de la glucosa.

ENZIMASIsoenzimas

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• Estas isoenzimas presentan carácterísticas cinéticas distintas. Está formada por 5 isoenzimas, con el mismo peso molecular, con una estructura tetramérica: combinaciones de 2 tipos de cadenas, M y H.

ENZIMASIsoenzimas

V máx pequeña

Especializado en el uso aeróbico del pirúvico. Sólo se emplea la ruta anaeróbica en emergencias.

KM piruvato alta (afinidad baja)H4

V máx alta

Tejido especializado en el uso anaeróbico de la glucosa con alta formación de lactato

KM piruvato baja (afinidad alta)M4

LDH-1 (H4): en corazón , músculos y eritrocitos. LDH-2 (H3M): en sistema retículoendotelial y leucocitos. LDH-3 (H2M2): en pulmones. LDH-4 (HM3): en riñones, placenta y páncreas. LDH-5 (M4): en hígado y músculo esquelético .

ENZIMASSistemas multienzimáticos

• Son asociaciones de enzimas que realizan funciones complementarias, actuando de modo secuencial, catalizando reacciones consecutivas: el producto de una reacción es el sustrato de la siguiente.

• La eficacia de la reacción aumenta, al favorecer el encuentro del enzima y el sustrato.

• Existen dos niveles de asociación:– Complejos multienzimáticos : existe unión covalente entre las

enzimas. Generalmente estas enzimas no funcionan fuera del complejo. Ej: sintetasa de ácidos grasos de levadura (7 enzimas)

– Asociación a membranas . Ej: cadena respiratoria en la membrana mitocondrial interna.