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ENZIMAS
ENZIMAS
CATALISIS
Mecanismo catalítico:
Es un conjunto de pasos en una reacción química mediante el cual
un sustrato se transforma en producto
Factores que contribuyen a la catálisis enzimático:
A.
B.
C.
D.
Efectos de la proximidad y tensión
Efectos electrostáticas
Catálisis ácido básica
Catálisis covalente
ENZIMAS
CATALISIS
EFECTO DE LA PROXIMIDAD Y TENSION

La reacción bioquímica se da porque el sustrato de acerca a los
grupos funcionales catalíticos ( grupos de las cadenas laterales)
dentro del lugar activo

Cambio en la conformación enzimático

Formación de un complejo ( ES ) tensado

La tensión lleva al complejo ( ES ) al estado de transición

Entre mas fuerte puede unir el lugar activo al sustrato en su estado
de transición mayor es la velocidad de reacción intramolecular
ENZIMAS
CATALISIS
EFECTOS ELECTROSTATICOS



La distribución de la carga en el lugar activo
relativamente anhidra, puede influir sobre la
reactividad química del sustrato
En la catálisis contribuyen las interacciones
electrostáticas débiles
La unión mas eficaz del sustrato disminuye la
energía libre del estado de transición , lo que
acelera la reacción
ENZIMAS
CATALISIS
CATALISIS ACIDO BASICA



Los lugares activos de las enzimas contienen
grupos de las cadenas laterales que actúan
como donadores o aceptadores de protones
Los grupos químicos pueden hacerse mas
reactivos añadiendo o eliminando un protón
La transferencia de protones es una
característica común de las recciones químicas
ENZIMAS
CATALISIS
CATALISIS COVALENTE

A.
B.
C.
D.
La formación de un enlace covalente inestable con el
sustrato por la presencia de un grupo nucleofilo
(aniones o especies neutras con pares electrónicos no
enlazantes) de una cadena lateral en un enzima
Serinas proteasas ;utilizan el grupo – CH2-OH, de la
cadena de la serina como nucleofilo para hidrolizar
enlaces peptidicos
El grupo sulfihidro de la cisteina
Los grupos carboxilato de aspartato y glutamato
El grupo imidazol de la histidina
ENZIMAS
INHIBICION ENZIMATICA
Inhibidores : moléculas que reducen la
actividad de una enzima
Importancia:
A.
B.
Medio importante para regular las rutas
metabólicas
Numerosos tratamientos clínicos; fármacos o
antibióticos, tratamientos para el SIDA
ENZIMAS
INHIBICION ENZIMATICA
Clasificación :según el sitio de acción en la
enzima
1.
2.
3.
Competitivos
Acompetitivos
No competitivos
ENZIMAS
INHIBIDORES COMPETITIVOS





Análogos de sustrato; se
asemejan al sustrato en su
estructura
Se unen reversiblemente a la
enzima libre y no al complejo
ES
Forma un complejo enzima
inhibidor (EI)
El sustrato y el inhibidor
compiten por el mismo lugar
en la enzima
Disminuyen el numero de
moléculas de enzima libre
disponibles para enlazarse con
el sustrato
ENZIMAS
INHIBIDORES COMPETITIVOS


El efecto inhibidor
puede invertirse
aumentando la
concentración del
sustrato
Aumenta la Km de la
enzima y mantiene la
Vmax inalterada
ENZIMAS
INHIBIDORES ACOMPETITIVOS


El inhibidor solo se une al
complejo enzima-sustrato ( ES) y
no a la enzima libre
La adición de mas sustrato a la
reacción da lugar a un aumento
de la velocidad de la reacción pero
no hasta el grado que se observa
en la reacción sin inhibir

En los que las enzimas unen mas
de un sustrato

Se modifican tanto la Km y Vmax
ENZIMAS
INHIBIDORES NO COMPETITIVOS



El inhibidor puede unirse tanto a la
enzima como al complejo enzimasustrato (inhibición no competitiva)
El inhibidor se une a un lugar diferente
del lugar activo
Ocasina modificación en la
conformación de la enzima que impide
la formación del producto

No afectan a la unión del sustrato

Formación de complejos EI, ES, EIS

Disminuye la Vmax y aumenta la Km
ENZIMAS
INHIBICION ENZIMATICA
A.
Reversible:
El inhibidor puede disociarse de la enzima debido a que
se une mediante enlaces no covalentes
B.
Irreversible:
Los inhibidores se unen covalentemente a la enzima
( a la cadena lateral del lugar activo)(enzimas con
grupos silfihidros libres)
ENZIMAS
CATALISIS
EFECTO DE LA TEMPERATURA




Cuanto mayor es la temperatura
mayor es la velocidad de reacción
Mas moléculas con la energía
suficiente para entrar en el estado
de transición
Cada enzima tiene una
temperatura optima a la que
actúa en su máxima eficacia
Temperatura cerca de la
temperatura normal del organismo
( 37°c)
ENZIMAS
CATALISIS
EFECTO DEL PH
Formas como la concentración de iones
hidrogeno afecta la actividad enzimático:
1.
2.
3.
Afectar la ionización de los grupos del
lugar activo ( alterar el estado iónico)
Si el sustrato tiene un grupo ionizable se
puede afectar la actividad enzimático
Los cambios en los grupos ionizables
puede alterar la estructura terciaria de la
enzima
PH OPTIMO: EL VALOR DE PH AL QUE LA
ACTIVIDAD DE UNA ENZIMA ES MAXIMA
ENZIMAS
REGULACION ENZIMATICA
Regulación de rutas bioquímicas o metabólicas
razones ;
1.
2.
3.
Mantenimiento de un estado ordenado
Conservación de la energía
Respuesta a las variaciones ambientales
ENZIMAS
REGULACION ENZIMATICA
A.
Control genético
B.
Modificación covalente
C.
Regulación alosterica
A.
compartimelizacion
ENZIMAS
REGULACION DE LAS RUTAS BIOQUIMICA
CONTROL GENETICO
1.
Inducción enzimático
Permite a la célula responder eficazmente sintetizando enzimas
como respuesta a las variaciones de las necesidades metabólicas
2.
Represión enzimático
El producto final de una ruta metabólica puede inhibir la síntesis
de una enzima clave de la ruta
ENZIMAS
REGULACION ENZIMATICA
MODIFICACION COVALENTE
1.
a)
b)
c)
d)
2.
Regulación de la enzima por la ínterconversión reversible entre
sus formas activa e inactiva ( modificaciones covalentes)
Adición de un grupo fosfato
Metilación
Acetilación
Nuclotidacion (adición covalente de nucleótidos)
Síntesis y almacenamiento de la enzima en forma de precursores
inactivos (proenzimas o zimogenos). Se convierten en enzimas
activas por la rotura irreversible de uno o varios enlaces
peptídicos
ENZIMAS
ALOSTERISMO
Alosterismo:
el control de la función proteica mediante la
unión de ligándos
Transiciones alostericas:
cambios conformacionales inducidos por un
ligando a la proteína( efectores o moduladores)
lo cual altera su afinidad por otros ligándos
ENZIMAS
ENZIMAS ALOSTERICAS



Son proteínas con varias
subunidades
La unión de el sustrato a
un protomero en una
enzima alosterica afecta
las propiedades de unión
de los protomeros
adyacentes
La curva de unión es
sigmoidea
ENZIMAS
REGULACION DE LAS RUTAS BIOQUIMICAS
REGULACION ALOSTERICA

La unión de un efector a una enzima alosterica puede aumentar o disminuir la
unión del sustrato a esa enzima ( sito alosterico o regulador)
Formas:
A.
Alosterismo homotrópico (cooperatividad)
cuando los ligándos son idénticos( la unión de un sustrato influye sobre la unión
de otra molécula de sustrato)
B.
Alosterismo heterotrópico
los ligándos moduladores son diferentes al sustrato
Puede ser:


Retroinhibicion negativa:
un proceso en el que el producto de una ruta inhibe la actividad de la enzima que
marca el ritmo de la ruta
Cooperatividad positiva:
el primer ligando aumenta la unión de otro ligando
ENZIMAS
REGULACION DE RUTAS BIOQUIMICAS
COMPARTIMENTALIZACION


La separación espacial de enzimas,
sustratos y moléculas reguladoras en
diferentes regiones o compartimientos
Se utilizan los recursos escasos de las
células eficazmente
ENZIMAS
COMPARTIMENTALIZACION
1.
2.
3.
Asociación de moléculas enzimáticos en complejos
multiproteicos( maquinas moleculares), cada tipo
realiza una tarea biológica
Compartimientos rodeados por membranas
semipermeables ( separación de las rutas bioquímicas
en organelos rodeados por membranas)
Creación de micro ambientes especiales dentro de los
organelos( lisosomas)