Enzimas UAN

ENZIMAS

MAURICIO MORENO

BOGOTA

2016

ENZIMAS

■La mayoría de las reaccionesquímicas requieren de la catálisis

en la mayoríamolécula decuya función,

de una enzima, quede los casos es unaproteína globular yes acelerar una reacción químicaespecífica ahorrando energía.

ENZIMAS

Son catalizadores muy potentes y eficaces■

■No llevan a cabo reacciones que seanenergéticamente desfavorables.

■No modifican el sentido de los equilibriosquímicos, sino que aceleran su consecución.

■•

ENZIMASPelícula

ENZIMAS

■

■

■

■

■

■

■

■

Proteínas(excepto las ribozimas)

Temperatura y pH optimos

Baja concentración

No se consumen

Alta eficiencia

No subproductos

Saturación

Especificidad

La molécula sobre la cual actúa unaenzima es llamada sustrato.

La enzima es específica para lareacción química y ella siempre seunirá por su sitio activo al sustratoformando el complejo enzima-sustrato.

■La sacarosa undisacarido que eshidrolizado por laenzima sacarasa yproduce fructosa yglucosa comoproductos.

TEORIA LLAVE-

CERRADURA

■El sitio activoes flexible yajusta suconformación ala molécula desustrato,(intimo ajuste)

Son moléculas orgánicas noproteicas que se unentemporalmente a la enzima cercadel sitio activo, su importanciacomo cofactor radica en que,algunas enzimas dependen desustancias adicionales de bajo pesomolecular para funcionar.

VITAMINAS

Esenciales

Alimentación

Hidrosolubles y liposolubles

Precursoras de las coenzimas.

B1, B2, B3, B6, B8. B9 etc

Vitamina C

Ej.Vitamina

CLASIFICACIÓN

■

■

■

■

■

■

1.

2.

3.

OXIDOREDUCTASAS

TRANSFERASAS

HIDROLASAS

4.LIASAS

5. ISOMERASAS

6.LIGASAS

1.OXIDOREDUCTASAS

OXIDOREDUCTASAS

■

■

■

■

■

Reaciones de oxidoreducción

Ejemplos:

Deshidrogenasas

Oxidadasas

Reductasas

de todo tipo

Peroxidasas■

■

■

Catalasas

Oxigenasas

Hidroxilasas

2.TRANSFERASAS

TRANSFERASAS

■ Transferencia de grupos de átomos intacto de unamolécula donante a

Ejemplos:

Transaldolasas

Cetolasas

Acetiltransferasas

una aceptora■

■

■

■

■

■

■

■

Glucosiltransferasas

Metiltransferasas

Quinasas

Fosforiltransferasas

3.HIDROLASAS

HIDROLASAS

■

■

■

■

■

■

■

■

■

■

Rompimiento

Ejemplos:

Esterasas

Glucosidasas

Peptidasas

Proteasas

Fosfatasas

Tiolasas

Amidasas

Desamidasas

hidrolítico de enlaces

4.LIASAS.

LIASAS

■ Rompimiento de C-C, C-O, C-N y otros enlaces

por medios distintos

Descarboxilasas

Aldoliasas

Cetoliasas

Hidroliasas

Deshidroliasas

Liasas

a la hidrólisis y la oxidación

■

■

■

■

■

■

5.ISOMERASAS

ISOMERASAS

■ Interconversión de diversos isómeros,

trans, L en D, aldehído en cetona

Racemasas

Cis-trans isomerasas

Oxidoreductasas intramoleculares

Transferasas intramoleculares

Epimerasas

Isomerasas

por cis en

■

■

■

■

■

■

6. LIGASAS

LIGASAS

■Formación de enlaces debido a lacondensación de sustancias diferentes

■Síntesis a expensasalta energía

Formación:C-O

C-S

C-N

C-C

de enlaces fosfato de

■

FACTORES

ACTIVIDAD

AFECTAN LA

ENZIMATICA

■Temperatura

20

0

Acti

vid

ad

en

zim

ati

ca

temperatura

15

10

5

5 10 25 37 45 55 65

tempe ra tura

FACTORES AFECTAN

ACTIVIDAD ENZIMATICA

■pHA

cti

vid

ad

en

zim

ati

ca

Actividad enzimatica vspH

20

15

10 Serie1

5

0

3 4 5 6 7 9 10 11 13

pH

Factores afectan actividad

enzimatica

Ac

tivid

ad

En

zim

ati

ca

Actividad Enzimaticavs

concentración deenzima

15

10

5

0

0 2 4 6

Concentración deenzima

Factores que afectan actividad

enzimatica

■Concentración de sustratoV

elo

cid

ad

de

la

rea

cc

ión

Grafica de Michaelis- Menten

15

10Serie1

5

0

Concentración del sustrato

Gráfica de Michaelis-Menten

Ecuación de Michaelis-Menten

Gráfica de Lineweaver-Burk

ACTIVIDAD ENZIMATICA

■Se define la unidad de actividad

enzimática (U) como la cantidad de enzima

que cataliza la conversión de 1 µmol de

sustrato en un minuto. La actividad

específica es el número de unidades de

enzima por miligramo de proteína (U/mg

prot).

■Katal: la cantidad de enzima que transforma

1 mol de sustrato

son 106 µmoles y

segundos, resulta

por segundo. Como 1 mol

1 minuto son 60

que 1 katal equivale a 60

x 106 U. Esta

forma que se

submúltiplos

unidad es muy grande, de

utilizan frecuentemente los

como el microkatal (µkat, 10-6

kat) o el nanokatal (nkat, 10-9 kat).

■Cuando se conoce el peso molecular del

enzima puro y el número de centros activos

por molécula de enzima, las medidas de

actividad enzimática permiten calcular el

número de recambio del enzima, o sea, el

número de reacciones elementales que

realiza el enzima por cada centro activo y

por unidad de tiempo.

■ Unidad Internacional= cantidad de enzima necesaria para

transformar un micromol de sustrato por minuto. 1 U= 1

μmol/min.

Actividad específica= AE= Unidades de enzima por mg prot.

totales= U/mg.

Actividad total= AT= Unidades totales de enzima en el

extracto= U.

Porcentaje de recuperación= (ATfinal/ATinicial) x 100.

Factor de purificación= AEfinal/AEinicial.

Número de recambio=

(μmoles de sustrato/min)/μmoles de enzima x sitios activos

■

■

■

■

■

■

Inhibidores

■Irreversibles

■

■

■

■

Reversibles

Competitivos

Nocompetitivos

Acompetitivos

Factores que afectan

enzimatica

actividad

■Presencia de activadores o inhibidores

Inhibición

competitiva

6

4

2

0

0 2 4 6 8-2

Concentración desustrato

Ve

loc

ida

dd

ela

rea

cc

ión

Factores que afectan

enzimatica

actividad

■Presencia de activadores o inhibidores

Velocidad

s in

inhibidor

Inhibicion competitiva

3

Velocidad

con

inhibidor

2

1

Lineal

(Velocida

d s in

inhibidor)Lineal

(Velocida

0

-2 0 2 4-1

1/s

1/v

Factores que afectan

enzimatica

actividad

■Presencia de activadores o inhibidores

con inhibidor

Ve

loc

idad

de

la

rea

cc

ión

Inhibicion nocompetitiva

0,6

0,4

0,2

0

0 10 20

concentración de sustrato

Velocidad

Logarítmica

Logarítmica

(Velocidad

Factores que afectan

enzimatica

actividad

■Presencia de activadores o inhibidores

Inhibicion no competitiva

15

10 1/V

1/V

Lineal

(1/V)

Lineal

(1/V)

5

0

-2 -1 0 1-5

-10

1/S

1/V

INHIBIDORES

ISOENZIMAS

■Lactato deshidrogenasa

M

M

M

M

M

M

M M

M

M H

H H H H

H H

H H

H

Mecanismos de regulación

enzimática■ I. Cambiando cantidad de enzima presente

■ II. Cambiando cantidad de sustratos,

productos, coenzimas etc

■ III.Alterando la eficacia catalítica de la enzima

I: Cantidad absoluta de enzima

■

■

■

Enzimas: constitutivas, inducibles, ausentes

Recambio enzimático: V síntesis/ V degrada

Síntesis: Inductores

Represores

Precursores inactivos

Degradación :Dependiente de ATP y

Ubiquitina

Independiente de ATP

■

II. Cambiando Concentración de

sustratos, productos,coenzimas

■1. Gráfica de Michaelis-Menten

■2. Cofactores

■3. Efectores alostéricos

positivos ( activadores)

negativos (inhibidores)

Ocurre en las enzimas que tienendos sitios de unión, el sitioactivo y el otro, para el efectoralosterico, yinactiva

así la hace activa o

Una forma de estas interaccionesla inhibición por Feed-back óforma de control biológico

■Concentración de enzima

Tipos de catálisis

• Catálisis ácido-base

• Catálisis covalente

• Catálisis por iones metálicos

• Catálisis ácido-base

Reacciones por transformación intermediarios cargados inestables por

captación o cesión deH•

A pH fisiológico [H•J y [OH·]bajas

Bajavelocidad

Enzimas donantes o aceptares de [H•J==---.....Aumentan velocidad --

·

Oen,en,I tdd ,.,_ 0.-,.ie."AI b�

fbt'ro(prot.on a�lor)

AmlAotitld

!'ffid�

R-<X>O-

..R-NUi

R-<lOOII

HII

Glu. Nlp

......

.....

Cy•

ft..&..NH

R-�R-SH

·1-'f'

R-c-s:

rn(c' 'ie 'c'N'II1

1

111

•

".....

Tyr

u oR-011

·-0--()1(

-o-

• Catálisis ácido-baseTriosa fosfato isomerasa

7tN

)

º�/o

º�

l o

yo

DHAP unida al

centro activo

�e/a:C)Glu 165

�Intermediario enedlol, se

forma por transferencia de un

protón de C2 al Glu 165 y un

protón de Hls 95 al carbonllo

G3P se une alcentro activo

E+ G3P. E· G3P E-enediol .-E· OHAP . E+ OHAP

II. Cambiando concentración de

sustratos, productos, cofactores

■ La regulación por retroacción ocurre

generalmente en el paso más temprano,

funcionalmente irreversible, que es

exclusivo para una serie biosintética

particular.

Efectos en la eficacia catalítica

■A todos los cambios que ocurren en la

actividad catalítica sin modificación

cantidad de enzima presente .

1. Inhibición

de la

2. Activación

Efectos en la eficacia catalítica

■1. Compartimentalización

Procesos independientes

Mecanismos de lanzadera

Complejos multienzimaticos

Modificación covalente

Enzimas interconvertibles

■

■

2.

3.

zimogenos

Enzimas y medicina

■ ■Enzima sérica Uso en el

diagnóstico

Infarto al miocardio

Hepatitis viral

Pancreatitis aguda

Degeneración

hepatolenticular ( E.

Wilson )

■Aminotransferasas

AST, GOT

Amilasa

ceruloplasmina

■

■

■ ■

■

■ ■CreatinfosfoquinasaCPK

Trastornos muscularese infarto del miocardio

Carcinoma metastásico de prost.

E. óseas, trastornos hepáticos obstructivos, Ictericia

E. hepáticas , Infarto al miocardio

■ ■FosfatasaACP

Fosfatasa

AP

ácida

■ ■alcalina

■■ g-glutamiltranspeptidasa

■ ■Lactato

deshidrogenasa

Lipasa

Infarto del miocardio,

anemia perniciosa

Pancreatitis aguda

Infiltración de grasa al

higado, Intox. alcoh.ag

,LDH

■

■

■

■Colinesterasa,CHE