Bioquimica5_enzimas1

8/18/2019 Bioquimica5_enzimas1

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ELENA GARRIDO

BIOQUÍMICA 5 7 HOJAS (

J.E.Feliu )

LEHNINGER . ANDERSON

Enzimas en el plasma

• INTRODUCCIÓN

Los enzimas son biocatalizao!es "ue acele!an las !eacciones el o!#anismo.

$ienen un #!an %oe! catal&tico' con !ecuencia mu su%e!io! al e los catalizao!es sint*ticos.

+osee un alto #!ao e es%eciicia !es%ecto a sus sust!atos' acele!an las !eacciones "u&micas el o!en

e ,- / ,-,0 1eces sin alte!a! el e"uilib!io e la !eacci2n' uncionan en soluciones acuosas en

coniciones mu sua1es e tem%e!atu!a %H. Los enzimas no se alte!an ni se consumen en las !eacciones

en las "ue inte!1ienen 3 se !e"uie!en en cantiaes mu %e"ue4as el !an#o e concent!aciones 5.

Los enzimas constituen una e las cla1es %a!a conoce! el moo e sob!e1i1i! %!olie!a! las

c*lulas. Actuano en secuencias o!#anizaas catalizan cientos e !eacciones consecuti1as en las !utasmetab2licas meiante las "ue se e#!aan nut!ientes' se conse!1a se t!anso!ma ene!#&a "u&mica se

ab!ican las mac!omol*culas biol2#icas a %a!ti! e %!ecu!so!es sencillos.

El estuio e los enzimas tambi*n tiene una im%o!tancia %!6ctica inmensa. En al#unas

ene!meaes' es%ecialmente en las "ue son #en*ticamente e!eables' %uee abe! una eiciencia' o

incluso una ausencia total' e uno o mas enzimas en los te8ios. E8em%los.

S&n!ome e Lesc/Nan ///// hipoxantina-guanina fosforribosil transferasa

Ene!mea e Gauce! ///// glucocerebrosiadsa

Ra"uitismo e%eniente e 1itamina D ///// 25-Hidroxicolecalciferol-1-hidroxilasa

Ene!mea e $a/Sacs ///// hexosaminidasa A

$ambi*n se %ueen %!ouci! situaciones ano!males %o! la acti1ia e9cesi1a e un enzima

es%ec&ico.

La meici2n e la acti1ia enzim6tica en el %lasma san#u&neo' e!it!ocitos' o muest!a e te8io es

im%o!tante en el ia#n2stico e ene!meaes.

A e9ce%ci2n e un %e"ue4o #!u%o e mol*culas e RNA catal&tico' toos los enzimas son

%!ote&nas. Su acti1ia catal&tica e%ene e la inte#!ia e su cono!maci2n %!oteica nati1a. Si se

esnatu!aliza o se isocia un enzima en subuniaes' o se escom%one en amino6cios %ie!e su

acti1ia catal&tica. As&' las est!uctu!as %!ima!ia' secuna!ia' te!cia!ia cuate!na!ia e las %!ote&nas

enzim6ticas son esenciales %a!a su acti1ia.

Al#unos enzimas !e"uie!en un com%onente "u&mico aicional llamao cofactor . Los coacto!es

%ueen se! : ;no o 1a!ios iones ino!#6nicos : Fe0


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oloca!bo9ilasa sintetasa

La cat6lisis enzim6tica e las !eacciones es esencial %a!a los sistemas 1i1os. La mao!&a e las

mol*culas biol2#icas son mu estables al %H neut!o' tem%e!atu!a sua1e ambiente acuoso %!esente en el

inte!io! e las c*lulas. 5ucas !eacciones comunes su%onen situaciones esa1o!ables o %oco %!obables

en el ambiente celula!. ;n enzima soluciona estos %!oblemas al %!o%o!ciona! un ambiente ent!o el cual

una !eacci2n ete!minaa es' ene!#*ticamente' m6s a1o!able. El !as#o istinti1o e una !eacci2ncatalizaa enzim6ticamente es "ue tiene lu#a! ent!o e los conines e una bolsa el enzima enominaa

sitio activo. La mol*cula i8aa en el sitio acti1o sob!e la "ue act@a el enzima se enomina sustrato.

E + S ES EP E + P E enzima. S sust!ato. + %!oucto

La ene!#&a e los sistemas biol2#icos se esc!ibe en unci2n e la ene!#&a lib!e' G. En su estao

basal ( o!ma estable ) cual"uie! mol*cula contiene una cantia ca!acte!&stica e ene!#&a lib!e. El

e"uilib!io ent!e S + !ele8a la ie!encia e ene!#&a lib!e e sus estaos basales. En el e8em%lo e la

i#u!a ,' la ene!#&a lib!e el estao basal e + es ine!io! al e S'' %o! lo "ue la 1a!iaci2n e ene!#&a lib!e

est6na! e la !eacci2n es ne#ati1a' con lo "ue el e"uilib!io a1o!ece a +. Este e"uilib!io no es aectao

%o! nin#@n catalizao!. No obstante el e"uilib!io a1o!able no inica "ue la con1e!si2n S + sea !6%ia.E9iste una ba!!e!a ene!#*tica ent!e S + "ue !e%!esenta la ene!#&a !e"ue!ia %a!a el alineamiento e los

#!u%os !eacti1os' o!maci2n e ca!#as inestables t!ansito!ias' !eo!enamiento e enlaces ot!as

t!anso!maciones "ue se !e"uie!en %a!a "ue la !eacci2n ten#a lu#a! en cual"uie!a e las os i!ecciones.

+a!a "ue aa !eacci2n las mol*culas an e su%e!a! esta ba!!e!a %o! lo "ue se eben lle1a! a un ni1el

ene!#*tico su%e!io!. El estado de transición es un momento molecula! u#az en el "ue acontecimientos

tales como !otu!a e enlace' o!maci2n e enlace esa!!ollo e ca!#a an lle#ao al %!eciso instante en

el "ue el cola%so a sust!ato o %!oucto es i#ualmente %!obable. La ie!encia ent!e los ni1eles e ene!#&a

el estao basal el estao e t!ansici2n se enomina energía de activación. La 1elocia e una

!eacci2n !ele8a esta ene!#&a e acti1aci2n' a una ene!#&a e acti1aci2n m6s ele1aa co!!es%one una

!eacci2n m6s lenta. Los enzimas meiante la cat6lisis isminuen la ene!#&a e acti1aci2n' e o!ma "ue

aumenta la 1elocia e !eacci2n.

Las ene!#&as e acti1aci2n son ba!!e!as ene!#*ticas %a!a las !eacciones "u&micas' estas ba!!e!as

son c!uciales %a!a la %!o%ia 1ia. La estabilia e una mol*cula aumenta con la altu!a e su ba!!e!a e

acti1aci2n. Sin tales ba!!e!as ene!#*ticas' las mol*culas com%le8as !e1e!ti!&an es%ont6neamente a o!mas

mas sencillas' no %o!&an e9isti! ni las est!uctu!as com%le8as altamente o!enaas ni los %!ocesos

metab2licos "ue tienen lu#a! en caa c*lula.

Los enzimas son es%ec&icos' isc!iminano 6cilmente ent!e sust!atos con est!uctu!as mu

simila!es : e8em%los e istinta es%eciicia :

He9o"uinasa : oso!ila la #lucosa' la manosa la !uctosa ( as& "ue no es es%ec&ico e un s2lo

sust!ato ).

Gluco"uinasa : oso!ila s2lo a la #lucosa.

Fosatasa alcalina : act@a sob!e cual"uie! este! os2!ico ( tiene es%eciicia e enlace ).

El %oe! catal&tico e los enzimas %!o1iene en @ltimo t*!mino e la ene!#&a lib!e emitia al

o!ma!se los m@lti%les enlaces *biles e inte!acciones "ue se %!oucen ent!e el enzima su sust!ato. Esta

ene!#&a e i8aci2n %!o%o!ciona tanto es%eciicia como cat6lisis. La es%eciicia se !eie!e a la

ca%acia e isc!imina! ent!e os sust!atos com%etiti1os.

• FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE LA REACCIÓNENZIMÁTICA ( CINÉTICA ) :

,./ Concentración de sustrato :

A concent!aciones e sust!ato !elati1amente ba8as' la 1elocia inicial aumenta casi linealmente

con el inc!emento en la concent!aci2n e sust!ato. A mao!es concent!aciones e sust!ato' la 1elocia0


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aumenta inc!ementos caa 1ez meno!es en !es%uesta a inc!ementos e concent!aci2n e sust!ato.

Finalmente se alcanza un %unto mas all6 el cual se an inc!ementos %e"ue4&simos e 1elocia con el

inc!emento e concent!aci2n e sust!ato. Esta meseta se enomina 1elocia m69ima. La #!6ica

co!!es%one a una h!"#$%&' #*',-&'#. La concent!aci2n e sust!ato a la "ue la 1elocia inicial es lamita e la m69ima es la constante e 5icaelis/ 5enten ( Bm ).;n e8em%lo e enzima con este

com%o!tamiento es la hexouinasa. ( i#u!a 0 )

+a!tieno e la i%2tesis b6sica e "ue el %aso limitante e 1elocia en las !eaccionesenzim6ticas es la escom%osici2n el com%le8o ES %a!a o!ma! el %!oucto el enzima lib!e' 5icaelis

5enten esa!!olla!on la si#uiente 2!mula :

Co 1elocia inicial

Co Cma9 S ? Bm < S Cma9 1elocia m69ima

S concent!aci2n

sust!ato

Cma9 ,- Bm

>uano la 1elocia inicial es la mita e la 1elocia m69ima' Bm S.

La ecuaci2n e 5icaelis/5enten se %uee t!anso!ma! al#eb!aicamente en o!mas m6s @tiles %a!a

!e%!esenta! los atos e9%e!imentales. ;na t!anso!maci2n com@n se euce sim%lemente tomano los

in1e!sos en ambos miemb!os e la ecuaci2n' esta es la ecuaci2n enominaa e Line!ea!/u!' "ue a

lu#a! a la #!6ica oble !ec&%!oca ( i#u!a ).

Los enzimas alost*!icos son a"uellos "ue uncionan a t!a1*s e la uni2n !e1e!sible' no co1alente'

e un metabolito !e#ulao! enominao moulao!. Estos enzimas muest!an una !elaci2n ent!e Co S

"ue iie!e el com%o!tamiento no!mal e 5icaelis/5enten : aun"ue se satu!a con el susut!ato cuano S

es suicientemente ele1aa' al#unos enzimas alost*!icos an lu#a! a una cu!1a e satu!aci2n .,/%0'' aie!encia e la o!ma i%e!b2lica e los enzimas no !e#ulao!es. En esta cu!1a se utiliza el s&mbolo S -' o

B -' %a!a !e%!esenta! la concent!aci2n e sust!ato "ue se necesita %a!a alcanza! la mita e la 1elocia

m69ima e la !eacci2n catalizaa %o! un enzima alost*!ico. En este ti%o e #!6icas' cuano la 1elocia

es a%!o9imaamente la mita e la m69ima' la 1a!iabilia e la 1elocia es mu #!ane ante

oscilaciones %e"ue4as e S. un e8em%lo e enzima al "ue co!!es%one esta #!6ica es la glucouinasa

( B -' 7m5 ).

0./ Concentración del en!ima :

La 1elocia e la !eacci2n aumenta cuano la concent!aci2n e enzima es mao!' isminue

cuano la concent!aci2n es meno! 3 sin emba!#o la Bm es ine%eniente e la concent!aci2n e enzima.

En una cin*tica i%e!b2lica' se %ueen istin#ui! os %a!tes en la #!6ica :

>in*tica e %!ime! o!en : co!!es%one a la %!ime!a %a!te one la 1elocia se!6 %!o%o!cional a S ' %o!"ue e9iste mao! cantia e enzima lib!e ( el enzima no est6 satu!ao )

>in*tica e o!en ce!o : cuano la 1elocia a es m69ima no 1a!&a aun"ue aumentemos

S 3 esto inica "ue too el enzima est6 1i!tualmente como com%le8o ES' el enzima se encuent!a satu!ao.

Al !ealiza! an6lisis enzim6ticos en el labo!ato!io es unamental "ue S sea suicientemente ele1aa

%a!a a1o!ece! la satu!aci2n enzim6tica' as& toas las !eacciones eben tene! cin*tica e o!en ce!o %a!a

%e!miti! una ete!minaci2n enzim6tica %!ecisa.

./ "emperatura :

/No!malmente los enzimas uncionan a 7 >

/El aumento e tem%e!atu!a a1o!ece las colisiones ent!e mol*culas el enzima t!aba8a me8o!./Si se !ealiza un aumento e ,- >' la 1elocia se multi%lica %o! os. >aa aumento e , >'

%!o1oca un aumento el ,- e la acti1ia enzim6tica' as& "ue es necesa!io cont!ola! los an6lisis

enzim6ticos %a!a e1ita! luctuaciones e tem%e!atu!a mao!es e , >.


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/A %a!ti! e K- > los enzimas se esnatu!alizan e8an e unciona!.

/;n enzima %uee so%o!ta! aumentos e tem%e!atu!a u!ante un b!e1e %e!ioo e tiem%o sin

esnatu!aliza!se.

K./ pH :

Los cambios e ionizaci2n e los enzimas o el sust!ato e9%lican los eectos el %H.Los enzimas tienen un %H 2%timo o un inte!1alo e %H en el "ue su acti1ia es m69ima' a 1alo!es

su%e!io!es o ine!io!es e %H la acti1ia isminue.

Los enzimas citos2licos act@an a %H 7'0/7' 3 los enzimas lisosomales act@an a %H 7'. Si

"ue!emos obtene! las %!o%ieaes !e#ulao!as e un enzima' t!aba8a!emos a %H isiol2#ico 3 si %o! el

cont!a!io lo "ue "ue!emos es saca! el m69imo !enimiento' t!aba8a!emos a %H 2%timo.

+a!a e1ita! "ue el %H 1a!&e consie!ablemente se a4aen soluciones amo!ti#uao!as al ete!mina!

la acti1ia enzim6tica en la muest!a.

./ #etabolitos reguladores :

/ $nhibidores :

>om%etiti1os : son %a!ecios a las mol*culas e sust!ato. Esta inibici2n se in1ie!teaumentano la concent!aci2n e sust!ato.

No com%etiti1os : se enlazan al enzima en un sitio istinto al sitio acti1o %!o1ocano un

cambio en la coni#u!aci2n e la est!uctu!a alte!ano el sitio acti1o' sin "ue *ste sea a !ece%ti1o. +uee

se! una inibici2n !e1e!sible ( uniones *biles ) o i!!e1e!sible ( enlaces co1alentes )

Sin com%etencia : el inibio! se une al com%le8o ES' as& se o!ma un com%le8o I/ES' al

aumenta! S se aumenta la inibici2n a "ue se o!man mas com%le8os a los cuales se une el inibio!.

/ Activadores :

Aumentan la 1elocia e la !eacci2n. En #ene!al son mol*culas o iones

%e"ue4os ( %o! e8em%lo iones met6licos ) "ue tienen ie!entes mecanismos e acci2n :

/ +!o%o!cionan un sitio acti1o elect!o%ositi1o "ue at!ae a los #!u%os con

ca!#a ne#ati1a el sust!ato.

/ $ienen unci2n est!uctu!al auano a estabiliza! la est!uctu!a te!cia!ia cuate!na!ia el

enzima.

+uee ocu!!i! "ue al ilui! la muest!a la 1elocia e la !eacci2n aumente' esto inica la e9istencia

e un inibio!' "ue #!acias a la iluci2n se a1o!ece la isociaci2n Enzima/ Inibio!. Si ocu!!e lo

cont!a!io' la 1elocia isminue con la isoluci2n' inica "ue a un acti1ao!.

•

DETERMINACIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA : El o!i#en e los enzimas "ue se encuent!an en la san#!e %uee se! 1a!iao :

Enzimas %!o%ios el %lasma

Enzimas "ue t!aba8an en el %lasma

Enzimas libe!aos en el %lasma ese la c*lula ( la 1ia meia e estos enzimas e%ene e su

libe!aci2n' el sistema !et&culo enotelial' e su sec!eci2n !enal... )

;n enzima 2%timo %!esenta las si#uientes ca!acte!&sticas :

,./ Es%eciicia e te8io.

0./ 5eici2n automatizable../ Estabilia.

A < > < D

K


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Las o%ciones e meici2n se!&an : la esa%a!ici2n e A o 3 o la a%a!ici2n e > o D' esto @ltimo

mas 6cil.

"%cnicas colorim%tricas :

> o D mas un !eacti1o' an un colo! ete!minao

"%cnicas de absorción de lu! a una determinada longitud de onda &

5u @til en la esi!o#enaas' %o! e8em%lo :

%i!u1ato < NADH < H en una cubeta e , cm e %aso e luz' abso!be '00 9 ,- uniaes

2%ticas.

Ot!o e8em%lo : %a!a mei! la acti1ia e la e9o"uinasa' se aco%la la !eacci2n a la e una

esi!o#enasa :

e9o"uinasa

Glucosa < A$+ Glucosa /+ < AD+

Glucosa /+ < NAD+u!1a e %!o#!eso : ( i#u!a )

La cu!1a e %!o#!eso "ue !e%!esenta la o!maci2n e %!oucto tiene eta%as.1.- 'etraso : el enzima tiene "ue aa%ta!se al meio' u!a e se#unos a unos minutos.

2.- (elocidad inicial : 1elocia e c!uce!o ( lineal ) "ue es constante 3 es la ase one se ebe

ete!mina! la acti1ia enzim6tica. Du!a asta alcanza! el e"uilib!io.

).- (elocidad reducida : cin*tica e o!en ce!o. Se ebe a istintos acto!es :

/Disminuci2n e S.

/Alcance el e"uilib!io

/Eectos e la inibici2n el %!oucto e inacti1aci2n %!o#!esi1a el enzima a meia "ue la

soluci2n amo!ti#uao!a se ace insuiciente %a!a !e#ula! el %H.

0./ 5*toos e 1elocia e !eacci2n: ( i#u!a )

0.,./ 5*too e %unto inal ( tambi*n llamao e incubaci2n i8a o an6lisis en os %untos ) :


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5eimos la abso!bancia en os momentos istintos ( A, A0 )' !estamos la abso!bancia en A0menos la e A,. A %a!ti! e la abso!bancia se calcula la acti1ia. Sus incon1enientes es "ue se su%one

"ue la !eacci2n es %!o#!esi1a linealmente tiene cin*tica e o!en ce!o.

0.0./ 5*too e %untos m@lti%les :

Se ace miieno la abso!bancia en m@lti%les momentos' lo "ue %e!mite 1e!iica! si la !eacci2n es

lineal. Es m6s %!6ctico 3 o en &a los mic!o%!ocesao!es te acen la meici2n caa 0- se#unos.

0../ 5*too e 1i#ilancia cont&nua :

Se utiliza un es%ect!oot2met!o con !e#ist!ao! %a!a t!aza! el %!o#!eso e la !eacci2n u!ante un

%e!ioo e 1a!ios minutos. La %eniente e la %o!ci2n lineal e la cu!1a se utiliza %a!a ete!mina! la

acti1ia enzim6tica. >ual"uie! es1iaci2n e la linealia ( "ue inica "ue la acti1ia enzim6tica es

mu alta "ue se a#ota con !a%iez el sust!ato ) se obse!1a e inmeiato en la #!6ica e !e#ist!o' se

co!!i#e.

./ Reacciones aco%laas :

No!malmente aco%laas a esi!o#enasas %a!a mei! la a%a!ici2n o esa%a!ici2n e NADH con

2%tica ult!a1ioleta.

E8em%lo :

>!eatina < A$+ E, >!eatina/+ < AD+ ( 'eacción primaria )

AD+ < +E+ E0 +i!u1ato < A$+ ( 'eacción auxiliar )

+i!u1ato < NADH < H

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