CUESTIONARIO

1. Solo una pequeña fracción de la enzima se une al sustrato ¿Qué función desempeña el resto de la molécula de la enzima?

Es verdad que solo una pequeña parte de la enzima se une a su sustrato para acelerar una reacción (catálisis), pero el resto de la estructura también tiene varias propiedades, la primera de ellas sería brindarle una forma, la cual puede brindar especificidad, mediante un impedimento estérico (o sea que le da una forma que le impide pegarse a otra cosa que no sea su sustrato), Además de la especificidad debes de recordar que las enzimas únicamente son activas cuando tienen cierta forma (cuando ciertos grupos funcionales están expuestos), así que si no se tiene la estabilidad brindada por la forma, pues tampoco se tiene la actividad enzimática. Otra función sería la de brindarle solubilidad ante medios acuosos y/o orgánicos, ya que no todas las proteínas pueden estar disueltas en sangre o fluidos biológicos si no presentan aminoácidos polares expuestos (o al menos grupos funcionales OH, o algún otro grupo polar). Además requieren ciertos cofactores - sustancias que le permiten actuar más eficientemente - (iones metálicos, por lo general Magnesio ó Calcio) y estos cofactores también requieren de un sitio de unión. Y por si fuera poco la mayor parte de la enzimas requieren ser transportadas de un sitio a otro, por lo cual también requieren fracciones de reconocimiento a otras proteínas o enzimas. 

2 ¿Cómo influye cada uno de los siguientes factores en la velocidad de una reacción enzimática?

a) La concentración del enzima,

Una enzima puede aumentar la velocidad de una reacción química múltiple. Usted se sorprenderá al saber que los estudios han encontrado que puede hacer una reacción químicas 10 mil millones de veces más rápido. Las sustancias químicas que están presentes en el inicio de un proceso bioquímico que se denomina como sustratos que se someten a cambio químico (s) para formar uno o más productos finales. Básicamente, el sitio activo de las enzimas forma un enlace temporal con el sustrato. Durante este tiempo, una enzima disminuye la energía de activación de las moléculas participantes que a su vez acelera la reacción. Después de que la reacción ha terminado, el producto recién formado sale de la superficie de la enzima y la enzima recupera su forma original. Por lo

tanto, se puede decir que participa en la reacción sin sufrir ningún cambio físico o químico. Por lo tanto, la misma enzima se utiliza una y otra vez para el proceso específico.

b) La concentración del sustrato,

En toda reacción catalizada por un enzima, si se mantiene constante la concentración del E, la velocidad de la reacción aumenta exponencialmente al incrementarse la concentración del sustrato, ya que al existir más moléculas de sustrato es más probable el encuentro con el enzima y la formación del complejo E-S. Este aumento de velocidad es rápido para concentraciones bajas de sustrato y, a medida que este aumenta, se va haciendo más lento hasta que la concentración del sustrato alcanza un cierto valor, a partir del cual, aunque aumente la concentración del mismo, no aumenta la velocidad de la reacción. Esto es debido a que el enzima esta saturada por el sustrato; es decir, todas las moléculas del enzima están unidas al sustrato formando el complejo E-S. Cuando ocurre esto, se dice que la reacción ha alcanzado la velocidad máxima.

En 1913 Leonor Michaelis y a Maud Menten estudiaron la variación de la velocidad de una reacción enzimática en función de la concentración del sustrato y propusieron la siguiente ecuación, que es válida para concentraciones de sustrato no saturante.

Donde:V es la velocidad de la reacción para una determinada concentración de

sustrato.Vmax es la velocidad máxima de la reacción.[S] es la concentración del sustrato.Km es una constante denominada constante de Michaelis-Menten, es característica de cada enzima.

Si en la ecuación (1) hacemos V = ½ Vmax  y despejamos Km obtenemos que Km = [S]    

Km. Se puede definir como la concentración de sustrato necesario para que la velocidadde la reacción sea la mitad de la velocidad máxima. Se mide en unidades de concentración. La Km nos indica la afinidad de un enzima por su sustrato:

·Si Km es alta indica que el enzima tiene poca afinidad por el sustrato ya que se necesita una concentración de sustrato elevada para alcanzar la mitad de la velocidad máxima.

·Si Km es baja indica que el enzima tiene mucha afinidad por el sustrato ya que se necesita una concentración de sustrato baja para alcanzar la mitad de la velocidad máxima.

c) La temperatura,

La Tª influye en la actividad enzimatica. En general por cada 10ºC que aumente la temperatura la velocidad de la reacción aumenta de 2 a 4 veces. Esta regla se cumple hasta  que la temperatura alcanza un valor máximo (Tª óptima) donde la actividad es máxima. Esto se debe a que al aumentar la Tª aumenta el movimiento de las moléculas y, por tanto aumenta la probabilidad de encuentro entre el S y el E.Si la Tª aumenta por encima de la Tª óptima, disminuye e incluso cesa la actividad enzimática debido a que la enzima se desnaturaliza.

Cada enzima posee una Tª óptima, en las enzimas humanas suele estar alrededor de 37ºC. Los animales poiquilotermos debido a que carecen de mecanismos para regular la Tª corporal, se ven obligados a hibernar en la estación fría pues la actividad de sus enzimas debido a las bajas temperaturas es muy baja.

d) El pH

El pH es otro factor que influye en la actividad enzimática, debido a que el pH influye en la ionización de los grupos funcionales de los aminoácidos que forman la proteína enzimática. Cada enzima realiza su acción dentro de un determinado intervalo de pH, dentro de este intervalo habrá un pH óptimo donde la actividad enzimatica será máxima. Por debajo del pH minimo o por encima del pH máximo el enzima se inactiva ya que se desnaturaliza. En la mayoría de las enzimas el pH óptimo esta próximo a la neutralidad, aunque hay excepciones.

3. Enzimas:

a) Si el pH óptimo de una enzima es igual a 7,3,¿qué ocurrirá con la actividad enzimática a pH 3,0 y a pH 9,5?

Por debajo del pH minimo o por encima del pH máximo el enzima se inactiva ya que se desnaturaliza. En la mayoría de las enzimas el pH óptimo esta próximo a la neutralidad, aunque hay excepciones.

SE INACTIVARAA LA ENZIMA

b) Si la temperatura óptima de una enzima es de 36ºC, ¿Qué ocurrirá a 80ºC?

Justifique las respuestas.

ESTA ENZIMA SE DESNATURALIZARA

Si la Tª aumenta por encima de la Tª óptima, disminuye e incluso cesa la actividad enzimática debido a que la enzima se desnaturaliza.

Cada enzima posee una Tª óptima, en las enzimas humanas suele estar alrededor de 37ºC.

4. Definir apoenzima, holoenzima y coenzima.

Los coenzimas son cofactores orgánicos no proteicos, termoestables, que unidos a una apoenzima constituyen la holoenzima o forma catalíticamente activa de la enzima. Tienen en general baja masa molecular (al menos comparada con la apoenzima) y son claves en el mecanismo de catálisis, por ejemplo, aceptando o donando electrones o grupos funcionales, que transportan de una enzima a otra.

Una holoenzima es una enzima que está formada por una proteína(apoenzima) y

un cofactor, que puede ser un ion o una molécula orgánica compleja unida (grupo

prostético) o no (una coenzima). En resumidas cuentas, es una enzima completa

y activada catalíticamente.

Las apoenzimas son enzimas que carecen de los componentes químicos apropiados para

realizar la actividad catalítica, por ello, se ayudan de otras sustancias no proteicas,

denominadas cofactores que, fijadas en su superficie mediante enlaces covalentes o

débiles, le aportan a la enzima los grupos y funciones químicas que necesita. En estos

casos, la parte proteica de la enzima de denomina apoenzima y la fracción no proteica es

el cofactor.

5. Indicar que enzima se relaciona con cada una de las siguientes enfermedades.

Fenilcetonuria : La fenilcetonuria (PKU) es un error congénito del metabolismo, en el que la deficiencia de la enzima fenilalanina hidroxilasa, causa una acumulación de fenilalanina en sangre, orina y tejidos, así como un defecto de tirosina.

Hemofilia: COAGULASA

Enfermedad de Gaucher

Citrulinemia :

CITRULINEMIA

Es un trastorno metabólico en el que existe un déficit de la sintetasa del ácido argininsuccínico, una enzima necesaria para la incorporación del amoníaco en el ciclo de la urea.

Enfermedad de almacenamiento de glucosa: Las EAG se originan por un defecto de la enzima genética. Se hereda de ambos padres.

Normalmente, las enzimas ayudan a convertir la glucosa en glucógeno para almacenarlo. Otras enzimas convierten al glucógeno nuevamente en glucosa cuando se necesita energía. 

Enfermedad de Tay-Sachs

hexosaminidasa-A que participa en la degradación de los gangliósidos

Fucosidosis :

Es una enfermedad por depósito en los lisosomas en los que la carencia de a-L-fucosidasa (un enzima presente en los leucocitos y fibroblastos) ocasiona una acumulación de oligosacáridos y glucolípidos en la orina, cerebro e hígado. 

Galactosemia:

galactosa-1-fosfatouridil transferasa

Hiperglicerolemia

glicerol cinasa

6.-Explique que es un inhibidor enzimático. De 02 ejemplos.

Los inhibidores ó sustractos enzimáticos son moléculas que se unen a enzimas y disminuyen su actividad. Puesto que el bloqueo de una enzima puede matar a un organismo patógeno o corregir un desequilibrio metabólico, muchos medicamentos actúan como inhibidores enzimáticos. También son usados como herbicidas y pesticidas. Sin embargo, no todas las moléculas que se unen a las enzimas son inhibidores; los activadores enzimáticos se unen a las enzimas e incrementan su actividad. 

Ejemplos:

Los inhibidores competitivos se pueden unir a (E), pero no a (ES). La inhibición competitiva aumenta el valor de Km (es decir, el inhibidor interfiere con la unión del sustrato), pero no afecta a laVmax (el inhibidor no obstaculiza la catálisis en (ES) porque no se puede unir a (ES)).3

Los inhibidores no competitivos tienen afinidades idénticas por (E) y (ES) (Ki = Ki'). La inhibición no competitiva no cambia la Km(es decir, no afecta a la unión del sustrato) pero disminuye la Vmax(es decir, la unión del inhibidor obstaculiza la catálisis).3

Bibliografía:

Holmes CF, Maynes JT, Perreault KR, Dawson JF, James MN. Enzimología molecular que subyace a la regulación de la proteína fosfatasa-1 por las toxinas naturales. Curr Med Chem. 2002 Nov; 9 (22): 1981-9.

Neet KE (1995). «Cooperatividad en función de la enzima: el equilibrio y los aspectos cinéticos». Meth. Enzymol. 249: pp. 519-67.