5. ENZIMAS. Sitio activo, cofactores, cinética Michaeliana, mecanismos celulares de regulación de la actividad enzimática.
2. Generalidades
- Son biomolculas que catalizan (incrementan la velocidad en que
se alcanza el estado de equilibrio en las reacciones qumicas).
- La mayora son protenas con excepcin de las ribozimas (molculas
pequeas de ARN catalticamente activas.
- Se distinguen por su especificidad de sustratos, que es la
habilidad para discriminar entre molculas muy similares.
- Muchas enzimas estn reguladas, pueden cambiar de un estado de
baja actividad a uno de actividad alta, dependiendo de las
condiciones celulares
3.
- Algunas enzimas consisten enteramente de protenas, mientras que
otras tienen porciones no proticas, llamadascofactores .
- Loscofactorespueden ser iones metlicos (grupo prosttico) o
sustancias orgnicas (coenzimas).
- Una enzima desprovista de los cofactores o los grupos
prostticos que puedan ser necasarios para su actividad se
denominaapoenzima , el cul es catalticamente inactivo
- La enzimaactiva ( holoenzima ) que resulta de la combinacin de
una apoenzima y su(s) cofactor(es).
4.
- Las enzimas que catalizan la misma reaccin que difieren en su
nivel estructural primario, se denominanisoenzimas .
- Los Zimgenos o Proenzimas, son enzimas que deben sufrir cambios
para alcanzar su conformacin activa, ya sea por la prdida de
algunos residuos o la ganancia de algn grupo funcional.
5.
- Algunas enzimas tienen nombres descriptivos (tripsina,
quimiotripsina, pepsina, etc.)
- Se denominan con la terminacin -asa tomando como base el tipo
de reaccin que catalizan.
Nomenclatura 6. Clasificacin tradicional
- Deshidrogenasas: Catalizan la prdida de hidrgeno (H+ y e-) de
un sustrato teniendo como aceptor una molcula diferente al
oxgeno.
- Oxidasas: Catalizan la prdida de hidrgeno de un sustrato
teniendo como aceptor al oxgeno.
- Cinasas (Quinasas). Catalizan la transferencia de grupos
fosfato del ATP a otra molcula.
- Transaminasas: Transfieren grupos amino a grupos
carbonilo.
7.
- Fosfatasas: Rompen enlaces fosfoster en presencia de agua.
- Tiocinasas (tioquinasas): Forman enlaces tioster dependientes
de ATP a partir de la coenzima A y cidos carboxlicos.
- Mutasas. Catalizan rearreglos intramoleculares de grupos
funcionales.
- Transaldolasas y transcetolasas. Transfieren grupos de tres y
dos carbonos respectivamente.
8.
- Epimerasas: Catalizan la formacin de compuestos con formaciones
espaciales diferentes. pe. DL LD
- Descarboxilasas. Eliminan grupos carboxilo
- Sintetasas. Forman nuevos compuestos por condensacin de
sustratos.
- Hidrolasas. Rompen enlaces introduciendo una molcula de
agua.
9. Clasificacin internacional
- El nmero de clasificacin consta de 4 dgitos separados por
puntos: A.B.C.D A: Clase, tipo de reaccion. B: Subclase, indica el
sustrato. C: Sub sub clase, indica el cosustrato D: Nmero de
orden
10. 11. 12. Especificidad enzimtica
- Preferencia que presentan las enzimas hacia ciertos
sustratos.
- SITIO ACTIVO: Arreglo de aminocidos caracterstico (3er nivel de
estructura de protenas) donde se lleva acabo el evento
cataltico.
Lisozima 13. 14. 15. 16. Actividad Enzimtica Que tan rpido puede
trabajar una enzima Velocidad de reaccin
-
- Lavelocidadse define como el cambio en la cantidad de
materiales iniciales o de productos, por unidad de tiempo.
-
- Unc atalizadorincrementa la velocidad de la reaccin qumica,
pero sin cambiar l mismo durante el proceso.
17. Actividad Enzimtica Cuatro Variables Temperatura pH [Enzima]
[Sustrato] 18. Efecto de la temperatura
- Un incremento de temperatura, aumentar la energa cintica de las
molculas en una reaccin qumica, favoreciendo un mayor numero de
choques entre ellas, lo que aumentar la probabilidad de formacin de
producto.
- Todas las enzmas tienen una temperatura ptima, para su
actividad mxima.
- Las clulas bsicamente son isotermas (a temperatura
constante).
19. Efecto de la temperatura Si una enzima se calienta por
arriba de sutemperatura ptima , se inactiva. Los enlaces se rompen.
Esto significa que la protena pierde su estructura secundaria y
terciaria o cuaternaria. Desnaturalizacin de la enzima 20. Efecto
del pH
- La dependencia del pH usualmente refleja el ambiente en el cual
la enzima es activa.
- La mayora presentan actividad, dentro de un rango de pH de 3-4
unidades.
- Arribadel pH ptimo, se rompen los enlaces inicos. Tambin se ven
afectados los residuos cargados en el sitio activo
21. Efecto de la [Enzima]
- Efecto de [E], sobre la velocidad inicial ( v 0 ) de una
reaccin catalizadaa una [S] fija de saturacin.
- La velocidad de la reaccin est influda por la concentracin de
enzima, pero no por la concentracin de otro reactante [S].
22. Efecto de la [Sustrato]
- Para una reaccin catalizada por enzima, que sigue una cintica
de Michaelis-Menten, la unin de cada punto del experimento, da
lugar a una curva hiperblica.
- Abaja [S] , la curva tiende a una recta que asciende con mucha
pendiente. En esta regin la curvadepende de [S] .
- Para unaalta [S] , laenzimaest casisaturaday lav 0de la
reaccinno cambiamucho, cuando aumenta la [S]
23. Cintica Michaeliana
- V max , es alcanzada a altas [S], donde estn saturadas todas
las molculas enzimticas, dando una velocidad constante
-
- Medida de la afinidad relativa, de una enzima por su
sustrato.
Valores de KmGrandes Valores de KmPequeos Poca afinidad Gran
afinidad 24. Grfica de Leneweaver-Burk
- La grfica deVVs. [S] con forma hiperblica, no es una
herramienta muy til, para la determinacin cuantitativa de los
parmetros cinticosclaveK my V max , debido a la dificultad para su
extrapolacin.
- Hans Lineweaver y Dan Brurk convirtieron esta relacin
hiperblica a la siguiente funcin lineal:
25. Mecanismos Celulares de Regulacin 26. Regulacin
- La actividad enzimtica se regula por dos estrategias:
-
-
- El cambio en los niveles de [Enzima].
-
-
- El cambio en la velocidad de catlisis (actividad
especfica).
27. Cambio en los niveles de [Enzima]
- Los niveles enzimticos, pueden controlarse manipulando la
velocidad de catlisis.
- Las enzimas tienen tiempos de vida media distintos.
- Las enzimas que se degradan ms rpidamente, ocupan puntos clave
en las rutas metablicas.
-
- Permitiendo un control ms rpido de los niveles enzimticos.
- Cambios en [Enzima] usualmente resultan en respuestas lentas
para el contrlol metablico.
- Control gentico : Puede controlarse la sntesis de enzimasde
novo,en respuesta a hormonas, esto ayuda si las enzimas, solo se
necesitan en determinadas ocaciones.
28. Regulacin de la actividad especfica
- La actividad especfica se regula de dos maneras
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- Los ligandos se unen a un sitio distinto al sitio activo.
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- El ligando puede ser, sustrato, producto u otra molcula.
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- modificador + > actividad.
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- modificador - < actividad.
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- Una enzima puede tener ensitios alostricos >1 de un
efector.
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- Permitiendo el control de un nmero de reas metablicas.
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- La actividad especfica es el resultado neto de la accin de
todos los efectores.
29. 30. Regulacin de la actividad especfica
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- Algunas enzimas permanecen inactivas hasta que son modificadas
covalentemente
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- Ineficientes para ser activas todo el tiempo
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- La modificacin ms usual, es la fosforilacin por cinasas
31. Inhibicin enzimtica
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- Imitan la estructura del sustrato y compiten por el sitio
activo
- Inhibidores no competitivos
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- Si la modificacin covalente es irreversible, resulta usualmente
txica para la clula.
32. Regulacin por retroalimentacin
- Las enzimas reguladoras especficas, estn colocadas
estretgicamente y son reguladas por mecanismos de
retroalimentacin.
-
- Frecuentemente la primera enzima en una ruta metablica est
colocada estratgicamente al principio de la va, para controlar esta
ltima.