ENZIMASENZIMAS

Reaccións químicas

S P

Cada molécula do substrato (reactivos) terá un contido enerxético diferente, a unha T constante. Haberá:-Ricas en enerxía-Pobres en enerxía-Con valores medios ( a maioría)

ESTADO DE TRANSICIÓN

Nivel enerxético das moléculas que poden reaccionar.Momento molecular fugaz onde se están a producir enlaces, romperse…

ENERXÍA DE ACTIVACIÓN

Cantidade de enerxía, expresada en calorías, que se necesita para elevar a tódalas moléculas dun mol do substrato dende a temperatura que se atopan ata o estado de transición. Diferencia entre a enerxía basal e a enerxía do estado de transición

ENZIMASENZIMAS

Enerxía de activación e o efecto catalítico

Só entre a fracción de

moléculas que se moven

rápidamente algunhas

convertiranse en productos

Só entre a fracción de moléculas que se moven rápidamente algunhas convertiranse en productos

nunha poboación de moléculas haberá algunhas movéndose rápidamente

Outras movéndose lentamente

Un aumento da T, eleva a proporción de moléculas que poden reaccionar

A poboación con máis enerxía que a Ea estará en posibilidades de reaccionar

Para que un enlace poda romperse ou formarse, a molécula pasará transitoriamente por un estado de mui alta enerxía: estado de transición ou complexo activado

Reaccións químicas

ENZIMASENZIMAS

Incremento da velocidade nunha reacción

- Aumento da temperatura dos reactivos:

Aumenta o movemento das moléculas

Aumenta o número de moléculas que pasan ao estado de transición

-Utilizando un catalizador:

Descende o nivel enerxético do estado de transición(A unión catalizador-substrato require menor enerxía de activación)

ENZIMASENZIMAS

CATALIZADORES

Hai dos tipos de catalizadores:

Catalizadores positivos: que aceleran a rapidez dunha reacción.Catalizadores negativos: que disminúen a rapidez dunha reacción.

Un catalizador é unha substancia que modifica a rapidez da reacción química.

O catalizador non se consume no proceso nin sufre cambio químico.

ENZIMASENZIMAS

Catalizadores nos seres vivos:

- BIOCATALIZADORES:

catalizadores que se empregan nas reaccións metabólicas dos seres vivos

tipos:Oligoelementos: Fe, Cu, Zn, Mn, I F, ……

Vitaminas

Hormonas

ENZIMAS

ENZIMASENZIMAS

Gráfica da cinética dunha reacción

sen catalizador

con catalizador

Enerxía de activación

ENZIMASENZIMAS

COMPARATIVA DA CINÉTICA SIN CATALIZADOR CON CATALIZADOR

Enerxía de activación con encima

Enerxía de activación sen encima

Enerxía total liberada durante a reacción

Avance da reacción

En

erxí

a

ENZIMASENZIMAS

Efectos dos catalizadores na cinética dunha reacción

• Non é necesario chegar a niveis enerxéticos tan elevados

• Menor necesidade de aporte de enerxía de activación

• Reutilización do catalizador unha vez obtido o producto

• Incremento da velocidade da reacción

Beneficios para os seres vivos

• Reducción do gasto enerxético

• Obtención dos productos mui rápida

• Reaccións producidas en condicións axeitadas para as células

ENZIMASENZIMAS

apoenzima cofactor

inorgánico Orgánico: COENZIMA

COENZIMAapoenzima + = HOLOENZIMA

COMPOSICIÓN

Só proteína

Proteína + outra molécula

Parte proteica. Inactiva ata que non está unida ao cofactor

Parte non proteica. Necesaria para a actividade do encima

ENZIMASENZIMAS

ANATOMÍA DUNHA ENCIMAholoenzima

A PARTE PROTEÍNA É A APOENCIMA

AS MOLÉCULAS NON PROTEICAS, ORGÁNICAS OU INORGÁNICAS, QUE ACTIVAN A APOENCIMA

SON AS COENCIMAS

-Os coencimas fortemente unidos denomínanse grupos prostéticos-Os ions metálicos denomínanse cofactores- ecimas con ions metálicos fortemente unidos: metaloencimas-Encimas con ions débilmente unidos : encimas activadas por metais

A cavidade á que se une o substrato é:O SITIO ACTIVO

ENZIMASENZIMAS

ENZIMASENZIMAS

COENZIMAS

Cofactores orgánicos non proteicos

Forma de actuación:- A coencima se une ao encima- O encima capta un substrato específico- O encima ataca ao substrato, arrincando algúns dos seus átomos- O encima cede á coencima ditos átomos que proceden do substrato- A coencima acepta ditos átomos e se desprende do enzima- A coencima transporta ditos átomos e acaba cedéndoos, recuperando asía a súa capacidad de aceptar nosvos átomos

.

ENZIMASENZIMAS

COENZIMAS

PRINCIPAIS COENCIMAS:

-Coencimas de óxido-reducción- Interveñen na transferencia de electróns e protóns: FAD, FMN, NAD, NADP

-Coencimas de transferencia de enerxía- Interveñen na transferencia de grupos fosfato: ATP, ADP, AMP

-Coencimas de transferencia radicais acilo.- Interveñen na transferencia de grupos acilo:CoA

-Vitaminas hidrosolubles

.

ENZIMASENZIMAS

COENZIMAS

PRINCIPAIS COENCIMAS:

VITAMINAS

- Vitamina B1 o tiamina. Transferencia de grupos aldehido

- Vitamina B2 o riboflavina: Transferencia de electróns

- Vitamina B3 o niacina: Transferencia de electróns

- Vitamina B5 o ácido pantoténico: o seu principal derivado é a coenzima A (Co-A), con gran importancia en diveros procesos metabólicos.

- Vitamina B6 o piridoxina. Transferencia de grupos amino, esencial no metabolismo de aminoácidos.

- Vitamina B7 o biotina (vitamina H). En reaccións de carboxilación

- Vitamina E e Vitamina K: químicamente similares ao coenzima Q.

ENZIMASENZIMAS

Aa de unión ao substrato: aa de fixacciónAa que interveñen na reacción: aa catalíticos

Aa sen función dinámica, definen a estructura do encima: aa estructurais

Centro activo +

ESTRUCTURA DO ENZIMA: apoenzima

ENZIMASENZIMAS

CLASIFICACIÓN DOS ENZIMAS

Sistema internacional

Clase 1: OXIDORREDUCTASESreaccións de oxidoreducción. Transferencia de H ou electróns dun substrato a outro

Clase 2: TRANSFERASES transferencia dun grupo químico (diferente ao H) dun substrato a outro

Clase 3: HIDROLASES Catalizan reaccións de hidrólise

Clase 4: LIASESCatalizan reaccións de ruptura o unión de substratos, a veces formándose dobres enlaces

Clase 5: ISOMERASES

Catalizan a interconversión de isómeros

Clase 6: LIGASESCatalizan a unión de substratos coa hidrólise de ATP

ENZIMASENZIMAS

NOMENCLATURA DOS ENZIMAS

NOMES PARTICULARES

NOMES SISTEMÁTICOS

Consta de tres partes: substrato preferente, tipo de reacción catalizado, terminación en ase

Ex: glicosa fosfato isomerase

NOMES DA COMISIÓN ENCIMÁTICA

Código numérico, encabezado polas letras EC seguido de 4 números separados por puntos

Ex: a ATP.glicosa fosfotransferase: EC 2.7.1.2

ENZIMASENZIMAS

PROPIEDADES DOS ENCIMAS

POR SER PROTEÍNAS: AS DAS PROTEÍNAS

Necesidade de presentar a conformación natural máis estable das conformacións posibles.

DESNATURALIZACIÓN.- cambios na conformación van asociados a cambios na actividad catalítica.

Os factores que poden determinar desnaturalización son: calor, valores extrtemos de pH, ou axentes desnaturalizantes.

ENZIMASENZIMAS

E + S

MECANISMOS DE ACCIÓN ENCIMÁTICA

E + S ESE + S ES E + P

1.- Substrato + encima activa

2 – Formación do complexo encima-substrato

3.- Obtención do producto e queda libre o encima

ENZIMASENZIMAS

MECANISMOS DE ACCIÓN ENCIMÁTICA

ENZIMASENZIMAS

ESPECIFICIDADE ENCIMÁTICA

a especificidade dos encimas depende do sitio ou centro activo

Unha das principais caracteristicas dos encimas é a súa alta especificidade. Pode ser especificas para:

a) o substratoCada encima só poden catalizar sobre un substrato ou unha familia de substratos relacionados estructuralmente. Só actúan sobre unha das reaccions que pode experimentar ese substrato.

Tipos:- absoluta. Só pode actuar sobre un tipo de substrato- relativa ou de grupo. Actúa sobre substratos con estructuras mui similares

b) a reaccion. Especificidade de accón.O enzima só cataliza unha das posibles reaccións que pode seguir un substrato

ENZIMASENZIMAS

ESPECIFICIDADE ENCIMÁTICA

Modelos de recoñecemento enzima-substrato

Modelo chave-pechadura Modelo axuste inducido

ENZIMASENZIMAS

ESPECIFICIDADE ENCIMÁTICA

Modelos de recoñecemento enzima-substrato

Modelo chave-pechadura Modelo axuste inducido

ENZIMASENZIMAS

ESPECIFICIDADE ENCIMÁTICA

O substrato accede ao sitio activo do

encima

Complexo encima/substrato

Complexo encima/producto

Os productos se separan do centro

activo

O encima cambia a súa forma ao unirse ao substrato

Modelo axuste inducido

ENZIMASENZIMAS

FACTORES QUE INFLÚEN NA ACTIVIDADE ENZIMÁTICA

As reaccións catalizadas enzimáticamente dependen das condicións do medio:

pH

Temperatura

Concentración do substrato

cofactores

ENZIMASENZIMAS

FACTORES QUE INFLÚEN NA ACTIVIDADE ENZIMÁTICA

pH

Para cada un dos encimas hai un pH óptimo. A este valor de pH se consigue un rendimento máximo, alonxándonos del

se reduce a velocidade da reacción. A partir de determinados valores de pH pode desnaturalizarse o encima

ENZIMASENZIMAS

FACTORES QUE INFLÚEN NA ACTIVIDADE ENZIMÁTICA

Temperatura Un incremento de temperatrura implica un incremento da enerxía cinética das moléculas. Hai un incremento da velocidade da reacción.

Haberá unha temperatura óptima, valor de T na que a velocidade é máxima.

Se supera unha determinada temperatura iníciase a desnaturalización, perdendo a capacidade de catalizar o encima de forma irreversible.

Os Encimas no son inactivadas por la congelación, iniciando a súa actividade a medida que a temperatura se incrementa.

ENZIMASENZIMAS

FACTORES QUE INFLÚEN NA ACTIVIDADE ENZIMÁTICA

Concentración do substrato

A concedntración do enzima permanece constante.

A concentracións mui baixas de substrato a velocidade é baixa.

A medida que incrementamos a concentraciónn do substrato hai inicialmente un incrementol exponencial

A partir de determiandos valores de concentración do substrato hai unha ralentización no incremento da velocidade

Hai unha velocidade máxima, pola saturación dos encimas, no momento de formación do complexo encima-substrato

ENZIMASENZIMAS

FACTORES QUE INFLÚEN NA ACTIVIDADE ENZIMÁTICA

Concentración do substrato. Constante de Michaelis-Menten

A cinética de Michaelis-Mentendescribe a velocidade da reacción de moitas reaccións encimáticas. O modelo é válido cando a concentración do substrato é maior que a concentración do enzima

ENZIMASENZIMAS

FACTORES QUE INFLÚEN NA ACTIVIDADE ENZIMÁTICA

Concentración do substrato. Constante de Michaelis-Menten

Conceptos:

v: Velocidade da reacción para unha concentración de substrato (S)

Vmax: velocidade máxima que se consegue na reacción

Km:Constante de Michaelis-Menten

Se corresponde coa concentración de substrato no que a velocidade da reacción acada un valor igual á mitde da velocide máxima

ENZIMASENZIMAS

REGULACIÓN DA ACTIVIDADE ENZIMÁTICA

Activadores

Son substancias que favorecen a unión enzima –substrato. Exemplo: Presenza de cofactores. Poden ser ións ionorgánicos como Fe++, Mg++, Mn++, Zn++, etc.

ENZIMASENZIMAS

REGULADORES DA ACTIVIDADE ENZIMÁTICA

No metabolismo celular hai grupos de enzimas que actúan de xeito encadeado:

O producto dunha reacción convírtese no substrato da seguinte.

Hai un alomenos un encima que rixe a velocidade da secuencia global:

Encimas reguladoras

Encima 1 Encima 2 Encima 3 A= sustrato inicialB,C= metabolitos intermediariosZ= producto final

A velocidade da cada ruta está regulada para axustarse as necesidades celulares de cada momento

ENZIMASENZIMAS

REGULADORES DA ACTIVIDADE ENZIMÁTICA

Os encimas reguladores ademáis da función catalítica son capaces de variar a súa actividade en resposta a determinadas sinais

Estos encimas serven para axustar as velocidades das secuencias metabólicas segundo as variacións e demandas das células respecto ás súas necesidades

enerxéticas ou moleculares

Tipos:-Enzimas alostérica-Encimas reguladas covalentemente

ENZIMASENZIMAS

REGULADORES DA ACTIVIDADE ENZIMÁTICA

Encimas alostéricas

Os encimas alostéricas presentan ademáis do centro activo, sitios alostéricos.

ENZIMASENZIMAS

REGULADORES DA ACTIVIDADE ENZIMÁTICA

Encimas alostéricas

Os encimas alostéricas apresentan ademáis do centro activo, sitios alostéricos: con posibilidade activadora ou inhibidora da súa actividade.

ENZIMASENZIMAS

REGULADORES DA ACTIVIDADE ENZIMÁTICA

Encimas alostéricas

ENZIMASENZIMAS

REGULADORES DA ACTIVIDADE ENZIMÁTICA

Encimas alostéricas

retroalimentación negativa”,“retroinhibición”, “inhibición por el producto final” o “feed-back negativoHabitualmente o encima alostérico é inhibido polo producto final da ruta metabólica. Ao aumentar a concentración do producto final, este se une dun xeito reversible á zona alostérica inhibindo a súa actividade e polo tanto a secuencia de reaccións e que se acumule o producto final . Cuando a concentración do producto final disminúe o enzima retona a súa forma activa ao separse do producto.

ENZIMASENZIMAS

El enzima fosforilado es activo

El enzima no fosforilado es inactivo

Elementos de la reacción

REGULADORES DA ACTIVIDADE ENZIMÁTICA

Encimas reguladas covalentemente

Encimas que pasan dunha forma menos activa a outra máis activa uníndose covalentemente a un grupo químico de pequeno tamaño como o Pi ou o AMP. Tamén se dá o caso inverso, no que un encima mui activo se desactiva ao liberar algún grupo químico.

ENZIMASENZIMAS

REGULADORES DA ACTIVIDADE ENZIMÁTICA

zimóxenos

zimógeno ou proenzima é un precursor encimático inactivo, para activarse necesita un cambio bioquímico na súa estructura que permita a conformación dun centro activo para poder levar adiante a catalización dunha reacción.

ENZIMASENZIMAS

inhibición encimática

REGULADORES DA ACTIVIDADE ENZIMÁTICA

Os inhibidores encimáticos son moléculas que se unen aos encimas disminuíndo a súa actividade

TIPOSREVERSIBLES. Non se inutiliza o centro activo

- COMPETITIVOS. Inhibidor e substrato presentan unha estrcutura mui semellante e compiten polo centro activo

- NON COMPETITIVOS. O inhibidor actúa sobre o complexo encima-xubstrato impedindo que se realice a reacción ou impedindo a unión ao centro activo

IRREVERSIBLES. A unión do inhibidor co enzima fai que quede inutilizado permannetemente o centro activo do encima ao modificar a súa estructura

ENZIMASENZIMAS

inhibición encimática

REGULADORES DA ACTIVIDADE ENZIMÁTICA

REVERSIBLES.

COMPETITIVOSNON COMPETITIVOS

ENZIMASENZIMAS