ENZIMAS
Objetivos
 Concepto
de Enzima
 Propiedades
 Estructura
 Clasificación
y nomenclatura de
enzimas
 Cinética
enzimática
 Inhibición
enzimática
Enzimas. CONCEPTO


Prácticamente todas las reacciones químicas
que tienen lugar en los seres vivos están
catalizadas por enzimas.
Las enzimas son biocatalizadores proteicos
de acción específica: cada enzima cataliza un
solo tipo de reacción, y casi siempre actúa sobre
un único sustrato o sobre un grupo muy
reducido de ellos.
Naturaleza Química
Las enzimas son generalmente
proteínas
globulares
o
excepcionalmente moléculas de
ARN=RIBOZIMAS
Las enzimas disminuyen la
energía de activación
En ergía de
activació n
Sin enzima
C on enzima
Cu rso de la reacc ión
Propiedades generales de los
catalizadores
Aceleran las reacciones químicas
 No
hacen que sucedan reacciones
desfavorables
 No cambian el punto de equilibrio
 No se consumen en las reacciones y no
se alteran (pueden ser reutilizadas y no se
necesitan en grandes cantidades)

Propiedades de las enzimas

Actúan sobre un sustrato formando un
complejo enzima-sustrato al unirse en un
lugar específico del sustrato el sitio
activo de la enzima
E + S ESEP  E + P
E
E
E
E
Propiedades
de las enzimas
Las enzimas son selectivas, pocas moléculas
pueden interactuar con el sitio activo y formar el
complejo. Son muy específicas en función de su
estructura tridimensional característica.
Alto grado de especificidad:

 Cada
enzima solo reconoce un determinado sustrato
sobre el que realiza un solo cambio.
 Las células producen un enzima para cada una de
las reacciones químicas que se producen en su
metabolismo.
Características de las Enzimas:



Son inestables: Se desnaturalizan por
cambios fisicoquímicos como la
temperatura.
Alta eficacia como catalizadores
Su actividad está regulada por factores
externos, por sus propiedades
inherentes y por moléculas originadas
en las reacciones que promueven.
Enzima
Sustrato
Sitio activo
ESTRUCTURA DE UN ENZIMA



Son Proteínas de peso molecular
variable (12.000-1.000.000 Da) pero
algunas necesitan de un cofactor
(parte no proteica).
APOENZIMA + COFACTOR =
HOLOENZIMA (activo)
APOENZIMA:



Parte proteica con alto PM
Inactivo por separado
COFACTOR: Parte no proteica que sí
se transforma en la reacción. Si se
une covalentemente= GRUPO
PROSTÉTICO. Puede ser:


Ión metálico: Fe, Cu, Mg, Mn, Zn, Ca,
Co.
COENZIMA: Molécula orgánica no
proteica. Muchos derivan de vitaminas
(CoA, NAD, NADP, FMN, FAD, etc.)
Clasificación y nomenclatura
de enzimas
NOMBRE SISTEMÁTICO

Muchos enzimas catalizan reacciones reversibles.

No hay una manera única para fijar cual de los dos
sentidos se utiliza para nombrar al enzima. Así, la
glucosa fosfato isomerasa también podría llamarse
fructosa fosfato isomerasa.
NOMENCLATURA DE LA COMISIÓN ENZIMÁTICA
El nombre de cada enzima puede ser
identificado por un código numérico,
encabezado por las letras EC (enzyme
commission), seguidas de cuatro
números separados por puntos.
 El primer número indica a cual de las
seis clases pertenece el enzima,
 El segundo se refiere a distintas
subclases dentro de cada grupo,

CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS
Cinética Enzimática
CINÉTICA ENZIMÁTICA




Estudia la velocidad de las reacciones catalizadas por
enzimas
Estos estudios proporcionan información directa acerca del
mecanismo de la reacción catalítica y de la especifidad del
enzima.
La velocidad de una reacción catalizada por un enzima puede
medirse con relativa facilidad, ya que en muchos casos no es
necesario purificar o aislar el enzima.
La medida se realiza siempre en las condiciones óptimas de
pH, temperatura, presencia de cofactores, etc, y se utilizan
concentraciones saturantes de sustrato. En estas condiciones,
la velocidad de reacción observada es la velocidad máxima
(Vmax). La velocidad puede determinarse bien midiendo la
aparición de los productos o la desaparición de los reactivos.
MODELO CINÉTICO DE MICHAELISMENTEN

Los estudios sistemáticos del efecto de la
concentración inical del sustrato sobre la
actividad enzimática comenzaron a realizarse
a finales del siglo XIX. Ya en 1882 se
introdujo el concepto del complejo enzimasustrato como intermediario del proceso de
catálisis enzimática. En 1913, Leonor
Michaelis y Maud Menten desarrollaron
esta teoría y propusieron una ecuación de
velocidad que explica el comportamiento
cinético de los enzimas.
MODELO CINÉTICO DE MICHAELISMENTEN
Hipótesis de
Michaelis-Menten
Equilibrio rápido
x
e0 s
Km  s
v  k 2 x
v 
 E  S  es  e 0  x  s
Km 


 ES 
x
x
k  2 e0 s
Km  s
k  2 e 0  V m ax
v 
V m ax s
Km  s
Velocidad de la reacción (v)
Relación entre Km y Vmax
Michaelis y Menten
Vmax
Vmax/2
Km
Concentración de Sustrato [S]
La Km es la cte de Michaelis= concentración
de sustrato a la cual, la V de reacción es la
mitad de la velocidad máxima
FACTORES QUE AFECTAN A LA
ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
Concentración de enzima
 Temperatura
 pH
 Concentración de sustrato
 Inhibidores

Efecto del pH en la ENZIMA
Cada enzima tiene un pH óptimo para su actividad
El pH afecta las interacciones iónicas
Efecto del pH
1. Sobre la fijación del sustrato al centro activo:
- Grupos disociables de la enzima
- Grupos disociables del substrato
2. Sobre la transformación catalítica del substrato
3. Sobre la estructura de la proteína enzimática
Efecto de la temperatura en la ENZIMA
Aumento de la
velocidad
15º
Desnaturación
por calor
40º
75º
Temperatura
Cada enzima tiene una temperatura óptima.
Baja
concentración
de sustrato
ALTA
concentración
de sustrato
SATURACION
Inhibición enzimática
El centro activo
Inhibidor:
Compuesto que hace disminuir la actividad enzimática, a través de
interacciones con el centro activo u otros centros específicos
(alostéricos).
Esta definición excluye todos aquellos agentes que inactivan a
la enzima a través de desnaturalización de la molécula enzimática
De esta forma, habrá inhibiciones reversibles:
I. INHIBICIÓN COMPETITIVA
ejercen su acción sobre el centro activo
II. INHIBICIÓN NO COMPETITIVA
ejercen su acción sobre otra parte de la
molécula, causando un cambio conformacional con
repercusión negativa en la actividad enzimática.
inhibiciones irreversibles
Inhibidores Competitivos
Compiten con el sustrato por el sitio activo
de la enzima
 Se une solo a la enzima libre
 V máx no se altera y K M cambia

Inhibición competitiva


El inhibidor tiene una
forma parecida al del
sustrato y se une de forma
reversible al centro activo
del enzima en lugar del
sustrato (compiten por
unirse al centro activo)
Puede revertirse
incrementando la
concentración de sustrato.
Inhibidor No Competitivo
Se une a un lugar diferente del sitio activo
la enzima
 Se une a la enzima libre y también al
complejo enzima-sustrato
 Por acción del inhibidor disminuye la Vm
pero el valor de Km no se altera

Inhibición NO competitiva


Actúan en un lugar del
enzima distinto al centro
activo, llamado SITIO
ALOSTÉRICO.
Causa una modificación
estructural que impide que
el sustrato se pueda unir
al centro activo.
Inhibición Irreversible
- Los inhibidores irreversibles reaccionan con un grupo
químico de la enzima, modificándola covalentemente
- Su acción no se describe por una constante de equilibrio Ki,
sino por una constante de velocidad ki:
E+I
E’
- A diferencia de la inhibición reversible, el efecto de los
inhibidores irreversibles depende del tiempo de actuación
del inhibidor.
- Los inhibidores irreversibles son, por lo general, altamente
tóxicos.
RETROINHIBICION=inhibición por
retroalimentación
 El producto final de una ruta bioquímica inhibe
la actividad de uno de los primeros enzimas de
la ruta.
 Con ello se consigue evitar la formación de un
exceso de producto final.
Enzimas alostéricos
Enzimas Alostéricas






Son enzimas cuya estructura proteica está
formada de varias subunidades
No se rigen por la cinética de M - M
Además del sitio o centro activo tienen sitios
alostéricos o de regulación
Sitio activo/sustratos;
Sitio alostérico/moduladores o reguladores
La relación entre la velocidad de reacción y la
concentración de sustrato sigue cinética
sigmoídea
Enzimas alostéricas




Las enzimas alostéricas
presentan
estructura
cuaternaria.
Tienen diferentes sitios
activos, unen mas de una
molécula de sustrato
La unión del sustrato es
cooperativa
la curva de velocidad
presenta
una
forma
sigmoidal
Control genético



Los genes determinan que tipo de enzimas
expresará una célula concreta
Si las enzimas siempre están presentes en
cantidades
constantes
se
llaman
CONSTITUTIVAS
Si son sintetizadas como respuesta a la
presencia de ciertos sustratos se llaman
INDUCIDAS
RESUMEN
Las enzimas son proteínas que catalizan
las reacciones biológicas
 Presentan especificidad por su sustrato
 Cada enzima presenta dos parámetros
importantes Vmax (saturación de la
enzima) y la Km (medida de la afinidad
por el sustrato)

RESUMEN
La actividad enzimática puede ser
inhibida, por inhibidores competitivos
(similares al sustrato) o por inhibidores no
competitivos.
 La temperatura y el pH afectan a la
enzima en su actividad catalítica.
 Algunas enzimas requieren de coenzimas
y/o cofactores para su actividad.

FIN
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ENZIMAS (Tema 5