![La mayoría de las enzimas muestran una cinética de Michaelis-Menten en la
cual, la representación de la velocidad de reacción inicial (Vo) frente a la
concentración de sustrato ([S]) es hiperbólica.
Las enzimas alostéricas no siguen la cinética de Michaelis-Menten y muestran
frecuentemente una curva sigmoidea.](https://image.slidesharecdn.com/clase4-250825143637-e62d4b4a/85/Clase-4-Enzimas-pdfy8j8jiuih7g5f4e3ss3-de-fuhuhut6r5e4d5r-48-320.jpg)
![La ecuación de Michaelis-Menten describe cómo varía la
velocidad de la reacción en función de la concentración del
sustrato:
Para obtener la ecuación de velocidad de Michaelis-Menten se
consideran las siguientes suposiciones:
1. A pesar que la concentración de sustrato ([S]) es mucho mayor que
la concentración de enzima ([E]), el porcentaje de sustrato total
unido a la enzima es pequeño.
2. La velocidad de formación de ES es igual a la de descomposición
de ES.
3. En el análisis de las reacciones enzimáticas se utilizan las
velocidades de reacción iniciales (Vo). Esto significa que la velocidad
de la reacción se mide en cuanto se mezclan la enzima y el sustrato.](https://image.slidesharecdn.com/clase4-250825143637-e62d4b4a/85/Clase-4-Enzimas-pdfy8j8jiuih7g5f4e3ss3-de-fuhuhut6r5e4d5r-50-320.jpg)
![Cuando se representa la Vo con
respecto a [S], no siempre es
posible determinar cuándo se
ha alcanzado la Vmax debido a
la pendiente ascendente
gradual de la curva hiperbólica
a concentraciones de sustrato
elevadas.
Si se representa 1/Vo con
respecto a 1/[S], se obtiene una
línea recta. Esta gráfica, la
representación de Lineweaver-
Burk (también denominada
como representación doble
recíproca) puede utilizarse para
calcular la Kmax y la Vmax, así
como para determinar el
mecanismo de acción de los
inhibidores enzimáticos.](https://image.slidesharecdn.com/clase4-250825143637-e62d4b4a/85/Clase-4-Enzimas-pdfy8j8jiuih7g5f4e3ss3-de-fuhuhut6r5e4d5r-52-320.jpg)
![1. La Vmax no varia en presencia del inhibidor, pero el efecto de un inhibidor
competitivo se invierte aumentando la [S].
2. Un inhibidor competitivo aumenta la Km, lo que significa que, en presencia
de un inhibidor competitivo, se necesita más sustrato para alcanzar Vmax.
3. La reacciones inhibida y no inhibida muestran diferentes puntos de
intersección con el eje de las x, lo que indica que la Km aparente aumenta
en presencia del inhibidor competitivo porque -1/Km se acerca a cero
desde un valor negativo.](https://image.slidesharecdn.com/clase4-250825143637-e62d4b4a/85/Clase-4-Enzimas-pdfy8j8jiuih7g5f4e3ss3-de-fuhuhut6r5e4d5r-63-320.jpg)
![1. Los inhibidores NO competitivos disminuyen la Vmax, y no puede evitarse
aumentando la concentración de sustrato.
2. No interfieren en la unión del sustrato a la enzima. Por tanto, la enzima
muestra la misma Km en presencia o en ausencia del inhibidor no
competitivo.
3. La inhibición no competitiva se diferencia fácilmente de la inhibición
competitiva representando 1/Vo frente a 1/[S], se observa que la Vmax
disminuye en presencia de un inhibidor no competitivo, mientras que Km
no se modifica.](https://image.slidesharecdn.com/clase4-250825143637-e62d4b4a/85/Clase-4-Enzimas-pdfy8j8jiuih7g5f4e3ss3-de-fuhuhut6r5e4d5r-68-320.jpg)
Clase 4. Enzimas.pdfy8j8jiuih7g5f4e3ss3 de fuhuhut6r5e4d5r
- 3. Para que ocurra una reacción, las moléculas que chocan deben tener energía cinética total igual o mayor que la energía de activación (Ea) , que es la mínima cantidad de energía que se requiere para iniciar una reacción química.
- 4. Las sustancias que intervienen en estas reacciones son muy estables y se requeriría una gran cantidad de energía para que reaccionaran entre sí. (velocidad de reacción sería nula o demasiado lenta). Para acelerar la reacción en un laboratorio bastaría con aumentar la temperatura o bien con añadir un catalizador.
- 5. Las enzimas que quiere decir “en la levadura”, son biocatalizadores Proteínas globulares, solubles en agua y se difunden bien en los líquidos orgánicos. Pueden actuar a nivel intracelular o a nivel extracelular. La catálisis enzimática es muy rápida: 1 molécula de enzima puede actuar sobre cerca de 1000 moléculas de sustrato por minuto. La falta de enzimas conducirá a un bloqueo de las vías metabólicas causando un error congénito del metabolismo.
- 6. La sustancia sobre la cual la enzima actúa , es llamada sustrato. La enzima convertirá el sustrato en producto o productos
- 7. IMPORTANCIA DE LAS ENZIMAS Las enzimas hacen posible la vida en la tierra Necesitamos mantener un conjunto completo y equilibrado de enzimas para: La desintegración de nutrientes para producir energía y bloques de construcción químicos. El montaje de esos bloques de construcción hacia proteínas, DNA, membranas, células y tejidos, y la utilización de energía para impulsar la motilidad celular, la función neural y la contracción muscular.
- 9. Intervienen en muchos campos de las ciencias biomédicas. Muchas enfermedades como los errores congénitos del metabolismo se deben a anormalidades en la síntesis de las enzimas.
- 10. Ayuda en el diagnóstico y el pronóstico de enfermedad valorando la actividad de enzimas específicas en sangre, otros líquidos hísticos o extractos celulares.
- 11. Aumentan la velocidad de una reacción química y no se consumen ni se alteran durante la reacción, por lo que se encuentran en concentraciones bajas. No desplazan la constante de equilibrio para que se obtenga más producto, sino que se genere la misma cantidad de producto en menos tiempo. PROPIEDADES GENERALES DE LAS ENZIMAS
- 12. Las enzimas aumentan la velocidad de reacción de un millón a un trillón de veces. En ausencia de las enzimas las reacciones biológicas no son perceptibles y la ausencia de la enzima puede causar patología. Por ejemplo, una reacción tan sencilla como la hidratación del CO2 necesita una enzima.
- 13. Las moléculas enzimáticas contienen una bolsa o hendidura, con estructura tridimensional (dominio) especial denominada sitio activo, donde el sustrato se une y se convierte en producto y que da lugar a otra propiedad de las enzimas que es la especificidad.
- 14. Esta formado por los siguientes aminoácidos: Aminoácidos estructurales: Son los responsables de la forma del sitio activo. Aminoácidos orientadores: Orientan la llegada del sustrato al sitio activo Aminoácidos de fijación: Establecen enlaces débiles con el sustrato y lo fijan. Aminoácidos catalizadores: Son los responsables de la transformación del sustrato.
- 15. Las enzimas, a diferencia de los catalizadores no biológicos, presentan una gran especificidad, la cual es su propiedad más significativa. Las enzimas interaccionan con un sustrato, o unos pocos sustratos, y catalizan sólo un tipo de reacción química.
- 16. La enzima solo puede actuar sobre un tipo de sustrato L-glutámico deshidrogenasa -> Glutamato Hay enzimas que tienen especificidad absoluta:
- 17. Otras pueden actuar sobre varios sustratos emparentados entre sí estructuralmente. Actúa sobre sustratos con estructuras muy similares La L-aminoácido oxidasa, por ejemplo, puede catalizar la oxidación de diferentes aminoácidos de la serie L
- 19. CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS POR SU ESTRUCTURA
- 21. Por ejemplo, la anhidrasa carbónica es la enzima que cataliza la hidratación reversible del CO2 para formar bicarbonato (HCO3−). Su sitio activo contiene un cofactor de zinc (Zn2+ ) que está coordinado con tres cadenas laterales de histidina. El ion zinc polariza una molécula de agua haciendo que un grupo OH se una al Zn2+ . El grupo OH (que actúa como nucleófilo) ataca al CO2 y lo convierte en HCO3−.
- 23. Las coenzimas son moléculas orgánicas que dan versatilidad química a las enzimas porque aportan grupos reactivos que no están presentes en las cadenas laterales de sus aminoácidos o porque pueden actuar como transportadoras de moléculas de sustrato. Se pueden unir de manera transitoria a la enzima y son esencialmente co-sustratos, mientras que otras están unidas con firmeza por medio de enlaces covalentes o no covalentes. COENZIMAS
- 24. La mayoría de las coenzimas derivan de las vitaminas. Además, existen determinadas sustancias semejantes a las vitaminas que los organismos pueden sintetizar en cantidades suficientes para facilitar reacciones catalizadas por enzimas.
- 25. Las coenzimas pueden clasificarse conforme a su función en tres grupos: De transferencia de electrones De transferencia de grupos y De transferencia de alta energía.
- 26. Entre las coenzimas que participan en reacciones redox se incluyen el dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD+):
- 27. El dinucleótido de flavina y adenina (FAD):
- 28. La coenzima Q (CoQ) y la tetrahidrobiopterina (BH4).
- 29. Coenzimas como el pirofosfato de tiamina (TPP), la coenzima A (CoASH) y el fosfato de piridoxal intervienen en la transferencia de grupos aldehído, acilo y amino, respectivamente.
- 30. Las transferencias de un carbono en diversos estados de oxidación entre sustratos, requieren biotina, tetrahidrofolato (TH4) o S- adenosilmetionina (SAM).
- 31. Los nucleótidos, conocidos por su potencial de transferencia de alta energía, funcionan como coenzimas en el sentido de que activan intermediarios metabólicos o sirven como donadores de fosfato o como transportadores de moléculas pequeñas, o ambas cosas. Son ejemplos de estos últimos la UDP-glucosa, un intermediario en la síntesis de glucógeno, y el CDP (difosfato de citidina)-etanolamina, un intermediario en la síntesis de ciertos lípidos.
- 32. CLASIFICACION DE LAS ENZIMAS POR SU FUNCION Antiguamente, las enzimas se designaban teniendo en cuenta el sustrato sobre el que actuaban y se les añadía el sufijo “asa”. Por ejemplo la enzima que desdobla la úrea se denomina ureasa. Luego se denominaron con nombres que no decían nada, ej.: tripsina.
- 33. OXIDOREDUCTASAS 1. Oxido-reductasas (Reacciones de oxido-reducción). Si una molécula se reduce, tiene que haber otra que se oxide
- 34. TRANSFERASAS 2. Transferasas (Transferencia de grupos funcionales) Grupos aldehidos Grupos acilos Grupos glucosilos Grupos fosfatos (kinasas)
- 35. HIDROLASAS 3. Hidrolasas (Reacciones de hidrólisis) Transforman polimeros en monomeros. Actuan sobre: Enlace éster Enlace glucosidico Enlace peptídico Enlace C-N
- 36. LIASAS 4. Liasas (Adición a los dobles enlaces) Entre C y C Entre C y O Entre C y N
- 38. LIGASAS 6. Ligasas (Formación de enlaces, con aporte de ATP) Entre C y O Entre C y S Entre C y N Entre C y C
- 39. ISOENZIMAS O ISOZIMAS Las isoenzimas o isozimas son enzimas que difieren en la secuencia de aminoácidos (se codifican en genes diferentes), pero que catalizan la misma reacción química. Suelen mostrar diferentes parámetros cinéticos (i.e. diferentes valores de KM), diferente afinidad por el sustrato o propiedades de regulación diferente. La existencia de las isoenzimas permite el ajuste del metabolismo para satisfacer las necesidades particulares de un determinado tejido o etapa del desarrollo.
- 41. COMO ACTÚAN LAS ENZIMAS? El mecanismo de acción enzimática puede considerarse desde dos perspectivas: La primera trata la catálisis en términos de cambios de energía que se producen durante la reacción (Reacción alternativa, energéticamente favorable, en comparación con la reacción no catalizada). La segunda perspectiva describe cómo el sitio activo facilita químicamente la catálisis.
- 42. Las reacciones químicas tienen una barrera de energía que separa los reactantes de los productos: Energía libre de activación. Para que las moléculas reaccionen, deben contener suficiente energía para superar la barrera de energía del estado de transición. Debido a la elevada energía libre de activación, las velocidades de las reacciones químicas no catalizadas suelen ser lentas. Una enzima permite que una reacción transcurra rápidamente al proporcionar una vía de reacción alternativa con una energía libre de activación más baja. La enzima no cambia la energía libre de los sustratos ni de los productos y, por consiguiente, no cambia el equilibrio de la reacción. Cambios de energía que ocurren durante la reacción
- 43. El sitio activo es una máquina molecular compleja que emplea mecanismos químicos para facilitar la conversión del sustrato en productos. Actúa como plantilla molecular flexible que enlaza el sustrato e inicia su conversión a un estado de transición, lo estabiliza y aumenta la concentración del intermediario reactivo que puede convertirse en producto y, por tanto, acelera la reacción. Proporcionar grupos catalíticos que intensifican la probabilidad de que se forme el estado de transición (his,ser). Química del sitio activo
- 47. La velocidad de una reacción (v) es el número de moléculas de sustrato que se convierte en producto por unidad de tiempo (µmol de producto formado por minuto). La velocidad aumenta con la concentración del sustrato hasta alcanzar una velocidad máxima (Vmax). Concentración del sustrato
- 48. La mayoría de las enzimas muestran una cinética de Michaelis-Menten en la cual, la representación de la velocidad de reacción inicial (Vo) frente a la concentración de sustrato ([S]) es hiperbólica. Las enzimas alostéricas no siguen la cinética de Michaelis-Menten y muestran frecuentemente una curva sigmoidea.
- 49. ECUACION DE MICHAELIS-MENTEN Leonor Michaelis y Maude Menten propusieron un modelo simple que explica la mayoría de las características de las reacciones catalizadas por enzimas: la enzima se combina irreversiblemente con su sustrato para formar un complejo ES, que posteriormente rinde el producto y permite la regeneración de la enzima libre.
- 50. La ecuación de Michaelis-Menten describe cómo varía la velocidad de la reacción en función de la concentración del sustrato: Para obtener la ecuación de velocidad de Michaelis-Menten se consideran las siguientes suposiciones: 1. A pesar que la concentración de sustrato ([S]) es mucho mayor que la concentración de enzima ([E]), el porcentaje de sustrato total unido a la enzima es pequeño. 2. La velocidad de formación de ES es igual a la de descomposición de ES. 3. En el análisis de las reacciones enzimáticas se utilizan las velocidades de reacción iniciales (Vo). Esto significa que la velocidad de la reacción se mide en cuanto se mezclan la enzima y el sustrato.
- 51. La Km (constante de Michaelis) es característica de una enzima y su sustrato concreto, y refleja la afinidad de la enzima por ese sustrato. La Km es numéricamente igual a la concentración de sustrato a la cual la velocidad de la reacción es igual a ½ Vmax. La Km no varía con la concentración de la enzima. Km baja, refleja una afinidad elevada de la enzima por el sustrato. Km elevada, refleja una afinidad baja de la enzima por el sustrato.
- 52. Cuando se representa la Vo con respecto a [S], no siempre es posible determinar cuándo se ha alcanzado la Vmax debido a la pendiente ascendente gradual de la curva hiperbólica a concentraciones de sustrato elevadas. Si se representa 1/Vo con respecto a 1/[S], se obtiene una línea recta. Esta gráfica, la representación de Lineweaver- Burk (también denominada como representación doble recíproca) puede utilizarse para calcular la Kmax y la Vmax, así como para determinar el mecanismo de acción de los inhibidores enzimáticos.
- 53. REGULACION DE LA ACTIVIDAD ENZIMATICA
- 55. Estas enzimas presentan un efecto cooperativo: la unión de un sustrato a unas de las subunidades de la enzima, facilita la unión de las demás moléculas de sustrato a los sitios activos de otras subunidades. Si un sustrato forma un enlace covalente con un sitio distinto del activo, ello puede estimular la actividad de la enzima o bien inhibirla. La sustancia que se une a la enzima alostérica se llama regulador o modulador o efector.
- 57. Inhibición de la actividad enzimática Cualquier sustancia que pueda disminuir la velocidad de una reacción catalizada por una enzima se denomina inhibidor. Pueden ser: Iones, moléculas orgánicas o el producto final de la reacción. El bloqueo de una enzima puede matar a un agente 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.
- 62. El inhibidor competitivo se une de manera reversible al sitio activo que ocuparía normalmente el sustrato y, por consiguiente, compite con el sustrato por ese sitio.
- 63. 1. La Vmax no varia en presencia del inhibidor, pero el efecto de un inhibidor competitivo se invierte aumentando la [S]. 2. Un inhibidor competitivo aumenta la Km, lo que significa que, en presencia de un inhibidor competitivo, se necesita más sustrato para alcanzar Vmax. 3. La reacciones inhibida y no inhibida muestran diferentes puntos de intersección con el eje de las x, lo que indica que la Km aparente aumenta en presencia del inhibidor competitivo porque -1/Km se acerca a cero desde un valor negativo.
- 66. Inhibición no competitiva cuando el inhibidor y el sustrato se unen a sitios diferentes de la enzima.
- 67. El inhibidor no competitivo puede unirse o bien a la enzima libre o bien al complejo ES, impidiendo así que se produzca la reacción
- 68. 1. Los inhibidores NO competitivos disminuyen la Vmax, y no puede evitarse aumentando la concentración de sustrato. 2. No interfieren en la unión del sustrato a la enzima. Por tanto, la enzima muestra la misma Km en presencia o en ausencia del inhibidor no competitivo. 3. La inhibición no competitiva se diferencia fácilmente de la inhibición competitiva representando 1/Vo frente a 1/[S], se observa que la Vmax disminuye en presencia de un inhibidor no competitivo, mientras que Km no se modifica.
- 69. Ejemplo de inhibidores no competitivos: El plomo forma enlaces covalentes con las cadenas laterales sulfhidrilo de la cisteína de las proteínas. La unión del metal pesado muestra inhibición no competitiva. La ferroquelatasa, una enzima que cataliza la inserción de Fe2* en la protoporfirina (un precursor del hemo.