LAS ENZIMAS

ENZIMAS

CLASIFICACIÓN

OxidorreductasasTransferasasHidrolasasLiasasIsomerasasLigasas

FUNCIÓN

Biocatalizadores

Energía

activación

velocidad

reacción

Cinéticaenzimática

Concent. sustrato Temperatura pH Inhibidores

actúan

tipos

Reversibles Irreversibles

No competitivos Competitivos

tipos

ESTRUCTURA

Inorgánica

Holoenzima Estrictamente

proteica

Cofactor Apoenzima

puede ser

formada

naturalezade naturaleza

Coenzimas

Orgánica

llamados

Liposolubles

(A, D, E, K)

Hidrosolubles(B, C)

Vitaminas

por ejemplo

se clasifican en

actúan como

ENZIMAS

Los enzimas son proteínas que catalizanreacciones químicas en los seres vivos.

Los enzimas son catalizadores, es decir,sustancias que, sin consumirse en una reacción,aumentan notablemente su velocidad.

No hacen factibles las reacciones imposibles,sino que solamente aceleran las queespontáneamente podrían producirse.

Eficiencia catalítica

La mayoría de las reacciones catalizadas por enzimas son muy eficientes y transcurren desde 106 hasta 1014 veces más rápido que la misma reacción no catalizada.

Típicamente, cada molécula de enzima es capaz de transformar cada segundo de 100 a 1000 moléculas de substrato en producto.

El número de estas moléculas transformadas a producto por molécula de enzima en cada segundo, se conoce como el número de recambio.

Eficiencia de las reacciones catalizadas por algunas enzimas

Enzima Velocidad en

ausencia de

enzima

Velocidad

de

reacción

catalizada

Rendimiento

Anhidrasa carbónica 1.3 x 10-1 1.0 x 106 7.7 x 106

Corismato mutassa 2.6 X 10 –5 50 1.9 X 106

Triosafosfato isomerasa 4.3 X 10 –6 4300 1.0 X 109

Carboxipeptidasa A 3.0 X 10 –9 578 1.9X 1011

AMP nucleosidasa 1.0 X 10 –11 60 6.0 X 1012

Nucleasa estafilococal 1.7 X 10 -13 95 5.6 X 1014

ENZIMAS

G

Ea

G

Ea’

Reacción

no catalizada

Reacción

catalizada

Catálisis

ASPECTOS GENERALES

Prácticamente todas las reacciones

químicas que tienen lugar en los seres

vivos están catalizadas por enzimas.

Los enzimas son catalizadores

específicos: cada enzima cataliza un solo

tipo de reacción, y casi siempre actúa

sobre un único sustrato o sobre un grupo

muy reducido de ellos.

ASPECTOS GENERALES

En una reacción catalizada por un enzima:

La sustancia sobre la que actúa el enzima se llamasustrato.

El sustrato se une a una región concreta del enzima,llamada centro activo.

El centro activo comprende:

(1) un sitio de unión formado por los aminoácidos queestán en contacto directo con el sustrato y

(2) un sitio catalítico, formado por los aminoácidosdirectamente implicados en el mecanismo de lareacción

Una vez formados los productos el enzima puedecomenzar un nuevo ciclo de reacción

ASPECTOS GENERALES

Modelo llave-cerradura de la acción enzimática (Fisher): cada enzima se une a un único sustrato debido a que el lugar activo y el sustrato poseen estructuras complementarias.

Modelo del ajuste inducido (D. Koshland). Se toma en cuenta la estructura flexible de las proteínas; el sustrato no se ajusta con precisión a un lugar activo rígido.

ASPECTOS GENERALES

Enzima y sustrato Unión al centro activo Formación de productos

ASPECTOS GENERALES

Los enzimas, a diferencia de los catalizadores

inorgánicos catalizan reacciones específicas.

Sin embargo hay distintos grados de

especificidad.

El enzima sacarasa es muy específico: rompe

el enlace β-glucosídico de la sacarosa o de

compuestos muy similares. Así, para el enzima

sacarasa, la sacarosa es su sustrato natural,

mientras que la maltosa y la isomaltosa son

sustratos análogos.

ASPECTOS GENERALES

El enzima actúa con máxima eficacia

sobre el sustrato natural y con menor

eficacia sobre los sustratos análogos.

Entre los enzimas poco específicos

están las proteasas digestivas como la

quimotripsina, que rompe los enlaces

amida de proteínas y péptidos de muy

diverso tipo.

NOMENCLATURA

ATP: hexosa fosfotransferasa

Nombre sistemático:

Donador Aceptor

Grupo transferido

EC 2.7.1.1

Número sistemático

Enzyme

Comission

GrupoSubgrupo

Sub-subgrupo

Enzima

Nombre común: Hexokinasa

CLASIFICACIÓN DE LOS ENZIMAS

En función de su acción catalítica específica, los enzimas se clasifican en 6 grandes grupos

o clases:

1. Oxido-Reductasas

2. Transferasas

3. Hidrolasas

4. Liasas

5. Isomerasas

6. Ligasas

1.- OXIDORREDUCTASAS

Catalizan reacciones de oxido-reducción,

es decir, transferencia de hidrógeno (H) o

electrones (e-) de un sustrato a otro,

según la reacción general:

AH2 + B A + BH2

Ared + Box Aox + Bred

1. OXIDORREDUCTASAS

Nombre sistemático

ALCOHOL: NAD+ OXIDO-REDUCTASA

Donador Aceptor

Nombre numérico E.C.1.1.1.1.

Nombre común Alcohol deshidrogenasa

1. Oxido-reductasa

1. actúa sobre grupo –CHOH como donador de e-

1. NAD+ o NADP+ como aceptor de e-

1.- Etanol como sustrato específico

1. OXIDORREDUCTASA

Los subgrupos se forman según la naturaleza del donador:

1.1 Actúan sobre el grupo alcohol

1.2 Actúan sobre el grupo aldehído

1.3 Actúan sobre el grupo CH - CH

1.4 Actúan sobre el grupo CH – NH2

1.5 Actúan sobre el grupo CH – NH

1.6 Actúan sobre el grupo NADH o NADPH

etc.

1. OXIDORREDUCTASAS

Los sub-subgrupos se forman según la naturaleza del aceptor:

1.1.1 NADH o NADPH como aceptor

1.1.2 Citocromos como aceptor

1.1.3 Oxígeno como aceptor

1.1.4 Disulfuro como aceptor

1.1.5 Quininas o compuestos similares

Etc.

1.- OXIDORREDUCTASAS

E.C.1.1.1.28

LA MAYOR PARTE DE LAS OXIDORREDUCTASAS SE

CONOCEN COMO:

1. Deshidrogenasas

2. Oxidasas

3. Peroxidasas

4. Oxigenasas

5. Reductasas

2. TRANSFERASAS

Catalizan reacciones en las que hay una

transferencia de grupos de una molécula a

otra. Ejemplos de estos grupos: amino,

carboxilo, carbonilo, metilo, fosforilo y

acilo (RC=O). Los nombres comunes

triviales suelen incluir el prefijo trans.

Entre los ejemplos están

transcarboxilasas, transmetilasas y

transaminasas.

2. TRANSFERASAS

A - X + B A + B - X

ATP: D-Hexosa-6- Fosfotransferasa

Dador Aceptor grupo transferido

Número sistemático EC.2.7.1.1.

Nombre común Hexoquinasa

2. Transferasa

7. Transfiere grupos fosfato

1. grupo alcohólico como aceptor

1. D-hexosa

2. TRANSFERASAS

Clasificación de subgrupos de transferasas

2.1 Grupos monocarbonados

2.2 Grupos aldehído o ceto

2.3 Acíltransferasas

2.4 Glicosiltransferasas

2.5 Alquil o Ariltransferasas

2.6 Grupos nitrogenados

2.7 Grupos fosfato

2.8 Grupos sulfato

3. HIDROLASAS

Catalizan reacciones en las que se produce laruptura de enlaces por la adición de agua(hidrólisis). Ejemplos: Esterasas, Fosfatasas yPeptidasas.

A - B + H2O A – OH + H – B

No se suelen utilizar nombres sistemáticos enlas hidrolasas. Muchas de ellas conservan sunombre primitivo: Tripsina, Pepsina,Quimotripsina, Papaína, etc.

3. HIDROLASAS

E.C. 3.5.1.5.

3. HIDROLASAS

3.1.1.7 Acetilcolina hidrolasa

3. Hidrolasa

1. Actúa sobre enlaces ésteres

1. Actúa sobre ésteres carboxílicos

7. Actúa sobre acetilcolina como

sustrato específico.

3. HIDROLASAS

3.1 Actúa sobre enlaces esteres

Esterasas (Carboxilesterasas, Fosfoesterasas,

sulfoesterasas)

3.2 Glicosidasas

3.3 Actúan sobre enlaces éteres (Éterhidrolasas)

3.4 Actúan sobre enlaces péptidicos

(péptidohidrolasas)

Etc.

4. LIASAS

Catalizan reacciones en las que se eliminan grupos (por ejemplo: H2O, CO2 Y NH3) para formar un doble enlace o se añaden a un doble enlace.

A=B + X ABX

COO- H2O COO-

CH HO CH

|

CH CH2

COO- COO-

Fumarato L-Malato

(trans)

4. LIASAS

4. LIASAS

4.1.1.1 Piruvato carboxilasa

4. Liasa

1. Rompe enlaces C-C

1. Separa el grupo CO2

1. Actúan sobre piruvato como

sustrato específico

5. LIASAS

EJEMPLOS DE LIASAS:

Descarboxilasas

Hidratasas

Deshidratasas

Desaminasas

Sintasas

5. ISOMERASAS

Catalizan varios tipos de reordenamientosintramoleculares. Las epimerasas catalizan lainversión de átomos de carbono asimétricos.Las mutasas catalizan la transferenciaintramolecular de grupos funcionales.

1.1 rasemasas y epimerasas

1.2 cis-trans-isomerasas

1.3 oxidoreductasas intramoleculares

1.4 mutasas

1.5 otras liasas

5. ISOMERASAS

5. ISOMERASAS

5.3.1.1. D-Gliceraldehído-3-fosfato Ketoisomerasa

(Trifosfato isomerasa)

5. Isomerasa (cataliza cambios moleculares)

3. Supone una oxidoreducción intramolecular

1. Interconversión entre aldosas y cetosas

1. Triosafosfato como sustrato específico

6. LIGASAS

Catalizan la formación de un enlace entre

dos moléculas de sustrato. La energía

para estas reacciones la aporta siempre la

hidrólisis del ATP.

A + B + ATP A-B + ADP + Pi o bien

C + D + ATP C-D + AMP + PPi

6. LIGASAS

6. LIGASAS

6.4.1.1. Piruvato: CO2 ligasa

(piruvato carboxilasa)

6. Ligasa

4. Unión C-C

1. Reacción de carboxilación

1. Piruvato como sustrato específico

6. LIGASAS

Los nombres de muchas ligasas incluyen el

término sintetasa y otras se denominan

carboxilasas

Aminoacil tRNA-sintetasa

Glutamina sintetasa

Carboxilasas