ENZIMAS

ENZIMAS

ROSANGELA RIVEROS VASQUEZ

ConceptoLas Enzimas, son catalizadores biolgicos que aumentan la rapidez de una reaccin qumica sin ser consumidas en la reaccin. La mayora son protenas aunque hay molculas de RNA Con actividad cataltica (ribozimas).1.- Catalizadores : sustancias que aumenta la velocidad de reaccin.2.- Biolgicos: son nicamente producidos por organismos vivos.

Composicin Enzimtica

La composicin qumica de las enzimas no se estableci con seguridad hasta 1926 cuando James Sumner cristaliz ureasa de habas, que cataliza la hidrlisis de urea a NH3 y CO2 y demostrque estos cristales son protenas.La larga cadena de aminocidos que constituye la molcula de la enzima no se dobla libremente, sino que adquiere una estructura tridimensional definida, debido a la presencia de enlaces disulfuro (covalentes) entre residuos de cistena, que actan como uniones entre diferentes regiones de una cadena polipeptdica o entre dos cadenas polipeptdicas.

Algunas enzimas estn formadas por dos partes una parte proteica, denominada apoenzima, y una parte no proteica, denomina cofactor.

Composicin Enzimtica

Caractersticas de las EnzimasCatalizadoresEstructura proteicaElevado peso molecularTermolbiles (se destruyen por accin de las elevadas temperaturas).Especificidad.Alta actividad.Se recuperan inalteradas al final del proceso de catlisis.Pueden requerir la participacin de estructuras no proteicas.

Clasificacin

FuncionesLas enzimas permiten que las clulas utilicen energa y materiales de manera eficiente mientras responden a las necesidades celulares.Se necesita menos energa para convertir molculas reactantes en productos, lo que aumenta la velocidad de una reaccin bioqumica comparada con las velocidades de las reacciones no catalizadas

La estructura terciaria de una enzima tiene una importante funcin en la manera como dicha enzima cataliza reacciones.

Funciones

MODO DE ACCIN DE LAS ENZIMAS Para que se pueda llevar a cabo la reaccin, el sustrato, debe entrar al sitio activo, formndose un complejo Enzima-Sustrato y de all sale el producto. El sitio activo comprende : un sitio de unin formado por los aminocidos que estn en contacto directo con el sustrato y un sitio cataltico, formado por los aminocidos directamente implicados en el mecanismo de la reaccin.

El sitio activo Puesto que el sitio activo de una enzima se acomoda a un tipo particular de sustrato, las enzimas generalmente catalizan slo tipos especficos de reacciones.

Hay dos modelos sobre la forma en que el sustrato se une al sitio activo de la enzima:El modelo llave-cerradura (Fisher,1890)El modelo del ajuste inducido (Koshland, 1958)

MODELOS DE ACCION ENZIMATICA11

MODELO LLAVE-CERRADURALa estructura del sustrato y la del centro activo son complementariasEste modelo es vlido en muchos casos, pero no es siempre correcto

Este modelo era esttico y no tena en cuenta la flexibilidad de la forma terciaria de una enzima ni la manera en la que, el sitio activo puede acoplarse a la forma de un sustrato.12

MODELO LLAVE-CERRADURA

MODELO DEL AJUSTE INDUCIDO El centro activo adopta la conformacin idnea slo en presencia del sustrato. La unin del sustrato al centro activo del enzima desencadena un cambio conformacional que da lugar a la formacin del producto.

La unin del sustrato induce un cambio en el centro activo que aumenta la complementariedad ; Reconocimiento molecular dinmico14

MODELO DEL AJUSTE INDUCIDO

CINTICA ENZIMTICAEstudia la velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas, explica el papel de las mismas en el metabolismo, cmo es controlada su actividad en la clula y cmo puede ser inhibida su actividad por frmacos o venenos o potenciada por otro tipo de molculas.

CLASIFICACIN CINTICA:Cintica de Primer Orden:La relacin entre la velocidad y la concentracin de sustrato es directamente proporcional.- Cintica de Segundo Orden:La velocidad es proporcional al cuadrado de la concentracin de Sustrato.- Cintica de Cero Orden:La velocidad es independiente, es decir, no cambia si modificamos la concentracin de sustrato.- Cintica Hiperblica:Para una enzima, si aumentamos la concentracin de sustrato, la velocidad de la reaccin se conforma de esta forma:

1.En una reaccin, si se tiene poco sustrato, se habla de una cintica de primer orden.2.Si se sigue aumentando el sustrato, se tiene una cintica de orden mixto o indefinido.3.Con un exceso de sustrato, se ha alcanzado la velocidad mxima, se ha vuelto constante. Todos los sitios catalticos estn ocupados, la enzima est saturada, se podr seguir agregando sustrato pero la enzima no acta.

Km: Constante de Michaelis, Constante correspondiente a la concentracin de sustrato equivalente a la mitad de la Velocidad Mxima. Determinada para cada enzima, es la concentracin de sustrato que semisatura la reaccin. Es una medida de la afinidad de la enzima y el sustrato, A menor Km, mayor afinidad.Al graficarVelocidad vs [Sustrato], se obtiene una Hiprbola Rectangular (mostrada anteriormente), pero si se invierten los valores, la grfica sera una Lnea recta que no pasa por el origen:

La actividad puede estar afectada por:Factores que afectan la actividad enzimtica

Las E son activas en un rango limitado de pH

A partir de cierta temperatura se empiezan a desnaturalizar.

Efecto del pH Sobre la actividad enzimticaGeneralmente existe un pH en el cual se obtiene un mximo de velocidad pH ptimo.El pH ptimo puede influir en la afinidad, % de saturacin de E por S, estabilidad de la E, en las constantes cinticas.

EFECTO DEL pH SOBRE LA ACTIVIDAD ENZIMTICA21

Ph ptimo para enzimas

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EFECTO DE LA TEMPERATURASOBRE LA ACTIVIDAD ENZIMTICALos aumentos de temperatura por lo general aceleran las reaccionesqumicas. Las reacciones catalizadas por enzimas siguen esta ley,Solo que al ser protenas a partir de cierta temperatura se empiezana desnaturalizar. Esa temperatura se llama temperatura ptima y es aquella enLa que la velocidad enzimtica es mxima

VARIACIN DE LA ACTIVIDAD ENZIMTICA EN FUNCIN DE LA TEMPERATURA

IrreversiblesE + I EIse unen fuertemente a la E y el complejo no se disocia

ReversiblesE + I EI

Factores que afectan la cintica enzimtica: INHIBIDORESMuchos tipos de molculas, llamadas inhibidores, hacen que las enzimas pierdan su actividad catalizadora. Los inhibidores actan impidiendo que el sitio activo se enlace con un sustrato.

Inhibidores Reversibles

Pueden actuar de 3 modos:ocupan temporalmente el centro activo por semejanza estructural con el sustrato original: inhibidor competitivoalteran la conformacin espacial del enzima, impidiendo su unin al sustrato: inhibidor no competitivoSe unen al complejo E-S impidiendo la catlisis del sustrato: inhibidor acompetitivo

Inhibidores Reversibles inhibidor competitivo

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Inhibidores Reversibles inhibidor no competitivo

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Inhibidores Reversibles inhibidor acompetitivo

SP28

Inhibidores Reversibles inhibidor acompetitivo

SIP29

Cofactores A veces, un enzima requiere para su funcin la presencia de sustancias no proteicas que colaboran en la catlisis: los cofactores. Pueden ser iones inorgnicos como el Fe++, Mg++, Mn++, Zn++ etc. Casi un tercio de los enzimas conocidos requieren cofactores. Cuando el cofactor es una molcula orgnica se llama coenzima. Cuando los cofactores y las coenzimas se encuentran unidos covalentemente a la enzima se llaman grupos prostticos.

Cofactores

CoenzimaAlgunas enzimas necesitan una porcin no proteica para desempear su funcin: si es un catin metlico se denomina cofactor; y si es una molcula orgnica, coenzima. Lascoenzimasson molculas orgnicas no proteicas , termoestables ,que unidos a una apoenzima constituyen la holoenzima.

CoenzimasLa mayoria de las coenzimas transportan moleculas que transfieren electrones o parte de un sustrato de una molecula a otra. algunos ejemplos de coenzimas. NADH, NADPH y FADH2 son coenzimas; estas transfieren electrones.Muchas son productos derivados de vitaminas y su unin a la porcin proteica puede ser covalente o no covalente .

Coenzima1.La coenzima se une a un enzima. 2.La enzima capta su sustrato especfico. 3.La enzima ataca a dicho sustrato, arrancndole algunos de sus tomos.4.La enzima cede a la coenzima dichos tomos provenientes del sustrato.

5.La coenzima acepta dichos tomos y se desprende de la enzima. 6.La coenzima transporta dichos tomos y acaba cedindolos, recuperando as su capacidad para aceptar.

El mecanismo de accin bsico de las coenzimas es el siguiente:

MUCHAS VITAMINAS SON COFACTORES O PRECURSORES DE COFACTORESDE ENZIMAS

IsoenzimasEl trmino isoenzima se utiliza a menudo para referirse a: Variantes genticas de una enzima. Protenas genticamente independientes y con escasa homologa.Heteropolmeros de dos o ms cadenas polipeptdicas no unidas por enlaces covalentes. Enzimas no relacionadas que catalizan reacciones similares (p. ej., enzimas conjugadas con diferentes grupos prostticos o que requieren coenzimas o cofactores distintos).

Las isoenzimas pueden proceder de: - Diferentes rganos (isoenzimas de la fosfatasa alcalina). - Del mismo espacio celular (isoenzimas de la LDH).Las isoenzimas pueden diferenciarse mediante: Electroforesis, Cromatografa, con la ayuda de inhibidores, en virtud de su termoestabilidad.

Enzimas sricos de importancia diagnstica clnicaTransaminasas (ALT, AST) cirrosis , hepatitis, traumatismos. Amilasa pancreatitis aguda y crnica, cncer de pncreas Creatn fosfoquinasa (CPK) Infarto de miocardio (isoenzima CPK-1) Fosfatasa cida (ACP) hipertrofia o cncer de prstata) Fosfatasa alcalina (ALP) ictericia obstructiva, colelitiasis Gama glutamil transpeptidasa (GGT) Hepatitis vrica, obstruccin biliar. Lctico deshidrogenasa (LDH) infarto de miocardio (LDH1), hepatitis vricas (LDH4, LDH5) 5-nucleotidasa (NTP) colestasis intra o extraheptica.

GRACIAS