enzimas cinetica

ENZIMASCINÉTICA ENZIMÁTICA

Rogel Elías LizethRodríguez Soriano Nidya StefannyRomero Hernández Maria PamelaCBS-TCA-E.C.S.F.-Trimestre I/2012

• La cinética enzimática estudia la velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas.

• La velocidad de una reacción catalizada por una enzima puede medirse con relativa facilidad, ya que en muchos casos no es necesario purificar o aislar la enzima.

• Estos estudios proporcionan información directa acerca del mecanismo de la reacción catalítica y de la especifidad de la enzima.

MODELO CINÉTICO DE MICHAELIS-MENTEN

• Los estudios sistemáticos del efecto de la concentración inicial del sustrato sobre la actividad enzimática comenzaron a realizarse a finales del siglo XIX. Ya en 1882 se introdujo el concepto del complejo enzima-sustrato 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.

• En este, el concepto de Enzima- Sustrato es el punto de central.

donde:

K1= Constante de velocidad de la formación de ES

K-1= Constante de velocidad de la disociación de ES

K2= Constante de velocidad de la formación y liberación del producto del lugar activo.

Constante de Michaelis

Ecuación de Michaelis Mendel

La constante de Michaelis-Menten (KM) es un parámetro cinético importante por varias razones:

• Explica varios aspectos del comportamiento enzimático, por lo que cada enzima tiene un valor de KM característico en condiciones especificas.

• KM es la concentración de sustrato para la cual la velocidad de reacción es la mitad de la velocidad máxima.

• El valor de KM da idea de la afinidad del enzima por el sustrato:

< KM = > afinidad del enzima por el sustrato> KM = < afinidad. 5

MODELO CINÉTICO DE MICHAELIS-MENTEN

CÁLCULO DE LA KM Y DE LA Vmax DE UN ENZIMA

La representación gráfica de la ecuación de Michaelis-Menten es una hipérbola . La Vmax corresponde al valor máximo al que tiende la curva experimental, y la KM corresponde a la concentración de sustrato a la cual la velocidad de la reacción es la mitad de la Vmax.

Para determinar gráficamente los valores de KM y Vmax es más sencillo utilizar la representación doble recíproca (1/v0 frente a 1/[S]0), ya que es una línea recta. Esta representación doble recíproca recibe el nombre de

Representación de Lineweaver-Burk

Para estudiar la cinética enzimática se mide el efecto de la concentración inicial de sustrato sobre la velocidad inicial de la reacción, manteniendo la cantidad de enzima constante.

• Si representamos v0 frente a [S]0 obtenemos una gráfica

• Cuando [S]0 es pequeña, la velocidad inicial es directamente proporcional a la concentración de sustrato, y por tanto, la reacción es de primer orden.

• A altas [S]0, el enzima se encuentra saturada por el sustrato, y la velocidad ya no depende de [S]0. En este punto, la reacción es de orden cero y la velocidad es máxima (Vmax).

• Hay enzimas que no obedecen la ecuación de Michaelis-Menten. Se dice que su cinética no es Michaeliana.

• Esto ocurre con las enzimas alostéricos, cuya gráfica v frente a [S] no es una hipérbola, sino una sigmoide

• En la cinética sigmoidea, pequeñas variaciones en la [S] en una zona crítica (cercana a la KM) se traduce en grandes variaciones en la velocidad de reacción.

ACTIVIDAD ENZIMÁTICASe mide en términos de velocidad:

• UI: los µmoles de sustrato que la enzima transforma en un minuto.

• Katal: los moles de sustrato que la enzima transforma en un segundo

• Cuando se conoce el Peso molecular de la Enzima pura y el número de centros activos por molécula de enzima, las medidas de actividad enzimática permiten calcular el número de recambio: número de moles que la enzima convierte por cada centro activo y por unidad de tiempo.

• 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.

• A medida que la reacción transcurre, la velocidad de acumulación del producto va disminuyendo porque se va consumiendo el sustrato de la reacción. Para evitar esta complicación se procede a medir la velocidad inicial de la reacción (v0).

• La velocidad inicial de la reacción es igual a la pendiente de la curva de avance a tiempo cero.

• De esta forma, la medida de v0 se realiza antes de que se consuma el 10% del total del sustrato, de forma que pueda considerarse la [S] como esencialmente constante a lo largo del experimento.

vo

Factores que influyen

•pH•Temperatura•Sustancias Químicas

Efecto del pH

• Las enzimas poseen grupos químicos ionizables (carboxilos -COOH; amino -NH2; etc.) en las cadenas laterales de sus aminoácidos.

• Según el pH del medio, estos grupos pueden tener carga eléctrica positiva, negativa o neutra.

• Como la conformación de las proteínas depende, en parte, de sus cargas eléctricas, habrá un pH en el cual la conformación será la más adecuada para la actividad catalítica. Este es el llamado pH óptimo.

• La mayoría de las enzimas son muy sensibles a los cambios de pH.

• Desviaciones de pocas décimas por encima o por debajo del pH óptimo pueden afectar drásticamente su actividad.

• Como ligeros cambios del pH pueden provocar la desnaturalización de la proteína.

• Los seres vivos han desarrollado sistemas más o menos complejos para mantener estable el pH intracelular.

Concepto de Cooperatividad

• La unión de los sustratos al sitio activo de una subunidad produce un cambio conformacional que por contacto físico se transmite a las subunidades vecinas, facilitando las interacciones.

Cooperatividad de unión de sustratohomoalosterismo

• La enzima que se une al sustrato de forma cooperativa se comporta a bajas concentraciones de sustrato como si se uniera mal al sustrato (Km elevada).

• Cuando aumentan las concentraciones es cada vez más eficaz.

• Las enzimas que actúan así regulan las concentraciones de sustrato en valores constantes y contribuyen a la honmeostasis.

Homoalosterismo extremo

INHIBICIÓN ENZIMÁTICA

Son sustancias que disminuyen, neutralizan o regulan la actividad enzimática.

son

Tipos de Inhibidores

IRREVERSIBLES REVERSIBLES

El inhibidor se une covalentemente al enzima y lo inutiliza permanentemente

COMPETITIVA

NO COMPETITIVA

ACOMPETITIVA

(suelen ser venenos)

Unión del Inhibidor al centro activo

Unión del Inhibidor a un lugar diferente al centro activo (alosterismo)

Actúa igual que el no competitivo enlanzandose con ES

REVERSIBLES

• Competitivo• No competitivo• Acopetitiva o de Retroalimentación

INHIBICIÓN COMPETITIVAEl inhibidor competitivo se une al centro activo del enzima ya que tiene una forma parecida al sustrato.

En una inhibición competitiva se puede alcanzar la misma velocidad máxima aumentando la concentración de sustrato.

La inhibición puede revertirse simplemente por la adición de mas sustrato.

INHIBICIÓN NO COMPETITIVA

El inhibidor no competitivo se une a un lugar diferente del centro activo, que también puede hacerlo al complejo enzima-sustrato.

La Km se mantiene constante en presencia del I no competitivo.

(Es característico de los enzimas alostéricos)

La unión con el inhibidor puede:• Cambia la forma del centro activo y hace que

el sustrato no pueda unirse al enzima.• No permite la catálisis

INHIBICIÓN ACOPETITIVA

El inhibidor acompetitvo sólo se une al complejo enzima-sustrato.

• Un inhibidor es una sustancia que disminuye o anula la actividad de una enzima.

Puede ser:IonUna molécula orgánica.O el producto final de la reacción.

• Muchos inhibidores enzimáticos actúan como fármacos, antibióticos o conservantes; otros pueden ser tóxicos, potentes venenos.

Ejemplo: La aspirina (acetil salicilico) que inhibe la enzima que cataliza el primer paso en la síntesis de prostaglandinas, implicadas en la producción del dolor.