BIOLOGÍA IIIBIOLOGÍA III

ENZIMASENZIMAS

¿Qué son las ¿Qué son las enzimasenzimas??

SonSon proteínasproteínas que que catalizancatalizan reacciones químicasreacciones químicas en las células en las células

¿Cuál es el papel de las ¿Cuál es el papel de las enzimasenzimas en el metabolismo?en el metabolismo?

Hacen posible que en Hacen posible que en condiciones condiciones fisiológicasfisiológicas tengan lugar tengan lugar reaccionesreacciones que que sin catalizador requerirían condiciones sin catalizador requerirían condiciones extremas de presión, temperatura o pH.extremas de presión, temperatura o pH.

¿Cuáles son los componentes de ¿Cuáles son los componentes de las las enzimasenzimas??

Algunas están Algunas están formadas por formadas por unauna sola sola cadena polipeptídicacadena polipeptídica, , mientras que otras mientras que otras contienen contienen varias varias cadenascadenas..

ProteínasProteínas

Los 20 aminoácidos que forman a las proteínasLos 20 aminoácidos que forman a las proteínas

Niveles de organización de las proteínasNiveles de organización de las proteínas

PROTEÍNASPROTEÍNASEstructura terciariaEstructura terciaria

La estructura terciaria se La estructura terciaria se refiere a la refiere a la disposición disposición tridimensional de todos tridimensional de todos los átomoslos átomos que componen que componen la proteína. la proteína.

La estructura terciaria de La estructura terciaria de una proteína es la una proteína es la responsable directa de sus responsable directa de sus propiedades biológicaspropiedades biológicas..

Todas las proteínas Todas las proteínas globulares tienen estructura globulares tienen estructura terciariaterciaria

Enzimas Enzimas

Todas las enzimas Todas las enzimas son proteínas son proteínas globulares.globulares.

La función catalítica La función catalítica de la enzima, de la enzima, depende de su depende de su estructura. Si dicha estructura. Si dicha estructura se estructura se modifica, la enzima modifica, la enzima pierde su función. pierde su función.

Estructura de la enzima triosa fosfato isomerasa

Enzima fosfofructocinasaEnzima fosfofructocinasaFormada por cuatro cadenas polipeptídicas

Los sitios activosLos sitios activos

Son hendiduras donde Son hendiduras donde se enlazan los se enlazan los sustratos y se sustratos y se catalizan reacciones catalizan reacciones específicas.específicas.

El El sitio activo sitio activo favorece la favorece la existencia de un microambiente existencia de un microambiente energéticamente favorable para energéticamente favorable para que ocurra la reacción química que ocurra la reacción química

Todas las enzimas poseen uno o más sitios de unión al (los) sustrato(s) , denominado(s) sitio(s) activo(s)

¿Cuáles son los componentes de las ¿Cuáles son los componentes de las enzimasenzimas??

Muchas enzimas requieren componentes Muchas enzimas requieren componentes no proteicos para completar la catálisis, no proteicos para completar la catálisis, denominados denominados cofactorescofactores. .

Los cofactores pueden ser Los cofactores pueden ser ionesiones como el como el ZnZn++++, , MgMg++++, , FeFe++++, o bien moléculas , o bien moléculas orgánicas (generalmente derivados de orgánicas (generalmente derivados de vitaminas) denominadas vitaminas) denominadas coenzimascoenzimas. Un . Un ejemplo de coenzima es el NADH.ejemplo de coenzima es el NADH.

ENZIMASENZIMASModelo tridimensional de una enzima formada por Modelo tridimensional de una enzima formada por varias cadenas polipeptídicas y su asociación con varias cadenas polipeptídicas y su asociación con

un cofactor (coenzima)un cofactor (coenzima)

HOLOENZIMA HOLOENZIMA

¿Qué características tienen ¿Qué características tienen las enzimas?las enzimas?

Sin consumirse en una reacción, Sin consumirse en una reacción, aumentanaumentan notablemente notablemente su velocidadsu velocidad. .

Son altamente Son altamente específicasespecíficas

No agreganNo agregan energíaenergía a las reacciones celulares, a las reacciones celulares, sino que sino que disminuyendisminuyen la la barrera de energíabarrera de energía de de activaciónactivación necesaria para que se lleven a cabo. necesaria para que se lleven a cabo.

La La actividad enzimáticaactividad enzimática está sujeta a está sujeta a regulación regulación en las células.

La enzimas disminuyen la energía de activación La enzimas disminuyen la energía de activación necesaria para que ocurra una reacciónnecesaria para que ocurra una reacción

Reacción espontánea Reacción catalizada

Energía cinética en las moléculas y energía Energía cinética en las moléculas y energía de activaciónde activación

•La energía de energía de activación activación es la energía necesaria para alinear a los grupos químicos reactivos, desestabilizar de manera breve sus cargas eléctricas y reordenar enlaces

La energía de enlaceLa energía de enlace

Durante la interacción de la enzima con el sustrato se forman enlaces débiles que liberan energía, llamada energía de enlace.energía de enlace.

La energía de enlace La energía de enlace acelera la velocidad de reacción mediante los siguientes mecanismos::o favorece qfavorece que los sustratos se junten,ue los sustratos se junten,o que los sustratos se orienten en posiciones que que los sustratos se orienten en posiciones que propician la reacción, propician la reacción, o se impide la entrada de agua y se impide la entrada de agua y o propicia un cambio en la forma de la enzimapropicia un cambio en la forma de la enzima

Modelo del ajuste inducido de la Modelo del ajuste inducido de la enzima a su sustrato enzima a su sustrato

Modelo de ajuste inducido. Este ejemplo corresponde a la enzima hexocinasa

Las enzimas aceleran notablemente Las enzimas aceleran notablemente la velocidad de reacciónla velocidad de reacción

Por ejemplo, una sola molécula de la enzima Por ejemplo, una sola molécula de la enzima catalasa descompone 5 millones de catalasa descompone 5 millones de moléculas de Hmoléculas de H22OO2 2 por minuto a 0por minuto a 0oo C C

Las enzimas son altamente específicasLas enzimas son altamente específicas MECANISMO DE ACCIÓNMECANISMO DE ACCIÓN

Enzima + Sustrato Enzima + ProductoComplejo Enzima-Sustrato

Las células cuentan con una Las células cuentan con una variedad de enzimas distintasvariedad de enzimas distintas

Cataliza la conversión de palmitoil-CoA a palmitolcarnitina en presencia de L-carnitina, facilitando la entrada de ácidos grasos en la mitocondria.

Estructura tridimensional de la

enzima carnitina palmitoiltransferasa I

(CPT I)

Se han identificado en los humanos ¡¡alrededor de 5 mil enzimas distintas!!5 mil enzimas distintas!!

Factores que afectan la actividad Factores que afectan la actividad enzimática enzimática

Concentración de sustratoConcentración de sustrato

Factores que afectan la Factores que afectan la actividad enzimática actividad enzimática Concentración de sustratoConcentración de sustrato

Factores que afectan la actividad Factores que afectan la actividad enzimáticaenzimática

Efecto delEfecto del pHpH

Factores que afectan la actividad Factores que afectan la actividad enzimática enzimática

Efecto del Efecto del pH pH en la estructura de la enzimaen la estructura de la enzima

Factores que afectan la actividad Factores que afectan la actividad enzimática enzimática

Efecto de la temperaturaEfecto de la temperatura

Factores que afectan la actividad Factores que afectan la actividad enzimáticaenzimática

Inhibidor competitivoInhibidor competitivo

Factores que afectan la actividad Factores que afectan la actividad enzimática enzimática

Inhibidor no competitivoInhibidor no competitivo

Mecanismos de regulación de la Mecanismos de regulación de la actividad de las enzimasactividad de las enzimas

Las células Las células ajustan la síntesisajustan la síntesis de de una enzimauna enzima de de acuerdo con sus necesidades.acuerdo con sus necesidades.

Las células producen algunas Las células producen algunas enzimasenzimas en en formas formas inactivasinactivas y sólo las activan cuando las necesitan. y sólo las activan cuando las necesitan.

Inhibición por retroalimentaciónInhibición por retroalimentación. El producto de una . El producto de una enzima inhibe su actividad.enzima inhibe su actividad.

Algunas Algunas enzimasenzimas están sujetas a están sujetas a regulación regulación alostéricaalostérica. . La acción de la enzima se inhibe o intensifica mediante La acción de la enzima se inhibe o intensifica mediante

pequeñas moléculas orgánicas, que actúan como reguladores. pequeñas moléculas orgánicas, que actúan como reguladores. La molécula reguladora se une a un sitio de regulación La molécula reguladora se une a un sitio de regulación

alostérico.alostérico.

Clasificación de las enzimasClasificación de las enzimas

1. Óxido-reductasas ( Reacciones de oxido-reducción).  Si una molécula se reduce,

tiene que haber otra que se oxide

2. Transferasas (Transferencia de grupos funcionales) 

· grupos aldehidos  · gupos acilos · grupos glucosilos · grupos fosfatos (quinasas o cinasas)

3. Hidrolasas (Reacciones de hidrólisis)

Transforman polímeros en monómeros. Actuan sobre: · enlace éster · enlace glucosídico · enlace peptídico · enlace C-N

4. Liasas Ruptura no hidrolítica de C-C, C-N, C-O y otros enlaces , dejando dobles enlaces; o bien, adición de grupos a un doble enlace

· Entre C y C · Entre C y O · Entre C y N

5. Isomerasas (Reacciones de isomerización)

Transferencia de grupos dentro de la misma molécula, para originar isómeros

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

Clasificación de las Clasificación de las enzimasenzimasLas enzimas se clasifican de acuerdo con las reacciones que Las enzimas se clasifican de acuerdo con las reacciones que catalizan:catalizan:

OxidoreductasasOxidoreductasas: : Enzimas que catalizan la oxidación o reducción de moléculas. Por Enzimas que catalizan la oxidación o reducción de moléculas. Por

ejemplo, las deshidrogenasas ejemplo, las deshidrogenasas

TransferasasTransferasas: : Catalizan la transferencia de un grupo de átomos de una molécula a Catalizan la transferencia de un grupo de átomos de una molécula a

otra, como la transferencia de fosfato entre una molécula de ATP y una otra, como la transferencia de fosfato entre una molécula de ATP y una molécula de glucosa. Por ejemplo: quinasas, aminotransferasas.molécula de glucosa. Por ejemplo: quinasas, aminotransferasas.

2e2e--

HidrolasasHidrolasas: : Catalizan reacciones de hidrólisis. Por ejemplo, la hidrólisis Catalizan reacciones de hidrólisis. Por ejemplo, la hidrólisis

de urea por la ureasa. de urea por la ureasa.

IsomerasasIsomerasas: : Catalizan la conversión de una molécula a un isómero de Catalizan la conversión de una molécula a un isómero de

la misma. la misma.

LiasasLiasas: : Son enzimas que adicionan o eliminan una molécula Son enzimas que adicionan o eliminan una molécula pequeña como agua, amonio o COpequeña como agua, amonio o CO22 a un doble a un doble

enlace. enlace.

LigasasLigasas: : Esas enzimas catalizan reacciones en las cuales Esas enzimas catalizan reacciones en las cuales

se forman enlaces para unir moléculas con aporte se forman enlaces para unir moléculas con aporte de ATP. de ATP. Catalizan la formación de enlaces entre Catalizan la formación de enlaces entre C-C, C-O, C-S, C-N. C-C, C-O, C-S, C-N.