EnzimasEnzimas

EnzimasEnzimas

las enzimas son catalizadores las enzimas son catalizadores biológicos responsables de que el biológicos responsables de que el conjunto de reacciones del conjunto de reacciones del metabolismo celular transcurra metabolismo celular transcurra ordenadamente y a velocidad ordenadamente y a velocidad adecuada.adecuada.

Puesto que su principal función es Puesto que su principal función es regular la velocidad a la que se regular la velocidad a la que se desarrollan estas reacciones, la desarrollan estas reacciones, la cinética enzimáticocinética enzimático, que estudia la , que estudia la velocidad de los procesos catalizados velocidad de los procesos catalizados enzimaticamente, es una parte enzimaticamente, es una parte esencial de la enzimología.esencial de la enzimología.

Los principios que determinan la Los principios que determinan la velocidad de una reacción química velocidad de una reacción química son aplicables a las reacciones son aplicables a las reacciones enzimáticos.enzimáticos.

La capacidad catalítica de las enzimas La capacidad catalítica de las enzimas radica principalmente en su radica principalmente en su estructura terciaria o plegamiento estructura terciaria o plegamiento espacial de estas.espacial de estas.

Es por esto que la actividad catalítica Es por esto que la actividad catalítica de las enzimas es muy sensible a de las enzimas es muy sensible a cualquier modificación de las cualquier modificación de las características fisicoquímicas del características fisicoquímicas del medio como son:medio como son:

PhPh

TemperaturaTemperatura

Fuerza iónica etc.Fuerza iónica etc.

Son de naturaleza proteica Son de naturaleza proteica producidas por organismos vivos.producidas por organismos vivos.

Constituyen la base de las complejas Constituyen la base de las complejas y variadas reacciones químicas que y variadas reacciones químicas que caracterizan los fenómenos vitales.caracterizan los fenómenos vitales.

En los seres vivos En los seres vivos permiten una serie de permiten una serie de funciones importantes funciones importantes

IrritabilidadIrritabilidad

LocomociónLocomoción

ExcitabilidadExcitabilidad

ReproducciónReproducción

MetabolismoMetabolismo

RespiraciónRespiración

Las enzimas catalizan una reacción, Las enzimas catalizan una reacción, son tan especificas que actúan sobre son tan especificas que actúan sobre sustancias con configuración precisa.sustancias con configuración precisa.

Aumentan la velocidad de reacción Aumentan la velocidad de reacción ◊ De 106 a 1012 veces vs sin enzima.◊ Aún más rápido que los catalizadores químicos.

Condiciones de reacciónCondiciones de reacción◊ Temperatura 25-40 o C (algunas hasta 75 o C)◊ pH neutro (5-9), la mayoría 6.5 – 7.5◊ Presión atmosférica normal

Capacidad de regulaciónCapacidad de regulación◊ Por concentración de sustrato◊ Por concentración de enzima◊ Por inhibidores competitivos (semejantes al sustrato)◊ Por inhibidores no competitivos (modificación covalente de la

enzima)◊ Por regulación alostérica

Alta especificidad de reacciónAlta especificidad de reacción◊ Interacción estereoespecífica con el sustrato◊ No hay productos colaterales..

Propiedades Propiedades generalesgenerales

Las enzimas simples Las enzimas simples están constituidas por están constituidas por

proteína sin requerir de la unión de otra proteína sin requerir de la unión de otra

molécula o grupo químico para realizar su molécula o grupo químico para realizar su

actividad catalítica.actividad catalítica.

Las enzimas conjugadas Las enzimas conjugadas poseen en su poseen en su

estructura una parte no protéica esencial para estructura una parte no protéica esencial para

su funcionamiento que según su naturaleza su funcionamiento que según su naturaleza

puede llamarse cofactor o coenzima. puede llamarse cofactor o coenzima.

Enzimas simples y Enzimas simples y conjugadas conjugadas

CaracterísticasCaracterísticas

Constituidas por mas de 100 Constituidas por mas de 100 aminoácidos.aminoácidos.

Disminuyen la energía de activación Disminuyen la energía de activación y afectan la velocidad de reacción.y afectan la velocidad de reacción.

Se requieren mínima cantidad Se requieren mínima cantidad enzimático para actuarenzimático para actuar

Alta especificidadAlta especificidad

Son regulables y alostéricasSon regulables y alostéricas

Son susceptibles de ser inhibidas.Son susceptibles de ser inhibidas.

Modifican la estructura química del Modifican la estructura química del sustratosustrato

No altera el equilibrioNo altera el equilibrio

Intercambian formas de energía.Intercambian formas de energía.

Las enzimas pueden ser proteínas Las enzimas pueden ser proteínas simples de aminoácidos o pueden ser simples de aminoácidos o pueden ser proteínas conjugadas que requieren proteínas conjugadas que requieren de un grupo no proteico para su de un grupo no proteico para su actividad.actividad.

Nomenclatura y Nomenclatura y ClasificaciónClasificación

En 1961 la comisión para el estudio En 1961 la comisión para el estudio de las enzimas, propuso una de las enzimas, propuso una clasificación estándar en donde las clasificación estándar en donde las enzimas se dividen en 6 clases enzimas se dividen en 6 clases principales basándose en las principales basándose en las reacciones catalizan.reacciones catalizan.

Hirolasa.- Hidrólisis.Hirolasa.- Hidrólisis.

Oxidoreductasas.- Oxido reducción.Oxidoreductasas.- Oxido reducción.

Transferasas.- Trasferencias de Transferasas.- Trasferencias de gruposgrupos

funcionales.funcionales.

Liasa.- Dobles enlaces.Liasa.- Dobles enlaces.

Isomerasas.- Isomeros.Isomerasas.- Isomeros.

Ligasas.- Nuevos enlaces de ATP. Ligasas.- Nuevos enlaces de ATP.

Catalizan reacciones de transferencia de hidrógeno (H) o electrones (e-) de un sustrato a

otro

AH2 + B ⇄⇄

A + BH2

Ared + Box

⇄⇄Aox + Bred

Clase 1-OxidorreductasasClase 1-Oxidorreductasas

Catalizan la transferencia de un grupo químico (distinto del hidrógeno) de un

sustrato a otro

A-B + C ⇄⇄

A + C-B

Clase 2-TransferasasClase 2-Transferasas

Catalizan las reacciones de hidrólisis

A-B + H2O

⇄⇄ AH + B-OH

Clase 3-HidrolasasClase 3-Hidrolasas

Catalizan reacciones de ruptura o unión de sustratos

A-B ⇄⇄A +

B

Clase 4-LiasasClase 4-Liasas

Catalizan la interconversión de isómeros

AB ⇄⇄ BA

Clase 5-IsomerasasClase 5-Isomerasas

Catalizan la unión de dos sustratos con hidrólisis

simultánea de un nucleótido trifosfato (ATP, GTP,

etc.)

A + B + XTP ⇄⇄ A-B + XDP + Pi

Clase 6-LigasasClase 6-Ligasas

Modo de Acción de las Modo de Acción de las EnzimasEnzimas

Las enzimas catalizan las Las enzimas catalizan las reacciones disminuyendo la energía reacciones disminuyendo la energía de activación al formar un complejo de activación al formar un complejo con el sustrato y de esta manera se con el sustrato y de esta manera se aumenta la posibilidad de que ocurra aumenta la posibilidad de que ocurra la reacción.la reacción.

1.- El sustrato se une débilmente 1.- El sustrato se une débilmente con la superficie de la enzima, con la superficie de la enzima, formando el complejo enzima-formando el complejo enzima-sustrato.sustrato.

2.- El sustrato se vuelve activo, 2.- El sustrato se vuelve activo, esto se polariza en los enlaces del esto se polariza en los enlaces del sustrato.sustrato.

3.- Los productos de la reacción se 3.- Los productos de la reacción se forma en la superficie de la enzima.forma en la superficie de la enzima.

4.- Los productos son liberados de la 4.- Los productos son liberados de la enzima haciendo que estos queden enzima haciendo que estos queden disponibles para catalizar otras disponibles para catalizar otras reacciones.reacciones.

La velocidad con que una enzima La velocidad con que una enzima cataliza una reacción varia con las cataliza una reacción varia con las diferentes condiciones celulares, diferentes condiciones celulares, entre una y otra enzima.entre una y otra enzima.

La eficiencia se mide por el numero La eficiencia se mide por el numero de recambio, numero de moléculas de recambio, numero de moléculas de sustrato transformadas por de sustrato transformadas por minuto, por una molécula de enzima minuto, por una molécula de enzima bajo condiciones optimas de bajo condiciones optimas de temperatura y pH.temperatura y pH.

EspecificidadEspecificidad

Cada enzima cataliza solo un tipo Cada enzima cataliza solo un tipo de reacciones y en algunos casos de reacciones y en algunos casos limita su actividad a un solo tipo limita su actividad a un solo tipo particular de moléculas reactantes.particular de moléculas reactantes.

Para explicar tal especificidad Para explicar tal especificidad de las enzimasde las enzimas

Teorías de la EspecificidadTeorías de la Especificidad

Teoría de la llave y cerraduraTeoría de la llave y cerradura

Teoría del ajuste inducidoTeoría del ajuste inducido

Teoría de la Llave y Teoría de la Llave y CerraduraCerradura

En el sitio activo que esta sobre la En el sitio activo que esta sobre la superficie de la molécula de la enzima superficie de la molécula de la enzima se fija el sustrato durante una se fija el sustrato durante una reacción.reacción.

La forma esta diseñada para un La forma esta diseñada para un sustrato especifico, la configuración sustrato especifico, la configuración esta determinada por la secuencia de esta determinada por la secuencia de aminoácidos. aminoácidos.

Existe una atracción eléctrica entre Existe una atracción eléctrica entre el sustrato y la enzima.el sustrato y la enzima.

Teoría del ajuste inducido.Teoría del ajuste inducido.

Las moléculas de la enzima son Las moléculas de la enzima son flexibles y el sitio activo puede no flexibles y el sitio activo puede no ajustarse inicialmente al sustrato ajustarse inicialmente al sustrato este al ser atraído por la enzima este al ser atraído por la enzima puede inducirle a que tome su forma.puede inducirle a que tome su forma.

Factores que Afectan Factores que Afectan la Actividad de las la Actividad de las

EnzimasEnzimas

El pH, la Temperatura, los Solventes El pH, la Temperatura, los Solventes y Concentraciones pueden cambiar y Concentraciones pueden cambiar la estructura de una proteína o la estructura de una proteína o modificar los niveles de actividad de modificar los niveles de actividad de las enzimas.las enzimas.

Los fluidos corporales contienen Los fluidos corporales contienen sistemas amortiguadores a fin de sistemas amortiguadores a fin de protegerse contra dichos cambios.protegerse contra dichos cambios.

pHpH

Cada Enzima tiene un pH en el que Cada Enzima tiene un pH en el que es mas activa, ciertas enzimas es mas activa, ciertas enzimas pueden tolerar cambios bastante pueden tolerar cambios bastante grandes en el pH.grandes en el pH.

Mientras que otras son muy Mientras que otras son muy sensibles y pueden disminuir sensibles y pueden disminuir gravementegravemente

TemperaturaTemperatura

La mayoría de las enzimas corporales La mayoría de las enzimas corporales tienen una mayor actividad entre 35 y 45 tienen una mayor actividad entre 35 y 45 grados. Por encima de esta Temp. grados. Por encima de esta Temp. Empiezan a desnaturalizarse y disminuyen Empiezan a desnaturalizarse y disminuyen la velocidad de reacción. Arriba de 80 la velocidad de reacción. Arriba de 80 grados las enzimas se desnaturalizan grados las enzimas se desnaturalizan completamente de forma permanente.completamente de forma permanente.

Debajo de los 35 disminuyen la velocidad Debajo de los 35 disminuyen la velocidad hasta que quedan inactivas y recuperan su hasta que quedan inactivas y recuperan su actividad si la Temp. se eleva.actividad si la Temp. se eleva.

ConsultasConsultas 1.- Nomenclatura 1.- Nomenclatura 2.- Principios del funcionamiento de una enzima2.- Principios del funcionamiento de una enzima 3.- Definiciones de los siguientes conceptos3.- Definiciones de los siguientes conceptos

ApoenzimaApoenzimaCofactorCofactorActivadorActivadorCoenzimaCoenzimaGrupo ProstéticoGrupo ProstéticoIsoenzimaIsoenzimaProenzima o ZimógenoProenzima o ZimógenoSustratoSustratoSitio ActivoSitio Activo

Venenos Venenos ActivadoresActivadores

ACTIVIDADESACTIVIDADES

Realice un mapa mental de las Realice un mapa mental de las funciones de las enzimas en los seres funciones de las enzimas en los seres vivos.vivos.

Elabore un cuadro sinoptico de sus Elabore un cuadro sinoptico de sus propiedades nomenclatura y su propiedades nomenclatura y su clasificacion.clasificacion.

Mencione brevemente los factores Mencione brevemente los factores que afectan la actividad de las que afectan la actividad de las enzimas.enzimas.