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Concepto de Enzima
Las enzimas son proteínas con una función catalítica, es decir, proteínas que
regulan las reacciones químicas en los seres vivos.
Acelera las reacciones y disminuyendo la energía de activación.
Intervienen en pequeñas concentraciones, ya que ni se consumen ni se alteran
durante la reacción y pueden, por lo tanto, actuar sucesivas veces.
Mecanismo de Acción Enzimática
Las enzimas (E) se unen de manera específica al sustrato (S).
Formándose así un complejo transitorio llamado “enzima-sustrato” (ES). La unión
con el sustrato se realiza en una zona específica de la enzima, que recibe el
nombre de centro activo. Disminuye la energía de activación, se obtiene el
producto final (P) y se libera la enzima (E), inalterada, que puede actuar de nuevo.
(E) + (S) ▬► (ES) ▬► (P) + (E)
Esquema de una reacción enzimática
Complejo enzima-sustrato
(ES)
Enzima
(E)
Sustratos
(S)
Enzima
(E)
Productos
(P)
E + S  ES  E + P
Comportamiento de un enzima
Las enzimas actúan como un
catalizador:
 Disminuyen la energía de
activación.
 No modifican el equilibrio de
la reacción.
 Aceleran la llegada del
equilibrio.
Al finalizar la reacción
quedan libres y pueden
reutilizarse.
Energía de
activación con la
enzima
Energía
No cambian el signo ni la
cuantía de la variación de
energía libre.
Energía de activación
sin la enzima
Energía de los
reactivos
Energía de los productos
Progreso de la reacción
Variación
de la
energía
Características de las Enzimas
1. Especificidad. Cada enzima cataliza un solo tipo de reacción, y casi siempre
actúa sobre un único sustrato o sobre un grupo muy reducido de ellos.
2. No forman nunca parte del producto o productos.
3. No se consumen.
4. Son necesarios, por tanto, sólo en una pequeña cantidad.
Especificidad enzimática
MODELO DE ACOPLAMIENTO
INDUCIDO
MODELO DE LLAVECERRADURA
Sustrato
Enzima
Complejo
enzimasustrato
Sustrato
Enzima
Inhibición de la actividad enzimática
•
•
Los inhibidores enzimáticos son sustancias que disminuyen o anulan
la actividad de una enzima. La enzima disminuye su velocidad o
incluso deja de actuar cuando aparece un inhibidor, que puede ser: un
ión, una molécula orgánica y muy frecuentemente el producto final de
la reacción.
La inhibición puede ser:
– Irreversible: el inhibidor (o veneno metabólico) se une
covalentemente al enzima, inutilizándolo permanentemente.
– Reversible: la unión enzima-inhibidor es débil y si se rompe, el
enzima vuelve a tener actividad:
- competitiva: el inhibidor compite con el sustrato por
unirse al centro activo (son análogos metabólicos). Ej:
actuación de algunos antibióticos como las
sulfamidas.
- no competitiva: el inhibidor no compite con el enzima
pues no se une al centro activo, pero si a otra zona,
alterando la estructura del enzima y dificultando que
este se una al sustrato. Ej: ión cianuro, altera la
citocromo-oxidasa de la respiración aerobia.
Inhibición de la actividad enzimática
Sustrato
Los
sustratos no
pueden
unirse al
centro activo
Inhibidor
Enzima
Sustrato
Inhibidor
unido a la
enzima
Alosterismo
Es un mecanismo de regulación de la reacción enzimática.
Las enzimas que son reguladas por el sustrato y el producto de la reacción de
denominan enzimas alostéricas.
Los sustratos suelen comportarse como activadores.
Los productos suelen comportarse como inhibidores, impidiendo la reacción.
Sustrato
Enzima
Ligando
Centro
o
regulador
Efectores
Sustrato
Ligando
unido al
centro
regulador
Centros
activos
modificados
Los
sustratos
no
pueden
unirse al
centro
activo
Cinética de la Reacción Enzimática
Existe un límite en cuanto a la cantidad de sustrato que la enzima es
capaz de transformar en el tiempo.
La velocidad de la reacción aumenta de forma líneal hasta alcanzar
un máximo en el que se produce la saturación de la enzima. En ese
momento la velocidad solo dependerá de la rapidez con la que esta sea
capaz de procesar el sustrato.
Cofactores Enzimaticos
Algunas reacciones son catalizadas por holoenzimas,
moléculas formadas por una apoenzima (parte proteica) y un cofactor (no
proteico)
holoenzima = cofactor + apoenzima
Los cofactores tienen diversa naturaleza, y
pueden ser:
▪ Cationes metálicos, como Zn2+, Ca2+, Fe2+ o Mg2+, que se
unen al apoenzima o regulan su activación.
▪ Moléculas orgánicas.
- Cuando se unen fuertemente a la apoenzima se denomina grupo
prostético.
- Se denominan coenzimas cuando se unen débilmente a
la apoenzima (FAD+,NAD+, NADP+, etc). Aquí se puede señalar,
que muchas vitaminas funcionan como coenzimas.
Influencia del pH y la temperatura en la actividad enzimática
Pepsina
Tripsina
pH óptimo
pH óptimo
Tª óptima
Cada enzima actúa a un pH
óptimo.
Cada enzima tiene una
temperatura óptima para actuar.
Los cambios de pH alteran la
estructura terciaria y por tanto,
la actividad de la enzima.
Las variaciones de temperatura
provocan cambios en la
estructura terciaria o cuaternaria,
alterando la actividad del enzima.
Clasificación de las Enzimas
▪ Hidrolasas: Realizan hidrólisis en presencia de agua
▪ Liasas Catalizan la liberación de grupos funcionales
diversos
▪ Transferasas Transferencia de grupos funcionales o
radicales de una molécula a otra
▪ Isomerasas Transforma suna molécula en sus
isomero.
▪ Oxidorreductasa Catalizan reacciones de oxidoreducción: por medio del hidrógeno, oxígeno o con el
transporte de electrones
▪ Sintetasas cataliza la síntesis de moléculas con
hidrólisis de ATP
Vitaminas
Las vitaminas pertenecen a varias clases de principios inmediatos.
Las vitaminas son indispensables en la dieta, dado que no pueden ser
sintetizadas por los organismos animales
▪ Avitaminosis o ausencia total de una o varias vitaminas.
▪ Hipovitaminosis o insuficiencia de una determinada vitamina en la dieta.
▪ Hipervitaminosis o exceso de vitaminas.
▪ Hidrosolubles. Son solubles en agua y generalmente actúan
como coenzimas o precursores de coenzimas. A este grupo pertenecen
las vitaminas del complejo B y la vitamina C.
▪ Liposolubles. Son insolubles en agua y solubles en disolventes
no polares. Son lípidos insaponificables y generalmente no son
cofactores o precursores. En este grupo se encuentras las vitaminas A,
D, E y K.
VITAMINAS HIDROSOLUBLES
Nombre
Vit. C
Fuente
Leche, frutas (cítricos)
hortalizas
Funcion
Carencia
Escorbuto, (encías sangrantes,
Interviene en la síntesis de
caída dientes, trastornos
y
colágeno y el mantenimiento de
digestivos, infecciones
las mucosas.
cutáneas).
Vit. B1
Envolturas de cereales y Interviene en metabolismo de
Beri-beri: degeneración
legumbres.
También glúcidos y lípidos en músculos y
nerviosa, parálisis, etc
bacterias y levaduras.
neuronas.
Vit. B2
Cediendo los electrones del
Hígado,
queso,
leche, hidrógeno a la cadena de
huevos, vegetales de hojas transporte electrónico, cuya
finalidad es producir al final
verdes
ATP en las células.
Detención del crecimiento,
cansancio. Dermatitis e
irritabilidad de mucosas,
labios (resquebrajados)
Vit. B3
El NADH interviene cediendo
Hongos, levaduras y todas los electrones del hidrógeno a la
las
fermentaciones cadena
de
transporte
realizadas
por
hongos. electrónico, cuya finalidad es
Abundante en leche y carnes producir al final ATP en las
células
Pelagra (vómitos, diarreas,
piel áspera y oscura en zonas
expuestas al Sol, incluso
trastornos nerviosos (perdida
de memoria, depresión,
confusión, alucinaciones, etc)
Vit. B8
Bacteria
intestinales,
chocolate, yema de huevo
Vit. B12
Desarrollo
de
glándulas Dermatitis,
sexuales, sebáceas y sudoriparas. anemia
caída
del pelo
Coenzima
de
enzimas Anemia (disminución de g.
Sintetizada por bacterias transferasas de grupos metilo en rojos). Trastornos
simbióticas
del
tracto la síntesis de proteínas y a. neurológicos.
Nucleicos. También en la
digestivo de animales
VITAMINAS LIPOSOLUBLES
Nombre
Fuente
Funcion
Carencia
Vit. A o
Retinol
Hortalizas verdes,
hígado, huevos
Ciclo visual,
crecimiento,
protección y
mantenimiento del
tejido epitelial
Ceguera
nocturna,
desecación
epitelial,
detención del
crecimiento
Vit. D
Verduras, aceites
animales,
mantequilla,
hígado, huevos
Formación de huesos,
dientes y en el
funcionamiento de los
músculos
Raquitismo en
niños y
deformaciones
óseas en adultos.
Vit. E
Aceites vegetales,
indirectamente
Evita la esterilidad,
también en
refuerza las paredes de
huevos y
los capilares.
mantequillas.
Vit. K
En verduras
Interviene en la
Esterilidad,
abortos,
envejecimiento
celular.
Hemorragias
subcutáneas e
Energía libre
Productos
Reactivos
G < 0
G > 0
Reactivos
Productos
La reacción es espontánea.
La reacción no es espontánea.
Cuando se desprende energía
libre, las reacciones se
denominan exergónicas.
Cuando se absorbe energía libre, las
reacciones se denominan
endergónicas.
El sistema puede realizar trabajo
y se produce aumento de
desorden.
Para que se produzcan deben estar
asociadas a otras donde G sea lo
suficientemente negativo.