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Bolilla 1
Enzimas
Caracteres generales. Importancia del estudio de las
enzimas en los alimentos. Nomenclatura y clasificación.
Coenzimas. Compartimentalización de las enzimas.
Cinética enzimática. Factores que afectan la actividad
enzimática: concentración de enzima, temperatura, pH,
concentración de sustrato.
Ecuación de Michaelis-Menten. Significado e importancia.
Inhibición de enzimas, competitiva y no competitiva.
Regulación de la Actividad Enzimática.
Enzimas alostéricas, modificación por unión covalente.
Isoenzimas. Zimógenos. Enzimas endógenas y exógenas.
FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE LA
REACCIÓN
CONCENTRACIÓN DE ENZIMA
Cantidad saturante de sustrato, pH y T°C constantes
Se establece la
relación entre
Cantidad y Actividad
de enzima
A
C
T
I
V
I
D
A
D
E
N
Z
I
M
Á
T
I
C
A
CONCENTRACIÓN DE ENZIMA
Velocidad de reacción
directamente
proporcional a la
concentración de
enzima
FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD
DE LA REACCIÓN
TEMPERATURA
Temperatura
óptima
[E], [S], pH: constantes
pH óptimo
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6
•
Los cambios del pH del medio
afectan el estado de
ionización de grupos
funcionales de las moléculas
de E y S.
•
Para la formación del [ES] es
necesaria una correcta
distribución de las cargas en
ambas moléculas
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PH ÓPTIMO ES AQUEL EN EL CUAL EL ESTADO DE DISOCIACIÓN DE LOS
GRUPOS ESENCIALES ES EL MÁS APROPIADO PARA INTERACCIONAR EN EL
COMPLEJO ES
FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD
DE LA REACCIÓN
EFECTO DEL pH
[E], T°C, [S]: constantes
FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD
DE LA REACCIÓN
CONCENTRACIÓN DEL SUSTRATO
[E], pH, T°C: constantes
Reacción de primer
orden: existe
proporcionalidad
entre velocidad y [S].
Curva hiperbólica
Reacción de 1° orden
Orden de la reacción
 Cuando [S] es menor a Km, la
velocidad de reacción es
proporcional a la [S]
 por lo tanto la velocidad de
reacción es de primer orden con
respecto al sustrato.
 Cuando [S] es mayor a Km, la
velocidad de reacción es
constante e igual a Vmax
 por lo tanto la velocidad de
reacción es de orden cero con
respecto a la concentración del
sustrato.
ECUACIÓN DE MICHAELIS- MENTEN
(1913)
Relación precisa entre velocidad inicial y [S]
Constante de Michaelis ( Km)
• Es característica de una enzima y su sustrato particular
• Refleja la afinidad del sustrato por la enzima.
• Km es numéricamente igual a la concentración del
sustrato que corresponde a una velocidad de reacción igual
a la mitad de la velocidad máxima.
• En condiciones definidas de pH, T°C, Km tiene un valor
fijo para cada enzima y sirve para caracterizarla.
ECUACIÓN DE MICHAELIS- MENTEN
Cinética del estado estacionario
k1
E + S
k2
ES
k -1
E +P
Reacción de orden cero
Reacción de 1° orden
V0= Velocidad inicial de la reacción
Vmáx= Velocidad Máxima
Km= constante de Michaelis
[S]= concentración del sustrato
La ecuación de Michaelis- Menten puede ser transformada
algebraicamente en ecuaciones utilizables para la
determinación práctica del valor de Km.
Es decir, transformamos matemáticamente una curva
hiperbólica en una recta.
Al invertir la ecuación de Michaelis- Menten se obtiene la
ecuación de una recta llamada:
LINEWEAVER-BURK
ECUACIÓN DE LINEWEAVER-BURK
Ordenada al origen = 1/Vmáx.
Intersección c/eje x = - 1/Km
El valor de km guarda relación
inversa con la afinidad de la
E por el S
A MAYOR AFINIDAD,
MENOR VALOR DE Km
• Los valores de Km y Vmax de una enzima se
determinan experimentalmente.
• Midiendo las velocidades iniciales de reacción a
diferentes [S].
• Esta representación de dobles recíprocas tiene la
ventaja de permitir una determinación mas precisa de
Vmax, valor que solo puede obtenerse a partir de la
fórmula de Vo frente a [S].
Kd
Incorpora las K de velocidad de todas las reacciones entre [ES] y los P
Kcat /Km
• Cuando la [S] es muy baja, la relación kcat/Km se
comporta como una K de velocidad de segundo orden.
• Esta K tiene un valor máximo dado por la frecuencia
con la que pueden colisionar las moléculas de E y S.
• Es la velocidad de difusión del S en el sitio activo de
la E.
• En los seres vivos, para aquellas enzimas que no
alcanzan este grado de eficacia, el proceso se
optimiza con la organización de la enzimas en los
complejos multienzimáticos.
INHIBIDORES ENZIMÁTICOS
• Agentes químicos que inhiben la acción catalítica de
enzimas.
• Algunos ejercen su acción uniéndose a sitios o grupos
funcionales esenciales de la E.
• Estas sustancias son de gran utilidad para estudiar
algunos aspectos de la acción enzimática.
• Por ejemplo, que grupos funcionales son los que
participan en la catálisis o son responsables de
asegurar los requerimientos estructurales para la
unión E-S.
• La inhibición puede ser reversible o irreversible.
INHIBICIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
INHIBIDORES IRREVERSIBLES
• Sustancias que producen un cambio permanente
en la molécula de enzima.
• Producen un deterioro de su capacidad
catalítica.
• Ej. Insecticidas, «inhibidores suicidas»
(semejantes estructuralmente al S y ocupan el
sitio activo, caso del allopurinol- xantina
oxidasa como tratamiento de la Gota)
INHIBIDORES REVERSIBLES
• Sustancias que producen un cambio de la capacidad
catalítica de la enzima pero su acción no es
permanente, el complejo [EI] se disocia rápidamente.
• La inhibición reversible puede ser:
COMPETITIVA
NO COMPETITIVA
ACOMPETITIVA
INHIBIDORES REVERSIBLES COMPETITIVOS
Similitud
Estructural
del I con el
S
Ambos
compiten por
el sitio
activo de E
Semejanza
estructural
El efecto de inhibición competitiva se logra por
diferentes mecanismos:
a) I con estructura similar al S, ambos compiten por el
sitio activo de la E.
b) I que se unen al sitio activo aunque no tengan
similitud estructural con el S.
c) I y S se unen a diferentes sitios de la E, pero la
unión de uno impide la del otro, porque induce
cambios conformacionales en la E.
La inhibición de tipo competitivo se revierte aumentando
la [S].
De ese modo tiende a desplazar al I de su unión con la
enzima.