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Tema 11: Enzimas
Tema 11: Enzimas
Las enzimas son
proteínas que
funcionan como
catalizadores
AC
El sustrato (de
color rojo) se une
a la enzima por
su centro activo
Figura 1: Conceptos básicos
El centro activo
contiene un lugar
para la unión al
sustrato acetilcolina
(AC) y otro para
catalizar la reacción
(residuos unidos
por una línea de
punto)
Tema 11: Enzimas
Los cambios en el pH alteran la carga de los grupos ionizables
de los aminoácidos y, con ello, su interacción con el sustrato
Figura 2: pH óptimo de una enzima
Tema 11: Enzimas
Por un lado, la temperatura aumenta la
velocidad de reaccción (un aumento de 10º
en la T duplica la velocidad de reacción)
Por otro lado, la temperatura desnaturaliza
la proteína, que pierde su actividad
DT
Figura 3: Temperatura óptima de una enzima
Tema 11: Enzimas
La glioxilasa I humana
necesita dos iones de
zinc (esferas moradas)
para ejercer su actividad
catalítica
Figura 4: Cofactores
Tema 11: Enzimas
Apoenzima + cofactor = holoenzima
Figura 5: Coenzimas
Tema 11: Enzimas
Figura 6: Clasificación de las enzimas
Tema 11: Enzimas
Las enzimas
disminuyen la
Energía de
Activación
necesaria para
convertir al
sustrato en
producto
Figura 7: Modo de acción de las enzimas
Tema 11: Enzimas
La lisozima es una enzima capaz de
hidrolizar los polisacáridos de las
paredes celulares de las bacterias. Su
centro activo es una larga cavidad
que puede acomodar seis unidades
de azúcar (marcados de la A a la F)
La unión al enzima distorsiona los enlaces de
la molécula de sustrato, facilitando su ruptura
y la formación de otros nuevos. Los
aminoácidos catalíticos del centro activo de
la lisozima están indicados.
Figura 8: Modo de acción de las enzimas
Tema 11: Enzimas
Modelo llave-cerradura
Modelo del ajuste inducido
Antes de unirse
al sustrato
Después de
unirse al sustrato
La estructura del
sustrato encaja
perfectamente en
el centro activo
de la enzima
Figura 9: Modelos de unión del sustrato a la enzima
Tema 11: Enzimas
Los inhibidores
incompetitivos
se unen al
complejo
enzima-sustrato
e impiden el
progreso de la
reacción
Los inhibidores
competitivos se
unen al centro
activo,
impidiendo la
unión del
sustrato
La unión de un
inhibidor no
competitivo a un
lugar distinto del
centro activo
provoca un cambio
conformacional en
la enzima que
impide la unión del
sustrato
Figura 10: Modulación por inhibidores
Tema 11: Enzimas
Los moduladores positivos
favorecen la forma R
Si no se unen al centro
activo, se llaman
activadores alostéricos
Los moduladores negativos
favorecen la forma T
Si no se unen al centro
activo, se llaman
inhibidores alostéricos
Figura 11: Modulación alostérica
Tema 11: Enzimas
Las quinasas son enzimas
que añaden grupos fosfato a
un residuo de serina de las
proteínas
Las fosfatasas son enzimas
que eliminan grupos fosfato
de las proteínas
En las vías degradativas
(catabolismo), la forma
fosforilada es más activa
En las vías biosintéticas
(anabolismo), la forma
fosforilada es menos activa
Figura 12: Modulación por modificación covalente
Tema 11: Enzimas
Muchas enzimas
se sintetizan como
precursores
inactivos que,
mediante
proteolisis, se
activan en el lugar
donde deben
funcionar
Figura 13: Modulación por zimógenos
Tema 11: Enzimas
La lactato deshidrogenasa (LDH)
está formada por cuatro
subunidades. Cada subunidad
puede ser de tipo M o de tipo H,
codificadas por genes distintos.
Se han descrito 5 isozimas de
la LDH. Cada una presenta
una combinación distinta de
las cuatro subunidades. De
este modo, su actividad se
ajusta perfectamente a las
características del tejido en
donde tiene que funcionar.
Figura 14: Modulación por isozimas
Tema 11: Enzimas
La velocidad de una
reacción química
puede determinarse
midiendo la aparición
del producto (P) o la
desaparición de los
reactivos (R) a lo
largo del tiempo.
Reacción de orden 0
v=k
Reacción de orden 1
Reacción de orden 2
v = k · [ A]
v = k · [ A] · [B]
Figura 15: Conceptos básicos de cinética química
Tema 11: Enzimas
Las medidas de actividad enzimática se hacen
siempre en condiciones óptimas de pH y
temperatura y en presencia de los cofactores
necesarios. No es necesario purificar la enzima
Se mide siempre la velocidad inicial
(v0) de la reacción (se consume <10%
del sustrato). Así se considera que la
[S]=constante y que la reacción sólo
procede en un sentido.
Orden 0
Orden 1
v0
Cuando la [S] es pequeña, la
reacción enzimática es de orden 1
Cuando la [S] es grande, la
reacción enzimática es de orden 0
Figura 16: Cinética enzimática
Tema 11: Enzimas
Modelo de
la reacción)
Según la hipótesis del estado estacionario, la [ES]
es pequeña y constante a lo largo de la reacción
Leonor
Michaelis
(1875-1949)
sustrato
producto
ES
enzima
Maud
Menten
(1879-1960)
Figura 17: Modelo cinético de Michaelis-Menten
Tema 11: Enzimas
Cuando la [S] es
pequeña, la reacción
enzimática es de
orden 1
Cuando la [S] es
grande, la reacción
enzimática es de
orden 0
Figura 18: Verificación del modelo cinético de Michaelis-Menten
Tema 11: Enzimas
Cinética de una
enzima michaeliana
Cinética de una
enzima alostérica
Forma de hipérbola
Forma de sigmoide
Figura 19: Cinética michaeliana y cinética alostérica
Tema 11: Enzimas
Figura 20: Cálculo de KM y Vmax
Tema 11: Enzimas
Estimación gráfica de
los parámetros cinéticos
Figura 21: Cálculo de KM y Vmax
Tema 11: Enzimas
Representación
doble recíproca
(1/v vs. 1/[S])
Representación de
Lineweaver-Burk
Figura 22: Representación de Lineweaver-Burk (doble recíproca)
Tema 11: Enzimas
La estimación de los
parámetros cinéticos se
hace a partir de una
línea recta y permite
calcular KM y Vmax con
mayor exactitud
v vs. [S]
1/v vs. 1/[S]
Figura 23: Cálculo de KM y Vmax (método alternativo)