Download Clase 2-ENZIMAS- 2014

BOLILLA 1:
ENZIMAS.
Introducción: Nomenclatura y clasificación.
Determinación de la actividad enzimática. Unidades.
Complejo enzima-sustrato. Sitio activo.
Cinética enzimática.
Factores que modifican la actividad enzimática.
Tipos de Inhibiciones.
Regulación.
Enzimas alostéricas. Propiedades y cinética.
Control por proteínas: activación proteolítica.
Modulación covalente.
Isoenzimas.
Regulación de la expresión génica: represión e inducción
enzimática.
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].
[S] >>>>> [E]
Kd
La k2 es la velocidad de descomposición del [ES], es una
reacción lenta y limita la velocidad de reacción global la
velocidad de la reacción completa será proporcional a la [ES]
Número de recambio
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 las 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
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.
INHIBIDORES
REVERSIBLES
COMPETITIVOS
Semejanza
estructural
INHIBIDORES REVERSIBLES NO COMPETITIVOS
• La unión S-E no esta afectada, porque el I se une a la E libre
o al [ES].
• Una vez formado el [ESI] la enzima se inactiva.
• El valor de Km no se modifica, pues el S reacciona con la E
igual que en ausencia del I.
• Ejemplos: reactivos que se unen a grupos –SH de cisteína,
indispensables para algunas enzimas, iones metálicos (Cu2+,
Hg2+ y Ag2+).
• Otros I se unen a los metales componentes de la E, por
ejemplo: cianuro se une fuertemente al Fe de los citocromos,
catalasas y así bloquean su actividad.
INHIBIDORES
REVERSIBLES NO
COMPETITIVOS
Se unen a la E en un sitio
diferente al sitio activo
Este tipo de inhibición no es
revertida por aumento de la
[S]
INHIBIDORES ACOMPETITIVOS
 Son inhibidores reversibles.
 El I se une al complejo ES  ESI
 Hay 2 reacciones que producen:
1- ESI
2- P
 Este tipo de inhibición se da en casos en los cuales
participan varios sustratos en la reacción.
 No es revertida por aumento de la [S].
REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
 La AE en las células se ajusta a las necesidades
fisiológicas, cambiantes permanentemente.
 A [S] bajas, la AE es proporcional a los niveles de
S.
 En condiciones fisiológicas, la [S] se encuentra por
debajo o próxima al Km, así los niveles de S,
determinarán la mayor o menor AE.
 A mayor [S]  mayor AE
 La E que cataliza la primera etapa de una vía
metabólica suele ser reguladora.
• Los seres vivos han generado mecanismos para regular las rutas
bioquímicas.
• La regulación es esencial por las siguientes razones:

Mantenimiento de un estado ordenado  no hay desperdicio
de recursos.

Conservación de la energía  utilización de la En suficiente
en las células, para consumir los nutrientes según sus
necesidades energéticas.

Respuesta a variaciones ambientales son los ajustes
rápidos que deben realizar las células (pH, [S], T°C), por su
capacidad de aumentar o disminuir la velocidad de las
reacciones específicas.
Enzimas Constitutivas
Compartimentalización
ENZIMAS ALOSTÉRICAS
Regulación por retroinhibición o Feed- back negativo
• Tanto la inhibición como la
activación son reversibles.
• El agente modificador actúa
uniéndose a la E en un sitio
diferente al sitio catalítico
Estas Enzimas Alostéricas, además
del sitio catalítico, presentan otros
sitios reguladores donde se unirán
moléculas que actúan sobre su AE.
Moduladores, modificadores o efectores alostéricos
• Positivos o negativos para la AE.
• Efector Homotrópico: el propio sustrato actúa como efector positivo.
• Efector Heterotrópico: efector diferente del sustrato.
• Los moduladores
alostéricos (-) no deben ser
confundidos con los
Inhibidores.
• Sus efectos cinéticos son
diferentes.
• No miden cambios
conformacionales entre
formas activas e inactivas
de la enzima.
Forma T
Modifican la conformación de la E
Forma R
REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
ENZIMAS ALOSTÉRICAS
Modificación enzimática inmediata
Curvas sigmoideas: las enzimas con este tipo de cinética
pueden regular la [S]
REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
MODIFICACIÓN COVALENTE
(modificación enzimática mediata o minutos )
Adición o remoción de grupos
fosfato sobre residuos de
Serina, Treonina o Tirosina
específicos de la enzima.
Quinasas de proteínas
familia de enzimas que catalizan
reacciones de fosforilación
utilizan como dador del grupo
fosfato al ATP.
ATP
ADP
QUINASA DE
PROTEÍNAS
ENZIMA
OPO3=
OH
Fosfatasas de proteínas
separan los grupos fosfatos de
las enzimas fosforiladas
ENZIMA
FOSFATASA DE
PROTEÍNAS
HPO4=
H2O
Otros grupos:
adenilo, uridilo,
metilo
Glucógeno fosforilasa
REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
INDUCCIÓN Y REPRESIÓN DE LA SÍNTESIS
ENZIMÁTICA  A NIVEL GÉNICO
(modificación enzimática en horas o días)
INDUCCIÓN 
síntesis enzimática aumentada
REPRESIÓN 
síntesis enzimática disminuida
CONSECUENCIA  cambios en la población total de
sitios activos.
Una enzima puede responder a más de un tipo de regulación
Hígado: no inhibida por G-6-P
Músculo: inhibida por G-6-P