Cap%206%20 enzimas%202010
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Lehninger Principles of Biochemistry
Fifth Edition
Capítulo 6:
Enzimas
Copyright © 2004 by W. H. Freeman & Company
David L. Nelson and Michael M. Cox
6.1 Introducción a
las enzimas
INTRODUCCION
Historia:
1700: estudios de la digestión de carnes mediante secreciones del estómago.
1800: convertir almidón en azúcar mediante la saliva.
1810: comienzan estudios sobre fermentación.
1850: Louis Pasteur concluyó estudios sobre fermentación de azúcares en alcoholes por levadura y catalizado por fermentos.
INTRODUCCION
Historia:
1897: Buchner descubrió que los extractos de levadura podían convertir el azúcar en alcohol. Fermentación se llevaba a cabo por la presencia de moléculas.
Kühne llamó las moléculas enzimas.
1926: ureasa fue aislada y cristalizada.
1930: pepsina, tripsina, y otras enzimas digestivas fueron cristalizadas.
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Propiedades generales
Las enzimas son los agentes catalíticos de los sistemas biológicos.
Todas las enzimas son proteínas excepto las riboenzimas.
Funcionan bajo condiciones moderadas.
Aumentan la velocidad de una reacción hasta por un factor de 1014 .
Son altamente específicas.
La acción enzimática es regulada.
Apoenzyme
(amino acid portion)
metals coenzymes prosthetic group
Cofactor
Chemical component
(non-amino acid portion)
ENZYMES
(holoenzyme)
Ejemplos de metales usados
como cofactores
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Nomenclatura
Nomenclatura
De acuerdo al número de la Comisión Enzimática (Enzyme Commission number)
Primer #: tipo de reacción catalizada.
Segundo #: indica la subclase; dice el tipo de sustrato o el enlace que se rompe en forma mas precisa.
Tercer #: indica la sub-subclase; nos dice el tipo de aceptador de electrones (oxidoreductasas) o el tipo de grupo que se remueve (liasas), etc.
Cuarto #: indica el número de serie de la enzima en su sub-subclase.
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6.2 Como trabajan
las enzimas
ESPECIFICIDAD
ENZIMATICA
La especificidad enzimática puede
variar.
Pasos que ocurren durante la acción
enzimática:
Sustrato se enlaza a la enzima.
Ocurren alteraciones químicas que
incluyen rompimiento y formación de
enlaces.
La enzima libera el producto de la
reacción.
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Teorías que explican la
actividad enzimática:
Llave y cerradura: específica; un sustrato y
una enzima.
Adaptación inducida: menos específica, el
centro activo se ajusta al sustrato que
interviene.
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Mecanismos de acción
Estado de transición: forma activa de una
molécula en la cual la molécula realiza una
reacción química parcial.
Energía libre: componente de la energía
total de un sistema que puede realizar
trabajo a temperatura y presión constante.
G reacción = G productos – G reactivos
Reacción exergónica: ΔG es negativo
G = H - T S
Mecanismos de acción
Energía de activación: cantidad de energía necesaria para convertir todas las moléculas de un mol de sustancia reaccionando de su estado raso a su estado de transición.
Las enzimas aumentan la velocidad de la reacción disminuyendo la energía de activación, pero no afectan los aspectos termodinámicos de las reacciones.
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6.3 Cinética química
Cinética química
Reacciones elementales
A P
A I1 I2 P
Ordenes de reacción
Constante de rapidez
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La ecuación describe el
progreso de una reacción
como función del tiempo. La
pendiente nos da la constante
de velocidad.
Cinética de enzimas
Ecuación Michaelis-Menten
Paso #1
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Ecuación Michaelis-Menten
Paso #2
Ecuación Michaelis-Menten
Paso #3
Ecuación Michaelis-Menten
Paso #4
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Significado Km y Vmax
KM es igual a la concentración de sustrato cuando 50% de los centros activos de la enzima están ocupados. También representa cuán fuerte la enzima se enlaza al sustrato.
VMAX está relacionado con el turnover number: número de moles de sustrato transformado en producto por mol de enzima por segundo. Mayor el “turnover number” mayor la
eficiencia.
Equivale a: Vmax/[Et]
Turnover number
Constante catalítica equivale al
“turnover number”
La razón de kcat/Km representa una
medida de la eficiencia catalítica.
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Gráfica Lineweaver-Burk
Reacciones de dos sustratos
Reacciones secuenciales: reacciones
de desplazamiento sencillo
Ordenado
Al azar
Reacciones Ping-pong: reacciones de
desplazamiento doble
Mecanismos para reacciones
con más de un sustrato
Al azar: no importa el orden de añadir un sustrato.
Ordenado: el orden en que se añaden los sustratos está definido.
Ping-pong: desplazamiento doble, no hay formación de compuesto ternario.
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Tipos de inhibición
Inhibidores reversibles
• Competitivo: Compite con el sustrato por
el centro activo. Se parecen al sustrato.
• No competitivo: el inhibidor no compite
con el sustrato. Inhibidor tiene un punto
diferente de enlace. Puede enlazar la E o
el complejo ES.
• De incompetencia: el inhibidor se enlaza
directamente al complejo enzima-sustrato
y no a la enzima libre.
Inhibidor competitivo Inhibidor competitivo
13
Aumenta el
Km y el Vmax
permanece
constante.
Inhibidor no-competitivo
Inhibidor no-competitivo
Disminuye Vmax
y Km permanece
constante
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Disminuye Km y
Vmax
Disminuye Vmax y
Km puede
aumentar o
disminuir
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Tipos de inhibición
Inhibidores irreversibles
Se combina con o destruye un grupo
funcional necesario para la actividad
enzimática. Se forma un enlace covalente.
• Ejemplo: Inhibidores de acetilcolinesterasa.
Interfiere con la secuencia del impulso nervioso.
• Diisopropylphosphofluoridate, tabun y sarin
(nerve gases)
• Parathion and malathion
Actividad enzimática depende
del pH
6.5 Enzimas reguladoras
Modificación alostérica
Enlace de un efector positivo o negativo.
Enzimas alostéricas
Sufren cambios conformacionales en
respuesta a enlace de efectores o
moduladores.
Ejemplos:
• inhibidores
• activadores
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Regulación actividad
enzimática
Mecanismos de retroalimentación
Una enzima actúa sobre un paso
determinado.
Modificación covalente
Formación o rompimiento de un
enlace covalente.
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Regulación mediante
rompimiento proteolítico