enzimas. las enzimas son proteínas catalizan reacciones químicas necesarias para la sobrevivencia...

ENZIMAS

Las enzimas son proteínas Catalizan reacciones químicas necesarias

para la sobrevivencia celular Sin las enzimas los procesos biológicos

serían tan lentos que las células no podrían existir.

Las enzimas pueden actuar dentro de la célula , fuera de ésta, y en el tubo de ensayo.

E + SE + S ES ESEP EP E + P E + P

E E E E

La enzima disminuye la energía de activación

Tiempo de la reacción

E + S

E + P

Sin enzimaCon enzima

• La Ea de la hidrólisis de la urea baja de 30 a 11 kcal/mol con la acción de las enzimas, acelerando la reacción 1014 x

• El aumento de temperatura necesario para producir la reacción no catalizada seria de 529ºC

Enzima - Catalizador Tanto la enzima como el catalizador aceleran

la velocidad de una reacción química. Una enzima puede transformar 1000

moléculas de sustrato/ segundo Las enzimas tienen 3 propiedades que los

catalizadores NO tienen• Especificidad por el sustrato

• Se inactivan por desnaturación

• Pueden ser reguladas

Las enzimas se unen a los reactivos (sustratos) reduciendo la energía de activación

Cada enzima tiene una forma única con un sitio o centro activo en el que se une al sustrato

Después de la reacción, enzimas y productos se separan.

Las moléculas enzimáticas no han cambiado después de participar en la reacción

Las enzimas cumplen su papel catalítico gracias a:• Fijación estereoquímicamente complementaria

del substrato• Transformación catalítica del mismo

En ambas funciones participan:

• Cadenas laterales de los aminoácidos• Grupos o moléculas no proteicas:

Grupos prostéticos Iones metálicos Cofactores

Los siguientes hechos: Especificidad de la reacción enzimática Carácter heterogéneo de la catálisis enzimática

Nos llevan a postular la existencia de un Centro Activo en la molécula de enzima, capaz de:

Fijar específicamente al substrato Transformarlo catalíticamente.

Enzima

Sitio activoSitio activo

SustratoSustrato

Complementariedad geométrica

Complementariedad de cargas, uniones iónicas

Modelos:

Encaje inducido

Llave – cerradura.

Estado de transición

La unión del sustrato es muy específica

Teorías de la acción enzimática, 1

Modelo de Llave y CerraduraModelo de Llave y Cerradura (Emil Fischer) (Emil Fischer)

Substrato y enzima se acoplan de forma estereospecífica,de la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura.

Modelo aceptado durante mucho tiempo; hoy se considera insuficiente al no explicar algunos fenómenos de la inhibición enzimática

Teorías de la acción enzimática, 2

Modelo de Ajuste InducidoModelo de Ajuste Inducido (Koshland) (Koshland)

Tanto la enzima como el substrato sufren una alteración en su estructura por el hecho físico de la unión.

Está mucho más de acuerdo con todos los datos experimentales conocidos hasta el momento.

Teorías de la acción enzimática, 3

La teoría del Ajuste Inducido se amplía en la actualidaddefiniendo la acción enzimática como

Estabilización del Estado de TransiciónEstabilización del Estado de Transición

Según lo cual, el Centro Activo enzimático es en realidadcomplementario no al substrato o al producto, sino alestado de transición entre ambos.

Una enzima puede unir dos sustratos en su sitio activo

Clasificación y nomenclatura de enzimas

EC 2.7.1.1

Número Enzyme Commission:

EnzymeComission

Grupo Subgrupo

Nombre común (sustrato+”asa”): Hexokinasa

Clasificación y nomenclatura

ATP: hexosa fosfotransferasa

Nombre sistemático:

Donador Aceptor

Grupo transferido

Tipo de reacción catalizada

Grupos químicos

Enzimas

EC 1.x OxidorreductasasEC 2.x TransferasasEC 3.x HidrolasasEC 4.x LiasasEC 5.x IsomerasasEC 6.x Ligasas

Clasificación de enzimas por Grupos

Clasificación y nomenclatura

Grupo 1: OxidorreductasasCatalizan reacciones de oxidorreducción, en que átomos de oxigeno ó hidrogeno son trasladados entre moléculas:

En las reacciones redox, siempre tienen que estar presentes a la vez el aceptor y el dador electrónico.

AH2 + B A + BH2

Clasificación y nomenclatura

Ared + Box Aox + Bred

Nombre: Dador:Aceptor oxidorreductasa

Nombre común:Glucosa oxidasa

-D-Glucosa : O2 1-oxidorreductasa

Dador Aceptor

EC 1.1.3.4

Clasificación y nomenclatura

Grupo 1: Oxidorreductasas

Nomenclatura del subgrupo en oxidorreductasas:

EC 1.1.x - DeshidrogenasasEC 1.2.x - OxidasasEC 1.3.x - PeroxidasasEC 1.4.x - OxigenasasEC 1.5.x - HidroxilasasEC 1.6.x - Reductasasetc.

Clasificación y nomenclatura

Grupo 1: Oxidorreductasas

Aplicaciones: Ensayos de diagnostico clínico (glucosa oxidasa y colesterol oxidasa

Deslignificación ó Bioblanqueamiento

A-X + B A + B-X

Grupo 2: Transferasas

Catalizan reacciones de transferencia de átomos ó grupo de átomos entre moléculas:

Dador: Aceptor Grupo transferido - transferasa

ATP: D-Hexosa Fosfotransferasa EC 2.7.1.1Nombre común: hexokinasa

Clasificación y nomenclatura

Clasificación de subgrupo de las transferasas:EC 2.1.x - Grupos monocarbonadosEC 2.2.x - Grupos aldehido o cetoEC 2.3.x - AciltransferasasEC 2.4.x - GlicosiltransferasasEC 2.5.x - Alquil- o AriltransferasasEC 2.6.x - Grupos nitrogenadosEC 2.7.x - Grupos fosfatoEC 2.8.x - Grupos sulfatoEC 2.9.x - Grupos selenio

Clasificación y nomenclatura

Grupo 2: Transferasas

Aplicaciones: Síntesis de oligosacáridos

Grupo 3: Hidrolasas

Catalizan reacciones de hidrólisis y también su reverso. Son las más comunes en el dominio de la tecnología enzimática:

A-B + H2O A-OH + H-B

No se suelen utilizar nombres sistemáticos en lashidrolasas. Muchas de ellas conservan el nombrePrimitivo. Ejemplo: Quimosina EC 3.4.23.4.

Clasificación y nomenclatura

Clasificación de las hidrolasas:

3.1.-.- Esterasas (carboxilesterasas, fosfoesterasas, sulfoesterasas)3.2.-.- Glicosidasas3.3.-.- Éter hidrolasas3.4.-.- Péptido hidrolasas3.5.-.- Acil anhídrido hidrolasasetc.

Grupo 3: Hidrolasas

Clasificación y nomenclatura

Aplicaciones: Lipasas → Síntesis de tensioactivos

Proteasas → Fabrico de quesos

Glicosidasas → Clarificación de jugos; liberación de aromas en los vinos; aplicaciones textiles

Caso particular Péptido hidrolasas: clasificación común (no sistemática)

I. Según la situación del enlace atacado:

- Exopeptidasas (extremos de la cadena) (Peptidasas)- Endopeptidasas (interior de la cadena) (Proteinasas)

II. Según el mecanismo catalítico:

- Serin proteinasas- Tiol proteinasas- Aspartil proteinasas- Metaloproteinasas

Grupo 3: Hidrolasas

Clasificación y nomenclatura

Grupo 4: LiasasCatalizan reacciones reversibles de remoción de grupo de átomos del sustrato (este grupo no incluye las hidrolasas):

A-B A + B

Clasificación y nomenclatura

EjemploNombre sistemático: Histidina amonio-liasa (EC 4.3.1.3)

Nombre común: Histidasa

Clasificación de las liasas:

4.1.x - Actúan sobre enlaces C-C4.2.x - Actúan sobre enlaces C-O4.3.x - Actúan sobre enlaces C-N4.4.x - Actúan sobre enlaces C-S4.5.x - Actúan sobre enlaces C-Haluro (S-, Cl-, Br-, I- At-)4.6.x - Actúan sobre enlaces P-O4.99.x - Otras liases

Clasificación y nomenclatura

Aplicaciones: Pectato liasa – Remueve los compuestos indeseables (ceras, pectinas, proteínas) en fibras en la industria textil – “bioscouring”

Grupo 4: Liasas

Grupo 5: Isomerasas

Catalizan reacciones de isomerización moleculares

Clasificación y nomenclatura

A B

Ejemplo:

Glucosa isomerasa (EC 5.3.1.5)

5.1.x - Rasemasas y Epimerasas5.2.x - cis-Trans-Isomerasas5.3.x - Oxidoreductasas Intramolecular5.4.x - Transferasas Intramoleculares (mutases)5.5.x - Liasas Intramoleculares5.99.x - Otras Isomerasas

Grupo 5: Isomerasas

Clasificación y nomenclatura

Clasificación de las isomerasas:

Grupo 6: Ligasas

Catalizan la unión de dos grupos químicos a expensasde la hidrólisis de un nucleótido trifosfato (ATP, GTP, etc.).

A + B + ATP A-B + ADP + Pi

Clasificación y nomenclatura

Ejemplo: Glutationa sintasa (EC 6.2.2.3)

Nombre sistémico:G-L-glutamilo-L-cisteina:glicina ligase

Grupo 6: Ligasas

Clasificación y nomenclatura

Clasificación de las ligasas:

6.1.x - Forman enlaces C-O6.2.x - Forman enlaces C-S6.3.x - Forman enlaces C-N6.4.x - Forman enlaces C-C6.5.x - Forman enlaces ésteres fosfóricos6.6.x - Actúan sobre enlaces N-metal

Cinética Enzimática

Cinética Enzimática La cinética enzimática es el análisis cuantitativo del efecto de

cada uno de los factores que intervienen en la actividad enzimática, que se evalúa a través de la velocidad de la reacción catalizada.

Las variables más importantes son:

• Concentración de enzima, sustratos y productos (incluyendo inhibidores y/o activadores)

• pH

• Temperatura

Ella está basada en la medición de la velocidad de reacción. Así en la reacción:

Se tendrá:

Como se observa en la figura, la velocidad de reacción (pendiente) disminuye continuamente a partir de un valor máximo inicial. Esto se puede deber a:

Desaturación de la enzima con sustrato, por disminución de la concentración del sustrato

Inactivación de la enzima por su inherente inestabilidad

Inhibición por el producto

Desplazamiento del equilibrio, si la reacción es reversible

dt

ds

dt

dpv

ES P

Baja concentración de sustrato

ALTA concentración de sustratoSATURACION

v

[s]

Efecto de la concentración de substrato

..

.. . . . .

dt

t

s

p[ ]

Concepto de velocidad inicial

d[P]v = , t 0

E + S ES E + Pk+1

k-1

k+2

Una cinética hiperbólica implica un proceso saturante:

Hay un número limitado de sitios en la enzimapara fijar substrato; una vez que están ocupadostodos, por mucho que aumente la concentraciónde substrato, la velocidad permanecerá constantetendiendo a un valor asintótico

El sistema de ecuaciones diferenciales que describe la dinámicadel sistema

E + S ES E + Pk+1

k-1

k+2

Sistema No admite solución analítica.

- Simulaciones numéricas- Hipótesis que lo simplifiquen

Hipótesis de Michaelis - MentenHipótesis de Michaelis - Menten

E + S ES E + Pk+1

k-1

k+2

- La primera parte del mecanismo,

E + S ESk+1

k-1Tiene lugar mucho más rápidamente que la segunda:

ES E + Pk+2

K

E SE S

esx

e x s

xm 0

xe s

K sm

0

vk e sK sm

2 0

k e V 2 0 m ax

vV sK sm

m ax

Hipótesis deMichaelis-Menten

Equilibrio rápido

v k x 2

Hipótesis de estado estacionarioHipótesis de estado estacionario

Según veíamos en la simulación numérica, hay un tiemporelativamente prolongado en el curso de la reacción en el que la variación de complejo [ES] es prácticamente iguala cero:

dx/dt = k+1es - (k-1 + k+2) x = 0

A partir de esta expresión podemos llegar a obtener unaexpresión que nos da la velocidad para la concentraciónde substrato

dxd t

k es k k x 0 1 1 2

k es k e x s k k x 1 1 0 1 2

xe s

k kk

s

e sK sm

0

1 2

1

0

vV sK sm

m ax

v k x 2

k e V 2 0 m ax

Hipótesis deestado estacionario

A partir de las suposiciones de Michaelis-Menten y Estado estacionario, llegamos a la ecuación

Km + sv =

Vmax * s

La única diferencia radica en el significado de Km:

Km = k-1/k+1 en mecanismo de M.M.

Km = (k-1 + k+2)/k+1 en mecanismo de E.E.

Significado de la constante Km

1. Constante de equilibrio de disociación del complejo ES (en condiciones de equilibrio rápido)

2. Medida inversa de la afinidad de la enzima por el substrato (en condiciones de equilibrio rápido)

3. Mide la función de fijación (en cond.de equilibrio rápido)

4. Concentración de substrato para la que la velocidad se hace igual a la mitad de la máxima (s0.5)

5. Se define para una pareja enzima-substrato

6. Se mide en unidades de concentración

Significado de la constante Vmax = k+2 e0

1. Velocidad asintótica para s

2. Directamente proporcional a la concentración de enzima (hoy se prefiere caracterizar a la enzima por k+2)

3. Mide función de transformación catalítica

4. Se expresa en unidades de velocidad

Relación entre Km y VmaxMichaelis y Menten

Concentración de Sustrato [S]

Vel

oci

dad

de

la r

eacc

ión

(v)

Km

Vmax

Vmax/2

La Km es la concentración de sustrato donde se obtiene la mitad de la Vmax

Concentración de Sustrato [S]

Vel

oci

dad

de

la r

eacc

ión

(v)

Km

Vmax

Vmax/2

A mayor Km, menor es la afinidad de la enzima por el sustratoA menor Km mayor es la afinidad de la enzima por el sustrato

Representación directa

s

0 20 40 60 80 100

v

0

20

40

60

80

100

Km

Vmax

vV s

K sm x

m

1 1 1v

KV s V

m

m x m x

-1/Km

1/Vmax

Representación Lineweaver-Burke

sv V

sKVm x

m

m x

1

-Km

1/V max

Representación Hanes

v Kvs

Vm m x

Vmax

-Km

Representación de Eadie-Hofstee

Métodos de linealización para determinación parámetros cinéticos

Método Eje Y Eje X Intercepto

Eje Y

Intercepto

Eje x

Pendiente

Lineweaver-Burke

1/v 1/s 1/V -1/K K/V

Hanes s/v s K/V -K 1/V

Eadie-Hofstee

v v/s V V/K -K

Definición Actividad Enzimática

Es el número de moles de sustrato que reaccionan para formar producto, por mol de enzima y por unidad de tiempo. Esto supone que la enzima está plenamente saturada con sustrato y por tanto que la reacción se efectúa con su máxima rapidez

El índice de recambio muestra la eficiencia impresionante de la catálisis enzimática

A fin de normalizar la medición de la actividad, se ocupa el valor de la velocidad inicial de reacción, donde eses factores son despreciables. Así,

Esta velocidad inicial no se espera que sea observada en un proceso enzimático donde, debido a los elevados tiempos de operación, es razonable suponer que esos factores ejercerán su influencia.

000

ttt dt

ds

dt

dpva

Cálculo de Actividad Enzimática

La velocidad de reacción catalizada por 0,1ml de una dilución 1:100 de Fosfatasa Alcalina es 0,3umoles / min. de producto. ¿Cuál es su actividad enzimática?

0,1ml-------- 0,3umoles producto / min. 1,0ml------------3,0umoles producto / min. dil 1:100-------------300umoles producto / min. Respuesta: 300U/ml

Número o Índice de Recambio

Es útil definir una constante de velocidad más general, k cat , para describir la velocidad limitante de cualquier reacción enzimática a saturación

kcat x Et= Vmáx

V0 = k cat x Et x [S] / KM + [S];

Kcat es una constante de velocidad de 1er orden con unidades de tiempo-1, también llamada Número de Recambio

Efecto del pH en la ENZIMAEfecto del pH en la ENZIMA

Cada enzima tiene un pH óptimo para su actividadCada enzima tiene un pH óptimo para su actividadEl pH afecta las interacciones iónicasEl pH afecta las interacciones iónicas

1. Sobre la fijación del substrato al centro activo:- Grupos disociables de la enzima- Grupos disociables del substrato

2. Sobre la transformación catalítica del substrato

3. Sobre la estructura de la proteína enzimática

Efecto del pH

En el efecto de la temperatura hay dos componentes:

1. Aceleración de la reacción según la ecuación de Arrhenius

k = A exp (-Ea/RT)

2. Desnaturalización térmica de la proteína

Efecto de la temperatura en la ENZIMAEfecto de la temperatura en la ENZIMA

Cada enzima tiene una temperatura óptima.Cada enzima tiene una temperatura óptima.

Temperatura

15º 40º 75º

Aumento de la velocidad

Desnaturación por calor

ORGANISMOS TERMÓFILOS

Son organismos que viven a altas tº y realizan sus reacciones enzimáticas a estas altas tº

Ejemplos son los que viven en las aguas termales

Es tema de investigación el aislamiento de las enzimas de estos organismos para desarrollar procesos industriales en condiciones más extremas

CoenzimasCoenzimas

Las coenzimas son pequeñas moléculas Las coenzimas son pequeñas moléculas orgánicas, que se unen a la enzima.orgánicas, que se unen a la enzima.

Las coenzimas colaboran en la reacción Las coenzimas colaboran en la reacción enzimática recibiendo transitoriamente enzimática recibiendo transitoriamente algún grupo químico: Halgún grupo químico: H+ + , OH, CH, OH, CH33 . .

La enzima sin la coenzima recibe el nombre La enzima sin la coenzima recibe el nombre de APOENZIMAde APOENZIMA

El NAD es una coenzima aceptora de H

Sustrato oxidado

Algunas enzimas requieren metales para Algunas enzimas requieren metales para mejorar su actividad mejorar su actividad

Isoenzimas o Isozimas Son formas moleculares diferentes de una

misma enzima Catalizan la misma reacción Ejemplo: Lactato deshidrogenasa Lactato + NAD ==== Piruvato + NADH M4, M3H1, M2H2, M1H3 y H4

Se diferencian por su movilidad electroforética Usadas en clínica: sueros normales y sueros

con alguna patología

Así esta actividad corresponde al máximo potencial catalítico que las enzimas poseen para un determinado conjunto de condiciones ambientales. Luego, estas deben ser consideradas en las expresiones matemáticas representativas del proceso enzimático.

Existen situaciones (sustratos heterogéneos) donde la velocidad inicial de reacción no es representativa del real potencial catalítico de la enzima.

Se asume que la velocidad inicial de reacción es proporcional a la concentración de proteína enzimática.

Inhibición enzimática

Inhibidor:

Efector que hace disminuir la actividad enzimática, a través deinteracciones con el centro activo u otros centros específicos(alostéricos).

Esta definición excluye todos aquellos agentes que inactivan ala enzima a través de desnaturalización de la molécula enzimática

De esta forma, habrá dos tipos de inhibidores:

I. Isostéricos: ejercen su acción sobre el centro activo

II. Alostéricos: ejercen su acción sobre otra parte de la molécula, causando un cambio conformacional con repercusión negativa en la actividad enzimática.

Inhibición enzimática isostérica

Los inhibidores isostéricos pueden ser de dos tipos:

1. Inhibidor reversible: establece un equilibrio con la enzima libre, con el complejo enzima-substrato o con ambos:

E + I EI

2. Inhibidor irreversible: modifica químicamente a la enzima:

E + I E’

ES + I ESI

Inhibición reversible

(a) El inhibidor se fija al centro activo de la enzima libre, impidiendo la fijación del substrato: Inhibición Competitiva

(b) El inhibidor se fija a la enzima independientemente de que lo haga o no el substrato; el inhibidor, por tanto, no impide la fijación del substrato a la enzima, pero sí impide la acción catalítica: Inhibición No Competitiva

(c) El inhibidor se fija únicamente al complejo enzima-substrato una vez formado, impidiendo la acción catalítica; este tipo se conoce como Inhibición Anticompetitiva

Inhibición Competitiva

Inhibidores Competitivos

Compiten con el sustrato por el sitio activo de la enzima

Se une solo a la enzima libre V máx no se altera y K M cambia

Inhibición competitivaInhibición competitiva

Al aumentar la cantidad Al aumentar la cantidad de SUSTRATO el de SUSTRATO el inhibidor competitivo es inhibidor competitivo es desplazado y se forma desplazado y se forma productoproducto

E ES

EI

I

S

E + P

Características:- Las fijaciones de substrato e inhibidor son mutuamente exclusivas- A muy altas concentraciones de substrato desaparece la inhibición- Por lo general, el inhibidor competitivo es un análogo químico del substrato.- El inhibidor es tan específico como el substrato

Se define una constante deequilibrio de disociación delinhibidor:

Ki = [E] [I]

[EI]

En condiciones de equilibrio rápido, llamando y a la concentración del complejo EI, para la inhibición competitiva obtenemos el siste-ma de ecuaciones

vV s

Ki

Ks

m x

mi

1

Ke x y s

x

Ke x y i

y

m

i

( )

( )

0

0

Que resuelto para x nos da

xe s

Ki

Ksm

i

0

1

De donde

Por tanto, en la inhibición competitiva,

1. El efecto cinético del inhibidor es el aumento aparente de la Km, que aparece multiplicada por el factor (1 + i/Ki)

2. La Vmax no aparece modificada; para concentraciones muy altas del substrato, v = Vmax, igual que en ausencia de inhibidor

3. Cuanto más pequeño sea el valor de Ki mayor será la potencia del inhibidor competitivo.

KmSin

inhibidor

Kmcon

inhibidor

Sin inhibidor

Con inhibidor

El inhibidor competitivo aumenta la Km

1/s-0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

1/v

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

-1/Km

-1/(Km(1 + i/Ki))

1/Vmax

Inhibición competitiva - Representación recíproca doble

Ejemplo Inhibidor Competitivo

Ácido succínico + FAD == ácido fumárico + FADH2

El inhibidor competitivo es el ácido malónico

Es un análogo estructuralmente parecido al ácido succínico

Ácido Fólico y Sulfanilamida

La sulfanilamida es un análogo estructural del ácido p - aminobenzoico (PABA)

PABA es el punto de partida para la síntesis de ácido fólico en las bacterias

El ácido fólico es una vitamina esencial para la proliferación (división) bacteriana

Sulfanilamida se usa en el tratamiento algunas infecciones

Metotrexato y Dihidrofolato

El ácido fólico en sus formas de dihidro y tetrahidrofolato es coenzima de la reacción catalizada por la dihidrofolato reductasa

Esta reacción es parte del metabolismo de los nucleótidos para la síntesis de DNA

Metotrexato se usa en la terapia de algunos cánceres, inhibiendo la síntesis de DNA

Inhibidor competitivosu estructura es similar a la del sustrato

No se forma producto

Inhibición No Competitiva

Inhibidor No Competitivo

Se une a un lugar diferente del sitio activo la enzima

Se une a la enzima libre y también al complejo enzima-sustrato

Por acción del inhibidor disminuye la Vm pero el valor de Km no se altera

Inhibición NO competitivaInhibición NO competitivaInhibición NO competitivaInhibición NO competitiva

Inhibidor NO competitivoInhibidor NO competitivoEl inhibidor NO competitivo se une a la enzima en un

sitio diferente del sitio activo

E ES

EI

I

S

E + PI

ESI

SInhibición

No Competitiva

El inhibidor se fija indistintamente a la enzima libre Ey al complejo enzima-substrato ES; ni el complejo EIni el complejo ESI son productivos

Inhibición Anticompetitiva o Incompetitiva

Inhibidor IncompetitivoEn este tipo de inhibición el inhibidor se enlaza al centro activo pero solo después de que el sustrato lo haya hecho y, por tanto, inhibidor y sustrato no compiten. De esta manera, aunque todo el sustrato esté saturando la enzima y toda la enzima esté como complejo ES, el inhibidor puede enlazarse produciendo un complejo inactivo ESI.

Como I solo se une a ES estimula la formación de ES y, por tanto, incrementa la unión del sustrato a la enzima, disminuyendo Km . Sin embargo, el complejo ESI no conduce a productos y Vm disminuye.

Inhibidor Incompetitivo

Se une a un lugar diferente del sitio activo de la enzima

Se une sólo al complejo enzima-sustrato Los efectos que tiene: disminuye el valor

de Km y también el de Vmáx

E ESS

E + PI

ESI

InhibiciónAnticompetitiva

El inhibidor sólo puede fijarse al complejo ES;el complejo ESI no es productivo

Modelo Kap Vap

Inh comp Km(1+i/Ki) Vm

Inh no comp total Km Vm/(1+i/Ki)

Inh anticomp Km/(1+i/Ki) Vm/(1+i/Ki)

Determinación de parámetros cinéticos de inhibición

Inhibición Irreversible

- Los inhibidores irreversibles reaccionan con un grupo químico de la enzima, modificándola covalentemente

- Su acción no se describe por una constante de equilibrio Ki,

sino por una constante de velocidad ki:

E + I E’

- A diferencia de la inhibición reversible, el efecto de los inhibidores irreversibles depende del tiempo de actuación del inhibidor.

- Los inhibidores irreversibles son, por lo general, altamente tóxicos.

Inhibidores Irreversibles

Producen inactivación permanente de la actividad enzimática

Se interfiere con el normal desarrollo de una reacción o vía metabólica

Ejemplos: p-cloromercuribenzoato, yodoacetato, diisopropilfluorfosfato

Algunos tipos de inhibidores irreversibles

1. Reactivos de grupos -SH

2. Organofosfóricos

3. Ligandos de metales

4. Metales pesados

Inhibición enzimática alosterica

Enzimas Alostéricas

Son enzimas cuya estructura proteica está formada de varias subunidades

No se rigen por la cinética de M - M Además del sitio o centro activo tienen sitios

alostéricos o de regulación Sitio activo/sustratos; Sitio alostérico/moduladores o reguladores La relación entre la velocidad de reacción y la

concentración de sustrato sigue cinética sigmoídea

Enzimas alostéricas Las enzimas alostéricas

presentan estructura cuaternaria.

Tienen diferentes sitios activos, unen mas de una molécula de sustrato

La unión del sustrato es cooperativa

la curva de velocidad presenta una forma sigmoidal

Concepto de Cooperatividad La unión de los sustratos al sitio activo de

una subunidad produce un cambio conformacional que por contacto físico se transmite a las subunidades vecinas, facilitando las interacciones

Modelos de unión: secuencial y concertado Ejemplos: unión Hb-O2, enzimas alostéricas

y sus sustratos

Moduladores Alostéricos

También reciben el nombre de efectores y pueden ser positivos o negativos

Se unen al sitio alostérico que puede estar en la misma subunidad que tiene al sitio activo o en las subunidades regulatorias

Su unión produce un cambio conformacional que afecta al sitio activo

Aspartato Transcarbamilasa

Ác L-asp + Carbamil-P === Carbamil-asp + Pi . Primera reacción en la síntesis de pirimidinas

Efector positivo: CTP Efector negativo: ATP

Tiene dos subunidades catalíticas para los sustratos y tres subunidades regulatorias para los efectores

RESUMENRESUMEN

Las enzimas son proteínas que catalizan Las enzimas son proteínas que catalizan las reacciones biológicaslas reacciones biológicas

Presentan especificidad por su sustratoPresentan especificidad por su sustrato Cada enzima presenta dos parámetros Cada enzima presenta dos parámetros

importantes Vmax (saturación de la importantes Vmax (saturación de la enzima) y la Km (medida de la afinidad enzima) y la Km (medida de la afinidad por el sustrato)por el sustrato)

RESUMENRESUMEN La actividad enzimática puede ser inhibida, La actividad enzimática puede ser inhibida,

por inhibidores competitivos (similares al por inhibidores competitivos (similares al sustrato) o por inhibidores no competitivos.sustrato) o por inhibidores no competitivos.

La temperatura y el pH afectan a la enzima La temperatura y el pH afectan a la enzima en su actividad catalítica.en su actividad catalítica.

Algunas enzimas requieren de coenzimas Algunas enzimas requieren de coenzimas y/o cofactores para su actividad.y/o cofactores para su actividad.