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Enzimas
Generalidades
Son biomolculas que catalizan (incrementan la velocidad en que se alcanza el estado de equilibrio en las reacciones qumicas).
La mayora son protenas con excepcin de las ribozimas (molculas pequeas de ARN catalticamente activas.
Se distinguen por su especificidad de sustratos, que es la habilidad para discriminar entre molculas muy similares.
Muchas enzimas estn reguladas, pueden cambiar de un estado de baja actividad a uno de actividad alta, dependiendo de las condiciones celulares
Algunas enzimas consisten enteramente de protenas, mientras que otras tienen porciones no proticas, llamadas cofactores.
Los cofactores pueden ser iones metlicos (grupo prosttico) o sustancias orgnicas (coenzimas).
Una enzima desprovista de los cofactores o los grupos prostticos que puedan ser necasarios para su actividad se denomina apoenzima, el cul es catalticamente inactivo
La enzima activa (holoenzima) que resulta de la combinacin de una apoenzima y su(s) cofactor(es).
Las enzimas que catalizan la misma reaccin que difieren en su nivel estructural primario, se denominan isoenzimas.
Los Zimgenos o Proenzimas, son enzimas que deben sufrir cambios para alcanzar su conformacin activa, ya sea por la prdida de algunos residuos o la ganancia de algn grupo funcional.
Algunas enzimas tienen nombres descriptivos (tripsina, quimiotripsina, pepsina, etc.)
Se denominan con la terminacin -asa tomando como base el tipo de reaccin que catalizan.
Nomenclatura
Clasificacin tradicional
Deshidrogenasas: Catalizan la prdida de hidrgeno (H+ y e-) de un sustrato teniendo como aceptor una molcula diferente al oxgeno.
Oxidasas: Catalizan la prdida de hidrgeno de un sustrato teniendo como aceptor al oxgeno.
Cinasas (Quinasas). Catalizan la transferencia de grupos fosfato del ATP a otra molcula.
Transaminasas: Transfieren grupos amino a grupos carbonilo.
Fosfatasas: Rompen enlaces fosfoster en presencia de agua.
Tiocinasas (tioquinasas): Forman enlaces tioster dependientes de ATP a partir de la coenzima A y cidos carboxlicos.
Mutasas. Catalizan rearreglos intramoleculares de grupos funcionales.
Transaldolasas y transcetolasas. Transfieren grupos de tres y dos carbonos respectivamente.
Epimerasas: Catalizan la formacin de compuestos con formaciones espaciales diferentes. pe. D L L D
Descarboxilasas. Eliminan grupos carboxilo
Sintetasas. Forman nuevos compuestos por condensacin de sustratos.
Hidrolasas. Rompen enlaces introduciendo una molcula de agua.
Clasificacin internacional
El nmero de clasificacin consta de 4 dgitos separados por
puntos:
A.B.C.D
A: Clase, tipo de reaccion.
B: Subclase, indica el sustrato.
C: Sub sub clase, indica el cosustrato
D: Nmero de orden
Especificidad enzimtica
Preferencia que presentan las enzimas hacia ciertos sustratos.
SITIO ACTIVO: Arreglo de aminocidos caracterstico (3er nivel de estructura de protenas) donde se lleva acabo el evento cataltico.
Lisozima
Actividad Enzimtica
Que tan rpido puede trabajar una enzimaVelocidad de reaccin
La velocidad se define como el cambio en la cantidad de materiales iniciales o de productos, por unidad de tiempo.
Un catalizador incrementa la velocidad de la reaccin qumica, pero sin cambiar l mismo durante el proceso.
Actividad Enzimtica
Cuatro Variables
Temperatura
pH
[Enzima]
[Sustrato]
Efecto de la temperatura
Un incremento de temperatura, aumentar la energa cintica de las molculas en una reaccin qumica, favoreciendo un mayor numero de choques entre ellas, lo que aumentar la probabilidad de formacin de producto.
Todas las enzmas tienen una temperatura ptima, para su actividad mxima.
Las clulas bsicamente son isotermas (a temperatura constante).
Efecto de la temperatura
Si una enzima se calienta por arriba de su temperatura ptima, se inactiva. Los enlaces se rompen.Esto significa que la protena pierde su estructura secundaria y terciaria o cuaternaria.
Desnaturalizacin dela enzima
Efecto del pH
La dependencia del pH usualmente refleja el ambiente en el cual la enzima es activa.
La mayora presentan actividad, dentro de un rango de pH de 3-4 unidades.
Arriba del pH ptimo, se rompen los enlaces inicos.
Tambin se ven afectados los residuos cargados en el sitio
activo
Efecto de la [Enzima]
Efecto de [E], sobre la velocidad inicial (v0) de una reaccin catalizada a una [S] fija de saturacin.
La velocidad de la reaccin est influda por la concentracin de enzima, pero no por la concentracin de otro reactante [S].
Efecto de la [Sustrato]
Para una reaccin catalizada por enzima, que sigue una cintica de Michaelis-Menten, la unin de cada punto del experimento, da lugar a una curva hiperblica.
A baja [S], la curva tiende a una recta que asciende con mucha pendiente. En esta regin la curva depende de [S].
Para una alta [S], la enzima est casi saturada y la v0 de la reaccin no cambia mucho, cuando aumenta la [S]
Cintica Michaeliana
Vmax, es alcanzada a altas [S], donde estn saturadas todas las molculas enzimticas, dando una velocidad constante
Km, [S] a 0.5Vmax
Medida de la afinidad relativa, de una enzima por su sustrato.
Valores de Km GrandesValores de Km Pequeos
Poca afinidadGran afinidad
Grfica de Leneweaver-Burk
La grfica de V Vs. [S] con forma hiperblica, no es una herramienta muy til, para la determinacin cuantitativa de los parmetros cinticos clave Km y Vmax, debido a la dificultad para su extrapolacin.
Hans Lineweaver y Dan Brurk convirtieron esta relacin hiperblica a la siguiente funcin lineal:
Mecanismos Celulares de Regulacin
Regulacin
La actividad enzimtica se regula por dos estrategias:
El cambio en los niveles de [Enzima].
El cambio en la velocidad de catlisis (actividad especfica).
Cambio en los niveles de [Enzima]
Los niveles enzimticos, pueden controlarse manipulando la velocidad de catlisis.
Las enzimas tienen tiempos de vida media distintos.
Las enzimas que se degradan ms rpidamente, ocupan puntos clave en las rutas metablicas.
Permitiendo un control ms rpido de los niveles enzimticos.
Cambios en [Enzima] usualmente resultan en respuestas lentas para el contrlol metablico.
Control gentico: Puede controlarse la sntesis de enzimas de novo, en respuesta a hormonas, esto ayuda si las enzimas, solo se necesitan en determinadas ocaciones.
Regulacin de la actividad especfica
La actividad especfica se regula de dos maneras
1. Control Alostrico.
Los ligandos se unen a un sitio distinto al sitio activo.
El ligando puede ser, sustrato, producto u otra molcula.
A una [S] dada:
modificador + > actividad.
modificador - < actividad.
Una enzima puede tener ensitios alostricos >1 de un efector.
Permitiendo el control de un nmero de reas metablicas.
La actividad especfica es el resultado neto de la accin de todos los efectores.
Regulacin de la actividad especfica
2. Modificacin covalente
Algunas enzimas permanecen inactivas hasta que son modificadas covalentemente
Ineficientes para ser activas todo el tiempo
La modificacin ms usual, es la fosforilacin por cinasas
Inhibicin enzimtica
Inhibidores competitivos
Imitan la estructura del sustrato y compiten por el sitio activo
Inhibidores no competitivos
Reguladores alostricos
Modificadores covalentes
Si la modificacin covalente es irreversible, resulta usualmente txica para la clula.
Regulacin por retroalimentacin
Las enzimas reguladoras especficas, estn colocadas estretgicamente y son reguladas por mecanismos de retroalimentacin.
Frecuentemente la primera enzima en una ruta metablica est colocada estratgicamente al principio de la va, para controlar esta ltima.
