UNIVERSIDAD AUTONOMA DE BAJA CALIFORNIA.INSTITUTO DE CIENCIAS AGRICOLAS.

BIOTECNOLOGIA ENZIMAS

Dr. Dagoberto Duran Hernndez.

Garca medina Rosa ElenaGuerrero Sesma Enrique.Ibarra Cant Bella Estefana.Montoya Leal Jess A.

4to. B

Mexicali, Ejido Nuevo Len a 27 de Octubre del 2015.

1. QU SON LAS ENZIMAS?Son sustancias orgnicas de naturaleza proteica, elaboradas por las clulas que tienen como funcin acelerar o provocar las reacciones qumicas que se efectan en los seres vivos. Las enzimas son de accin especfica ya que actan exclusivamente catalizando un tipo de reaccin qumica.

Enzimas catalizadores:Las enzimas son catalizadores, es decir, aceleran las reacciones qumicas de nuestro metabolismo. De no ser as, no sera posible que los organismos viviesen ya que es necesario que algunas reacciones sean inmediatas.Qumicamente son protenas.La mayora tiene asociada a su molcula algn metal o vitamina que la ayuda en su proceso. Estos se llaman cofactores que se asocian a la parte proteica llamada apoenzima. El complejo formado por la apoenzima con el cofactor se llama holoenzima. Generalmente terminan en asa su nomenclatura. Y su nombre est relacionado con su funcin o con el sustrato sobre el cual acta.

Sustrato de la enzimaEnzimas funcionan independientemente sin otras sustancias, mientras que muchos de ellos requieren otros componentes. Estos adicionales, sustancias no protenicos se conocen como cofactores. Y los compuestos que llevan molculas de una enzima a otros se llaman coenzimas. La actividad de sustrato de la enzima o, ms precisamente, la actividad de la enzima est muy influenciado por ciertas sustancias, que pueden agruparse en dos tipos principales, los activadores de enzimas e inhibidores de enzimas.

Teoras de la accin enzimtica

Modelo de Llave y Cerradura (Emil Fischer)Substrato y enzima se acoplan de forma estereospecfica, 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 fenmenos de la inhibi-enzimtica.

Modelo de Ajuste Inducido (Koshland)Tanto la enzima como el substrato sufren una alteracin en su estructura por el hecho fsico de la unin. Est mucho ms de acuerdo con todos los datos experimentales conocidos hasta el momento.

Teoras de la accin enzimtica 3.La teora del Ajuste Inducido se ampla en la actualidad definiendo la accin enzimtica como Estabilizacin del Estado de Transicin Segn lo cual, el Centro Activo enzimtico es en realidad complementario no al substrato o al producto, sino al estado de transicin entre ambos.

2. clasificacin y nomenclatura de las enzimas:La elevada especificidad de las enzimas sirve de fundamento a su clasificacin y nomenclatura. Para la clasificacin se toma como fundamento la Especificidad de Accin y para la nomenclatura ambas especificidades.Clasificacin: Las enzimas se clasifican en 6 grupos principales, teniendo encuenta la reaccin global que ellas catalizan; estos grupos o clases principales se dividen en subclases y sub-subclases, segn otras caractersticas. Los gruposprincipales y su definicin son:1. Oxidorreductasas: catalizan las reacciones de xido- reduccin, o sea, la transferencia de electrones o sus equivalentes entre un donante y un aceptor.2. Transferasas: catalizan la transferencia de un grupo qumico entre un donante y un aceptor excluyendo las que transfieren electrones o sus equivalentes,que pertenecen a la clase anterior, y aqullas en que el aceptor del grupo esel agua, pues pertenecen a la clase siguiente.3. Hidrolasas: catalizan la ruptura de enlaces qumicos con la participacin demolculas del agua.4. Liasas: generan o hacen desaparecer dobles enlaces en forma no oxidativa.5. Isomerasas: catalizan la interconversin de ismeros.6. Ligasas: catalizan la unin covalente de 2 sustratos utilizando cualquier fuente de energa.

Algunos subgrupos de enzimas son:a) De las Oxidorreductasas:- Deshidrogenasas: sustraen tomos de hidrogene (siempre un par) de lossustratos y los transfieren a una molcula aceptora que no es el oxgeno.

-Oxidasas: sustraen tomos de hidrgeno de los sustratos y los transfieren al oxgeno.

Hidroxilasas: catalizan la introduccin de funciones hidrxilo en sus sustratosutilizando oxigeno molecular como donante.

b) De las Transferasas: Quinasas: catalizan reacciones de transferencia de grupos fosfato aportadospor nuclesidos trifcsfatados, habitualmente el ATP.

c)De las Hidrolasas:Fosfatasas: catalizan la ruptura de enlaces ster fosfricos.

d)De las liasas: Hidratasas: adicionan agua a los dobles enlaces.

e) De !as isomerasas: Isomerasas: interconvierten ismeros de funcin.

- Mutasas: interconvierten ismeros de posicin

-Epimerasas: interconvierten epmeros.

f) De las Ligasas: Sintetasas: catalizan la unin covalente de dos sustratos utilizando la energa de hidrlisis de enlaces anhdrido fosfrico como los de los nuclesidos trifosfatados.

Sintasas: catalizan la unin covalente de dos sustratos utilizando la energade hidrlisis de enlaces que no son anhdrido fosfrico, como el tioster delsiguiente ejemplo.

Nomenclatura:Aunque existen algunas enzimas que tienen nombres triviales como la Tripsina, la Quimotripsina y la Pepsina, existen dos tipos de nomenclatura para las enzimas que son: la sistemtica y la recomendada. La sistemticaslo se utiliza en revistas y. textos cientficos. La recomendada es la de usocomn y viene a ser una forma abreviada de la sistemtica; en ella se nombra primero el sustratoseguido.dela accin que realiza la enzima terminada con elsufijo asa.Utilizando los ejemplos tomados para ilustrar los subgrupos de clasificacinde las enzimas, los nombres seran:a)Oxidorreductasas:-Sustrato Succinato, accin deshidrogenacin,Nombre: Succinato deshidrogenasa.-Sustrato Aminocido, accin oxidacin, Nombre: Aminocido oxidasa.-Sustrato Fenilalanina, accin hidroxilacin,Nombre: Fenilalanina hidroxilasa.b)Transferasas:-Sustrato Glicerol, accin quinasa,Nombre: Glicerol quinasa.c)Hidrolasas: son las ms fciles de nombrar, pues basta con hacer terminar elnombre del sustrato en el sufijo asa-Sustrato Glucosa-6-P, accin fosfatase,Nombre: Glucosa-6- fosfatasa.d) Liasas: - Sustrato Fumaraio, accin hidratasa, Nombre: Fumarato hidratasa.e)Isomerasas:- Sustratos Glucosa--P y Fructosa-6-P, accin isomerasa,Nombre: Glucosa-6-P:Fructosa-6-P isomerasa o simplemente fosfohexosaisomerasa.-Sustratos Glucosa-6-P y Glucosa-1-P, accin mutasa,Nombre: Glucosa-6-P:GIucosa-l-P mutasa o fosfoglucomutasa.- Sustratos Glucosa-6-P y Galactosa-6-P, accin epimerasa,Nombre: Glucosa-6-P: Galactosa-6-P epimerasa.f)Ligasas:-Sustratos cido Actico y Coenzima A, accin sintetasa,Nombre: Acetil CoA sintetasa.- Sustratos Oxalacetato y Acetil-CoA, accin siniasa,Nombre: Citrato sintasa.

Importancia de las enzimas en la clnicaTodas las enzimas se sintetizan en el interior de las clulas y la mayorarealiza all sus funciones, pero otras son segregadas y funcionan en la matrizextracelular, la sangre, el tubo digestivo u otros sitios del espacio extracelular.Por otra parte, las enzimas pueden encontrarse libres o unidas a membranas;pueden asociarse a otras enzimas y formar Complejos Multienzimticos, y algunas pueden contener ms de un Centro Activo cataltico, que son las denominadas Enzimas Multifuncionales. Existen adems enzimas que pueden catalizar la misma reaccin, con los mismos requerimientos, pero presentan propiedadesdiferentes, denominadas Isoenzimas.Algunas reacciones catalizadas por enzimas son comunes a la mayora de las clulas y por eso hay algunas que estn presentes en casi todos los tejidosdel organismo. Otras reacciones son exclusivas de algunas clulas, como es elcaso de algunas de las del hgado, y consecuentemente algunas enzimas se encuentran slo en determinados tipos de clulas. Dentro de las clulas lasenzimas tambin tienen una distribucin determinada, y en cada compartimiento subcelular existen las enzimas que se relacionan con algn proceso que eneste ocurre. Aun dentro de cada compartimiento puede existir una distribucincaracterstica de las enzimas.En la sangre las enzimas presentes son aquellas que son liberadas a la misma y cumplen alguna funcin all, como las de la coagulacin, y las intracelularesque son liberadas por el recambio tisular normal, por lo que no tienen funcionesen ella. En las personas sanas la concentracin de las enzimas intracelularespresentes en el plasma es prcticamente constante, por lo que un aumento deestos valores refleja el dao de algn tejido que se acompaa de un incrementode la liberacin de enzimas a la sangre. Algunos ejemplos de lo anterior sen laelevacin de la Glutamato-Piruvato Transaminasa (TGP), en enfermedades del hgado como la hepatitis, y de la Glutamato-Oxalacetato Transaminasa (TGO),la Fosfo Creatina Quinasa (CPK.) y la Lactato Deshidrogenasa (LDH) en elinfarto cardiaco; de tal forma, la elevacin de estas enzimas puede utilizarse enel diagnstico, seguimiento y pronstico del paciente.Algunas enzimas se utilizan como reactivos para la determinacin de ciertassustancias en una muestra biolgica, como es el caso de la Ureasa para la determinacin de Urea en plasma, la Glucosa Oxidasa para la determinacinde Glucosa en sangre y la Peroxidasa en los inmunoensayos enzimticos comoos ensayos de Enzima Ligada a Inmunoadsorbente (ELISA).Por ltimo, varias enzimas son utilizadas en el tratamiento de algunas afecciones. Algunas de las ms conocidas son la Estreptoquinasa, que se utiliza en el tratamiento del infarto del corazn, ya que disuelve los cogulos que se forman en la circulacin sangunea del msculo de este rgano, la Quimotripsina en el tratamiento de abscesos y la Amilasa en los casos de deficiencia como enlas pancreatitis.

Cintica enzimticaLa velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas puede ser modificada por la accin de diversos factores. El comportamiento de esa velocidad y sumodificacin debido a la presencia de diferentes agentes fsicos o qumicosconstituye el objeto de estudio de la Cintica Enzimtica.Factores que modifican la velocidad de las reacciones enzimticas y condiciones para su estudioLos factores que modifican la velocidad de las reacciones enzimticas pueden ser qumicos o fsicos y son:1.Concentracin de enzima.2.Concentracin de sustrato.3.Concentracin de cofactores.4.Concentracin de iones Hidrgeno (pH)5.Concentracin de Activadores.6.Concentracin de Inhibidores.7.Temperatura.Para poder atribuirle un efecto sobre la velocidad de las reaccionesenzimticas a un factor determinado, es necesario durante el anlisis garantizarque el resto de los factores que pueden modificarla permanezcan constantes. Los nicos factores que no pueden mantenerse constantes son la concentracin dei sustrato, que va disminuyendo, y la del producto, que va aumentando.Para evitar el efecto de los cambios en la concentracin de sustrato y de producto, el anlisis se realiza cuando aun no se ha consumido e! 10 % de la concentracin inicia! del sustrato, es decir, existe sustrato en concentracinsuficiente para no limitar la actividad de la enzima y prcticamente no existeproducto, el cual pudiera disminuir la actividad de la enzima a altas concentraciones.A la velocidad de la reaccin cuando aun no se ha consumido el 10% de laconcentracin inicial del sustrato se le denomina velocidad inicial (Vo). La Vodebe medirse por la variacin de ia concentracin del producto por unidad detiempo, siempre que ello sea posible, pero en ocasiones no se dispone de losprocedimientos necesarios y se hace midiendo la variacin de la concentracindel sustrato en el tiempo.Efecto de la concentracin de enzima (Fig.2.39).Efecto de la concentracin de sustrato: A mayor concentracin de sustrato ([S]) mayor es la velocidad de la reaccin, sin embargo, los incrementos en lavelocidad no son uniformes sino cada vez menores. Al inicio, el incremento dela velocidad es proporcional al incremento de la [S]; luego comienza a producirse un enlentecimiento de la variacin de la velocidad hasta que se alcanza undeterminado valor de [S] en el cual la velocidad se hace prcticamente constante.

La primera explicacin convincente paia este comportamiento fue expuesta por Leonor Michaellis y Leonora Maud Menten en 1913. Segn ellos, laprimera etapa de la reaccin (la unin de la enzima con el sustrato para formar un complejo enzima-sustrato) ocurre de manera rpida, y la segunda etapa (la transformacin del sustrato en producto, con liberacin de ia enzima), resultaser la ms lenta, por lo que es el paso limitante de la reaccin. A concentraciones muy elevadas de sustrato se produce un efecto de saturacin, o sea, todoslos Centros Activos de las enzimas han sido ocupados por el sustrato y casi toda la enzima se encuentra en forma de complejo enzima-sustrato. En esemomento se habr alcanzado la mayor velocidad posible para la reaccin, quese denomina Velocidad Mxima (Vm). la cual se hace independiente de la [S].As se obtiene la forma habitual de la ecuacin de Michaellis y Menten:

Km es la denominada constante de Michaelis, y representa la [S] a la cual se alcanza la mitad de la Vm, es decir, es la [S] a la cual la mitad de lasmolculas de la enzima estn en estado libre y la otra mitad en forma de complejo enzima- sustrato. Km es un ndice de la afinidad de la enzima por el sustrato, de forma que mientras mayor sea la afinidad por el sustrato menor ser el valor de Km.La representacin del comportamiento de Vo en funcin de [S] es una curva hiperblica y se representa en la figura 2.40.

Si la curva tiene siempre la misma forma para cualquier enzima, la diferencia entre una y otra estar dada por los valores de Vm y Km; de ah que stos se conozcan como los Parmetros Cinticos de la ecuacin de Mihaeis. Vmdepende de los grupos catalticos presentes en el Centro Activo, por lo querepresenta la capacidad cataltica de la enzima; si los grupos catalticos se afectanse afecta tambin Vm. Km depende de los grupos de unin del Centro Activo,por lo que si se afectan estos grupos, se afecta la afinidad de la enzima por elsustrato y por lo tanto Km.Efecto de la concentracin de cofactores: Muchas enzimas requieren parasu accin de otra molcula denominada cofactor (ver ms adelante), por lo quesu presencia es decisiva para el desarrollo de la reaccin. Para todos loscofactores excepto para los Grupos Prostticos (ver ms adelante), se presenta como para el sustrato la condicin de saturacin, ya que estos se unen a laenzima por sitios especficos.Efecto de la temperatura: El aumento de la temperatura produce un incremento de la energa cintica de las molculas, 'o cual hace que se produzca unmayor nmero de choques efectivos entre ellas. Esto hace que los reactantesposean un contenido energtico que les ubica ms prximos al estado activadoy de esta forma se incrementa la velocidad de la reaccin. La mayor Vo sealcanza a un valor de temperatura determinado, denominado temperatura ptima, luego del cual la velocidad comienza a disminuir y luego a desaparecer porla desnaturalizacin de la protena enzimtica que provoca la prdida de su actividad (Fig. 2.41).

Efecto del oH: Para cada enzima existe un valor de pH al cual se alcanza lamayor Vo, denominado pH ptimo; cuando los valores de pH aumentan o disminuyen con relacin al pH ptimo la velocidad de la reaccin disminuye progresivamente. Lo anterior se explica teniendo en cuenta que las variaciones delpH modifican el estado de disociacin de los grupos qumicos presentes en laenzima o en el sustrato o en el complejo enzima-sustrato, facilitando o no a unin y/o la transformacin (Fig. 2.42).

Efecto de los activadores: Los activadores enzimticos son molculas pequeas, generalmente iones inorgnicos, que estimulan la actividad cataltica deuna enzima; al contrario de los cbfactores, los activadores enzimticos no sonparticipantes directos de la reaccin. Ellos actan de diversas formas, entre lasque se destacan la interaccin obligatoria con la enzima libre y la interaccinobligatoria con el sustrato libre, por ejemplo:-Interaccin obligatoria con la enzima libre: enzimas que poseen iones metlicos en su centro activo como la Carboxipeptidasa, que contiene Zn2+.-Interaccin obligatoria con el sustrato libre: enzimas que catalizan reacciones en las que intervienen nuclesidos di y trifosfatados que requieren de launin previa de un catin divalente (especialmente Mg2+) en cantidadesestequiomtricas, por lo tanto, el verdadero sustrato de la enzima sera el complejo sustrato-catin.Efecto de los inhibidores: Son sustancias que tienen la propiedad de disminuir la velocidad de las reacciones catalizadas por las enzimas. Se distinguendos tipos generales de inhibicin, la reversible y la irreversible. En la inhibicinreversible, el inhibidor forma con la enzima un complejo enzima-inhibidor, unidopor interacciones dbiles y que por tanto puede disociarse (reconocimientomolecular); en la inhibicin irreversible, el inhibidor se une a la enzima covalentemente y no puede disociarse fcilmente.Se analizarn la inhibicin competitiva y !a no competitiva como ejemplos deinhibicin reversible:-Inhibicin Competitiva: el inhibidor es una sustancia con estructura muy similar a la del sustrato y compite con este por la unin al Centro Activo de laenzima. En este tipo de inhibicin, e! inhibidor puede ser desplazado del Centro Activo al aumentar la concentracin del sustrato. En presencia del inhibidor,se afecta la afinidad de la enzima por el sustrato (aumenta Km) pero no laVm, pues cuando el sustrato logra unirse ai Centro Activo la reaccin ocurreadecuadamente.-Inhibicin no Competitiva: el inhibidor se une a la enzima por otro sitio distinto al Centro Activo por lo que no impide la unin del sustrato a este (no se afecta Km) pero s su transformacin. La unin del inhibidor a la enzimaposiblemente induce un cambio conformacional en la protena que se transmite al Centro Activo y hace que los grupos catalticos no queden de la forma adecuada para realizar su accin (se afecta Vm), una vez que elsustrato se une. En este tipo de inhibicin, el inhibidor no puede ser desplazado al aumentar la concentracin del sustrato.Algunos medicamentos utilizados diariamente en la prctica mdica soninhibidores enzimticos, como las Sulfamidas, que se emplean en el tratamientode infecciones bacterianas, el Captopril, el Enalapril y el Lisinopril (hipotensores) inhiben la Enzima Convertidora de Angiotensina. Las Estatinas son ejemplos deinhibidores competitivos al ser anlogos estructurales del sustrato de la HMG-CoA reductasa, enzima reguladora de la sntesis del Colesterol. El Plomo es un ejemplo de inhibidor no competitivo, que forma enlaces covalentes con los grupos SH de la cisteina de la Ferroquelatasa, enzima que incorpora Hierro a la sntesis del grupo Hemo de la Hemoglobina y de otrashemoprotenas.En general las armas qumicas suelen ser tambin inhibidores enzimticosque al bloquear determinadas reacciones pueden daar un rgano o tejido especfico.

Como accionan las enzimas.El mecanismo de accin de una enzima se puede entender desde dos perspectivas. La primera trata a la catlisis desde el punto de vista de los cambios en energa que ocurren durante la reaccin; las enzimas proveen una va alterna, energticamente favorable que es diferente de la reaccin nocatalizada. La segunda describe cmo el sitio activo facilita qumicamente la catlisis de la enzima.Cambios de energa que ocurren durante la reaccin.Virtualmente todas las reacciones qumicas tienen una barrera energtica que separa a los reactivos,reactantes o substratos de los productos. Esta barrera se denominaenerga libre de activacinque es la diferencia en energa que existe entre los reactivos y los productos. El lugar donde la energa libre de activacin es mxima, se denominaestado de transicin. En la siguiente figura se ejemplifica la transformacin del reactivo A en el producto B a travs del estado de transicin T*:ADT*DBFigura: Representacin del cambio en la energa libre de una reaccin catalizada enzimticamente (lnea continua) y la misma no catalizada (lnea punteada).Energa libre de activacin.Este mximo de energa representa el estado de transicin en el cual se forma el intermediario rico en energa durante la conversin de los reactivos en los productos. Debido a la gran energa de activacin que separa a los reactivos de los productos, a menudo la misma reaccin esms lenta si no escatalizada, que si lacatalizauna enzima.Velocidad de reaccin.Las molculas que reaccionarn en un evento qumico, deben contener suficiente energa para sobrepasar la energa de activacin del estado de transicin en su camino para transformase en los productos. En ausencia de la enzima, solo una pequea porcin de la poblacin de estas molculas posee la energa suficiente para realizar la transicin hacia los productos. La velocidad de la reaccin estar determinada por el nmero de molculas que se encuentren en ese estado energtico particular. En general, al disminuir la energa de activacin, la mayora de las molculas tienenenerga suficiente para pasar sobre el estado de transicin y por tanto aumenten la velocidad de la reaccin.Va de reaccin alterna.Una enzima permite que una reaccin se lleve a cabo rpidamente bajo las condiciones que reinan en la clula. Lo anterior se realiza al disminuir la energa de activacin. La enzima no modifica la energa contenida en los reactivos o producto; de la misma forma, no altera el equilibrio de la reaccin.Qumica del sitio activo.El sitio activo de las enzimas no es un receptculo pasivo para la unin del substrato, por el contrario es una maquinaria molecular muy compleja que emplea una amplia diversidad de mecanismos qumicos que facilitan la interconversin de los substratos y los productos. Dentro de los factores que estn relacionados con la eficiencia cataltica de las enzimas estn los siguientes:Estabilizacin del estado de transicin.El sitio activo de la enzima a menudo acta como un molde molecular flexible en donde el substrato se une de forma geomtricamente adecuada para transformarse en el estado de transicin de la molcula. Al estabilizar al substrato en el estado de transicin, la enzima aumenta de manera considerable la concentracin de este intermediario reactivo que puede ser transformado en el producto(s) y, por tanto, acelerar la reaccin.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ACTIVIDAD ENZIMTICALas enzimas son protenas que funcionan en un determinado medio, bien sea intra o extracelular, donde las condiciones pueden variar, y por lo tanto el nivel de actividad de la molcula puede verse modificado a lo largo del tiempo. Dentro de los factores que afectan a la actividad enzimtica merecen destacarse: 1) El pH: Todas las enzimas tienen en su estructura primaria aminocidos con grupos radicales ionizables. Dependiendo del pH del medio en el que se encuentren pueden no tener carga, o por el contrario estar cargados, bien positiva o negativamente. Estas cargas sirven para estabilizar la conformacin natural de la protena y cuando el pH las cambia, tambin se modifica la estructura, llevando en ltimo extremo a la desnaturalizacin de la protena, y en el caso de las enzimas a la prdida de actividad. Dependiendo del medio dnde deba ejercer su accin cataltica, cada enzima tendr su conformacin ms adecuada, y por lo tanto su mxima actividad, alrededor de un valor concreto de pH, que recibe el nombre de pH ptimo. El cambio, bien sea hacia valores ms altos o ms bajos provocar una disminucin de la actividad. En el caso de la pepsina gstrica, una enzima digestiva, su pH ptimo est alrededor de 2 ya que el medio estomacal es un medio de gran acidez; mientras que otra enzima digestiva como la tripsina, cuyo lugar de accin cataltica es el intestino delgado, presenta su pH ptimo aproximadamente a 8. La mayor parte de las enzimas son muy sensibles a las variaciones de pH, con algunas excepciones, como es el caso de la amilasa salival, capaces de mantener la actividad en un amplio rango de valores de pH. Esta adaptacin garantiza su funcionamiento independientemente del valor del pH del alimento ingerido que contienen enzimas cuyo pH ptimo se encuentra en valores muy cidos. 2) La temperatura: Este factor presenta dos efectos contrapuestos, por un lado el aumento de temperatura produce, de forma general, un aumento en la velocidad de cualquier reaccin qumica; pero por otro lado, las enzimas experimentan desnaturalizacin y prdida de actividad al superar una determinada temperatura. En este caso resulta ms difcil determinar como en el pH una temperatura ptima, y las curvas de actividad presentan un incremento inicial de actividad ms pronunciado para posteriormente al irse desnaturalizando, decrecer la velocidad de reaccin.

3) Concentracin de sustrato: La concentracin de sustrato desempea un papel importante en diversas enzimas. Esto es obviamente debido a una mayor concentracin de sustrato que significa que un mayor nmero de molculas de sustrato estn involucrados con la actividad de la enzima. Considerando que, con una baja concentracin de sustrato significa que un menor nmero de molculas estar asociado a las enzimas. Esto a su vez reduce la actividad de la enzima. Cuando la velocidad de una reaccin enzimtica es mxima y la enzima se encuentra en su estado ms activo, un aumento en la concentracin de sustrato no har ninguna diferencia en la actividad de la enzima. En esta condicin, el sustrato es continuamente sustituido por unos nuevos en el sitio activo de la enzima y no hay alcance para aadir esas molculas adicionales all.

3. Cofactores Enzimticos.La actividad de algunos enzimas depende solamente de su estructura como protenas, mientras que otros necesitan, adems uno o ms componentes no proteicos, llamados cofactores. El cofactor puede ser un ion metlico, o bien una molcula orgnica llamada coenzima: algunos enzimas necesitan de ambos. Los cofactores son generalmente estables frente al calor, mientras que muchas protenas enzimticas pierden la actividad por calefaccin.

El complejo enzima-cofactor catalticamente activo recibe el nombre de holoenzima. Cuando se separa el cofactor, la protena restante, que por s misma es inactiva catalticamente, se designa con el nombre deapoenzima.

La tabla 1 rene algunos enzimas que precisan de iones metlicos como cofactores. En tales enzimas el in metlico puede actuar como: Centro cataltico primario Como grupo puente para reunir el sustrato y la enzima, formando un complejo de coordinacin Como agente estabilizante de la conformacin de la protena enzimtica en su forma catalticamente activa.

TABLA 1Elementos inorgnicos que actan como cofactores por enzimticos.

Cu2+Citocromo oxidasa

Fe2+ o Fe3+Citocromo oxidasa, catalasa, peroxidasa

K2+Piruvato, quinasa

Mg2+Hexoquinasa, glucosa 6-fosfatasa, piruvato, quinasa

Mn2+Arginasa, ribonucleotido reductasa

MoDinitrigenasa

Ni2+Ureasa

SeGlutation peroxidasa

Zn2+Carbonico anhidrasa, alcohol deshidrogensa, carboxipeptidasas A y B.

Las coenzimas actan, por lo general, como transportadores intermediarios de grupos funcionales, de tomos especficos o de electrones, los cuales son transferidos en la reaccin enzimtica global. Cuando el coenzima se halla unido ntimamente a la molcula del enzima recibe, normalmente el nombre degrupo prosttico.

Se puede clasificar a las coenzimas en dos tipos, segn la forma en que interactan con la apoenzima. Las coenzimas de un tipo, llamadascosustratos, con frecuencia en realidad son sustratos en reacciones catalizadas por enzimas.El segundo tipo de coenzima se llamagrupo prosttico. Un grupo prosttico permanece unido a la enzima durante la reaccin. En algunos casos, el grupo prosttico se une en forma covalente a su apoenzima, en tanto que en otros casos est firmemente unido al sitio activo por muchas interacciones dbiles.

4. Inhibicin enzimtica.Existen sustancias que pueden impedir que la enzima desarrolle su actividad cataltica, ralentizando o paralizando la reaccin enzimtica. A estas sustancias se las denomina inhibidores enzimticos.Inhibidores: pequea molculas qumicas o iones que interfieren con las reacciones ralentizndolas o detenindolas.

Se conocen dos tipos principales de inhibicin: la reversible y a la irreversible. La primera implica una unin no covalente del inhibidor y, por lo tanto, siempre puede revertirse. En la inhibicin irreversible, el inhibidor se une al enzima de forma covalente y permanente.

Reversibles: Unin no covalente de un inhibidor a la enzima Competitiva No competitiva Acompetitiva

Irreversibles: Unin covalente del inhibidor al enzima

El inhibidor competitivo, es una sustancia similar en estructura al sustrato, con quien compite por el sitio activo de la enzima.

El inhibidor no competitivo puede combinarse tanto con la enzima libre como con el complejo enzima-sustrato, sin afectar al sitio activo de la enzima.

El inhibidor acompetitivo reacciona con la enzima en un punto distinto al centro activo, pero slo en el caso de que sta est unida al sustrato formando el complejo ES; de esta forma impide que la enzima desarrolle su actividad cataltica.

En la inhibicin irreversible, el inhibidor se une covalentemente a la enzima y la inactiva de manera irreversible. Casi todos los inhibidores irreversibles son sustancias txicas naturales o sintticas.

5. Regulacin de la actividad enzimtica.La totalidad de reacciones bioqumicas de un organismo constituye su metabolismo, el cual consiste en secuencias de reacciones qumicascatalizadas por enzimasllamadas vas metablicas.En estas secuencias, el producto de una reaccin qumica es el sustrato de la siguiente reaccin y as sucesivamente.Las vas metablicas son de dos tiposa) anablicas:en ellas se sintetizan molculas bsicas que hacen posible construir macromolculas, son reacciones endergnicas (consumen energa).

b) catablicas:en ellas se rompen molculas que permiten obtener energa libre utilizable, son reacciones exergnicas (liberan energa).Las clulas y el organismo, deben regular todas sus vas metablicas constantemente, esto por la gran necesidad de mantener estables sus condiciones internas, es decir, su homeostasis.En laregulacin de la actividad enzimticaparticipan sustancias que actan como inhibidores,los cuales reducen la velocidad de las reacciones catalizadas. Hay inhibidores naturalesque regulan el metabolismo y otrosartificialesque permiten tratar enfermedades o eliminar bacterias patgenas. Los inhibidores se clasifican comoirreversibles y reversibles.

CINTICA ENZIMTICA.Los principios generales de las reacciones qumicas se aplican tambin a las reacciones enzimticas. Por este motivo, antes de empezar con la cintica qumica, se van a repasar algunos conceptos bsicos de cintica qumica.La cintica enzimtica estudia la velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas. Estos estudios proporcionan informacin directa acerca del mecanismo de la reaccin cataltica y de la especifidad del enzima. La velocidad de una reaccin catalizada por un enzima puede medirse con relativa facilidad, ya que en muchos casos no es necesario purificar o aislar el enzima. La medida se realiza siempre en las condiciones ptimas de pH, temperatura, presencia de cofactores, etc, y se utilizan concentraciones saturantes de sustrato.

Modelo De Michaelis-MentenPara explicar la relacin observada entre la velocidad inicial (v0) y la concentracin inicial de sustrato ([S]0) Michaelis y Menten propusieron que las reacciones catalizadas enzimticamente ocurren en dos etapas: En la primera etapa se forma el complejo enzima-sustrato y en la segunda, el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacin del producto.

Modelo De Lineweaver-BurkeCuando se grafica la velocidad de la reaccin, v0, contra la concentracin de substrato,[S],no siempre es posible determinar la condicin en que se ha llegado a la velocidad mxima,Vmax, debido al incremento de la pendienteen la hiprbola a concentraciones de substrato elevadas.

Figura: experimento cintico para la actividadenzimtica.Se presentan los valores experimentales y los resultados del ajuste al modelo deMichaelis.An as, si se grafica una doble recproca, es decir, el inverso de la velocidad (1/v0) contra el inverso de la concentracin de substrato (1/[S]), se obtiene una lnea recta. ElregrficodeLineweaver-Burke, tambin se denomina de dobles recprocas y se utiliza para calcularlaKmy laVmaxas como para determinar el mecanismo de accin de los diversos tipos de inhibidores.La ecuacin que describe a lagrfcadeLineweaver-Burkees:

Quedescribe una recta en donde el intercepto con el eje de las abscisas es igual a 1/Kmy el intercepto con el eje de las ordenadas es igual a 1/Vmax.

Figura: experimento cintico para la actividadenzimtica.RegrficodeLineweaver-BurkeSe presentan los valores experimentales y los resultados del ajuste al modelo.

El KmLa Km nos da una idea la afinidad que tiene el enzima por su sustrato, cuanto mayor es Km menor es la afinidad (predominan las formas E y S libres), cuanto menor es Km mayor es la afinidad (predomina la forma ES).

La Vmax La velocidad mxima Vmx estima el nmero de centros activos del enzima. Recordar que hemos definido la Vmx como la velocidad que obtendramos cuando todo el enzima se encuentra unido al sustrato. A la constante k2 (poder cataltico del enzima) se la reconoce con el nombre de nmero de recambio, es el nmero de molculas de sustrato convertidas en producto por unidad de tiempo. Por lo que la Vmx depende de dos cosas, la cantidad de enzima presente y la capacidad cataltica del enzima, es decir la velocidad con que transforma al sustrato.

Conclusin.Los enzimas son catalizadores muy potentes y eficaces,qumicamente son protenas como catalizadores, los enzimas actan en pequea cantidad y se recuperan indefinidamente. No llevan a cabo reacciones que sean energticamente desfavorables, no modifican el sentido de los equilibrios qumicos, sino que aceleran su consecucin. Las enzimas son grandes protenas que aceleran las reacciones qumicas. En su estructura globular, se entrelazan y se pliegan una o ms cadenas polipeptdicas, que aportan un pequeo grupo de aminocidos para formar el sitio activo, o lugardonde se adhiere el sustrato, y donde se realiza la reaccin. Unaenzima y un sustrato no llegan a adherirse si sus formas no encajan con exactitud.

BIBLIOGRAFIA.

(1)(2http://enzimass.blogspot.mx/2011/04/enzimas-catalizadores biologicos.htmlhttp://lasaludi.info/complejo-enzima-sustrato.htmlcampus.usal.es/~dbbm/clasmed/enz02.pptgenesis.uag.mx/edmedia/material/quimicaII/enzimas.cfmhttp://ocw.unican.es/ciencias-de-la-salud/fisiologia-general/materiales-de-clase-1/tema-1.-introduccion-al-estudio-de-la-fisiologia/Tema%202B-Bloque%20I-Enzimas.pdf

(3)http://www.upch.edu.pe/facien/fc/dbmbqf/pherrera/cursos/Bioquimica08/clases/Enzimas%20%20y%20cinetica%20enzimatica.pdfhttp://bioquimicacoenzimas405.blogspot.mx/2015/03/cofactores-enzimaticos.htmlhttp://mural.uv.es/monavi/disco/primero/bioquimica/Tema4.pdf(4) http://www2.uah.es/bioquimica/Sancho/farmacia/temas/tema-9_inhibicion-enzimatica.pdfhttp://www.uhu.es/08007/documentos%20de%20texto/apuntes/2005/pdf/tema_08_enzimas_2.pdf (7) http://www.ehu.eus/biomoleculas/enzimas/enz3.htm#ehttp://www.biorom.uma.es/contenido/UIB/Jmoldesarrollo/enzimas/enzima5.htmlhttp://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/ecuacion%20de%20michaelis4.htmlhttp://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/cinetica%20enzimatica.html