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Enzimas

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  • 1. Enzimas:catalizadores biológicos
  • 2.  En los sistemas biológicos, la catálisis es necesaria, porqueen las condiciones en que se desarrollan las reaccionesquímicas del cuerpo humano, estas no ocurrirían a la tasasuficiente para apoyar la actividad muscular, la generacióndel impulso nervioso y todos aquellos procesos requeridospara la vida. Sin catalizadores las reacciones no serían necesariamenterápidas para mantener la vida.ENZIMAS
  • 3.  Polímeros biológicos que catalizan las reaccionesquímicas. Proteínas altamente especializadas que tienen comofunción la catálisis o regulación de la velocidad de lasreacciones químicas que se llevan a cabo en losseres vivos. Una enzima disminuye la energía de activación de lareacción química (aumenta de la misma manera haciala derecha y hacia la izquierda las velocidades de lareacción) facilitando el equilibrio químico.Enzimas
  • 4. CONCEPTO DE ENZIMA La enzima no sufre ninguna modificación durante elproceso de la reacción. La enzima no cambia la Keq (constante de equilibrio) de lareacción. Por lo tanto, la catálisis es responsable de incrementar latasa, pero no cambia las propiedades termodinámicas delsistema con el cual esta interactuando.
  • 5.  Catalizan la conversión de uno o más compuestos (sustratos) haciauno o más compuestos diferentes (productos). Catalizador: es una sustancia que aumenta la velocidad de unareacción química y que no se altera de forma permanente por lareacción, requieren menos energía. Con la excepción de algunas moleculas de ARN que catalizan supropio empalme, todas las enzimas son proteínas. Las enzimas pueden incrementar la velocidad de la reacción por unfactor arriba de 106con respecto a una reaccion no catalizada.Características de las enzimas
  • 6.  Su gran estereoespecifidad, es capaz de diferenciar entreenantiómeros y entre grupos prácticamente idénticos. Son específicas tanto para el tipo de reacción catalizadacomo para el sustrato. La velocidad de la reacción depende de su energía deactivación. No llevan a cabo reacciones que sean energéticamentedesfavorables. No modifican el sentido de los equilibrios químicos, sinoque aceleran su consecución.Características de las enzimas
  • 7. NOMENCLATURA
  • 8. •Nombre recomendadoNombre recomendado•Las enzimas solían nombrarse añadiendo el sufijo asa alLas enzimas solían nombrarse añadiendo el sufijo asa alnombre del sustrato (ureasa = hidrólisis de urea) o a unanombre del sustrato (ureasa = hidrólisis de urea) o a unadescripción de la acción que realizan.descripción de la acción que realizan.•Nombre sistemáticoNombre sistemático•La Unión Internacional de Bioquímica y Biología MolecularLa Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular(IUBMB) instituyó un esquema de denominación(IUBMB) instituyó un esquema de denominaciónsistemática para las enzimas.sistemática para las enzimas.•Se dividen en seis clases principales, cada una conSe dividen en seis clases principales, cada una connumerosos subgrupos.numerosos subgrupos.•Nomenclatura y Clasificación
  • 9. Categorías principales (a. Reacción que catalizan):1. Oxidorreductasas: participan en reacciones redox. Subclases:deshidrogenasas, oxidasas, oxigenasas, reductasas, peroxidasas ehidrolasas.2. Transferasas: catálisis de transferencias de grupos funcionales deuna molécula a otra (amino, carboxilo, carbonilo, metilo, fosforilo yacilo).Suelen incluir el prefijo trans (transaminasas, transmetilasas).Nomenclatura y ClasificaciónNomenclatura y Clasificación
  • 10. Categorías principales (a. Reacción que catalizan):3. Hidrolasas: reacciones de hidrólisis: rotura de enlaces por adición deagua (esterasas, fosfatasa y peptidasas).4. Liasas: adición de grupos para formar dobles enlaces o eliminaciónde grupos para formar dobles enlaces (liasas, descarboxilasas,hidratasas, deshidratasas, desaminasas y sistasas).Nomenclatura y ClasificaciónNomenclatura y Clasificación
  • 11. Categorías principales (a. Reacción que catalizan):5. Isomerasas: reordenamiento intramoleculares, isomerizacióncambiando de sitio los grupos. Epimerasas: catalizan la inversión deátomos de carbono asimétricos. Las mutasas: catalizan latransferencia intramolecular de grupos funcionales.6. Ligasas: formación de enlaces entre dos moléculas de sustrato.La energía la aporta la hidrólisis de ATP. Sintetasa y carboxilasas.Nomenclatura y ClasificaciónNomenclatura y Clasificación
  • 12. Cada enzima es nombrado por 4 dígitos:Cada enzima es nombrado por 4 dígitos:EC a.b.c.d.EC a.b.c.d.a.- Clase de enzima atendiendo a la clase de reacciónque catalizan (Clase).b.- Tipo de grupo que interviene (subclase).c.- Clase de sustrato sobre el que actúan (sub-subclase).d.- Orden de clasificación (número de serie dentro de sub-subclase).Nomenclatura y ClasificaciónNomenclatura y Clasificación
  • 13. Nomenclatura Hexocinasa: Nombre sistemático: ATP:D:hexosa 6-fosfotransferasa. E.C. 2.7.1.1 Clase 2: transferasa Subclase 7: transferencia de un grupo fosforilo Subclase 1: el alcohol aceptor del grupo fosforilo Hexosa 6: indica que el OH fosforilado esta en elcarbono seis de una hexosa. http://expasy.org/enzyme/
  • 14. HOLOENZIMASCofactores y Coenzimas
  • 15. Holoenzimas Algunas enzimas necesitan moléculas que no sonproteínas para realizar su actividad enzimática. Holoenzima: enzima activa con su componente noproteico. Apoenzima: enzima sin su mitad no proteica y esinactiva.
  • 16. Clasificación según su estructura
  • 17. Estructuralmente las enzimas poseen una parte proteica queEstructuralmente las enzimas poseen una parte proteica quehace de esqueleto de sostén del proceso y una parte no proteica –hace de esqueleto de sostén del proceso y una parte no proteica –Cofactores - que es la porción catalítica propiamente dicha.Cofactores - que es la porción catalítica propiamente dicha.Los cofactores estimulan la acción de la enzima,Los cofactores estimulan la acción de la enzima, no inhibenno inhiben..Cofactores y coenzimas
  • 18. Cofactores Pueden ser cationes metálicos como Cu2+, Fe2+, Zn2+, K+,Mg2+, Ni2+, Mn2+. La naturaleza esencial de estos cofactores explica porquelos organismos requieren pequeñas cantidades de ciertosoligoelementos en sus dietas. Efecto tóxico de ciertos metales pesados; Cd2+y Hg2+pueden reemplazar al Zn2+en los sitios activos de ciertasenzimas y así inactivan estas enzimas.
  • 19. Coenzimas Moléculas orgánicas necesarias para transportar de formatransitoria grupos funcionales durante la reaccióncatalizada por la enzima. Las coenzimas normalmente proceden de las vitaminas ysirven como transbordadores. NAD contiene niacina, Coenzima A contienen ácidopantoténico y la FAD contienen riboflavina.
  • 20. Coenzimas Algunas coenzimas sólo se asocian en formatransitoria con determinada molécula de enzima, porlo que actúan como cosustratos. La NAD+y la NADP+son ejemplos de cosustratos. Los cosustratos se disocian de la enzima en unestado alterado. Otros cofactores, denominados grupos prostéticos, seasocian de forma permanentemente con la proteína, amenudo mediante enlaces covalentes.
  • 21. Iones metálicos: Metales de transición.Ayudan al sustrato a orientarse dentro del lugar activoCofactoresCofactores
  • 22. Coenzimas Muchos organismos son incapaces de sintetizar ciertasporciones de coenzimas esenciales, estas sustanciasdeben estar presentes en la dieta del organismo, por loque se denominan vitaminas. Las vitaminas de la dieta humana que son precursoresde coenzimas son todas hidrosolubles
  • 23. VITAMINAS FUNCIONES Enfermedades carencialesC (acidoC (acidoascsrbico)ascsrbico)Coenzima de algunas peptidasas. Interviene enla smntesis de colagenoEscorbutoB1 (tiamina)Coenzima de las descarboxilasas y de lasenzima que transfieren grupos aldehidosBeriberiB2 (riboflavina)B2 (riboflavina) Constituyente de los coenzimas FAD y FMNDermatitis y lesiones en lasmucosas•B3 (acidoB3 (acidopantotinico)pantotinico)Constituyente de la CoA Fatiga y trastornos del sueñoB5 (niacina)B5 (niacina) Constituyente de las coenzimas NAD y NADP PelagraB6 ( piridoxina)B6 ( piridoxina)Interviene en las reacciones de transferenciade grupos aminos.Depresión, anemia•B12B12(cobalamina)(cobalamina)Coenzima en la transferencia de grupos metilo. Anemia perniciosaBiotinaBiotinaCoenzima de las enzimas que transfieren gruposcarboxilo, en metabolismo de aminoacidos.Fatiga, dermatitis...Vitaminas
  • 24. PROPIEDADES DE LASENZIMAS
  • 25. Propiedades de las enzimas Eficiencia catalítica La mayoría de las reacciones catalizadas por unaenzima son muy eficaces. Transcurren a velocidades de 103a 108veces másrápidas que las reacciones no catalizadas.
  • 26. Propiedades de las enzimasEficiencia catalítica Cada molécula de enzima es capaz detransformar en producto más de 100 a 1000moléculas de sustrato cada segundo. El número de moléculas de sustratoconvertidas en producto por molécula deenzima por segundo se denomina número derecambio o kcat.
  • 27. Propiedades de las enzimas Especificidad Las enzimas son muy específicas: interaccionan conun sustrato, o unos pocos sustratos, y catalizan sóloun tipo de reacción química. Dado que las enzimas son muy selectivas para sussustratos, el conjunto de enzimas sintetizado en unacélula determina que vías metabólicas se producen enesa célula. Las Enzimas generan productos con un altorendimiento- por arriba del 98%. Lo que determinala ausencia de sub-productos.
  • 28. Propiedades de las enzimas Regulación La actividad enzimática puede ser regulada. Las enzimas pueden ser activadas oinhibidas, de modo que la velocidad de laformación del producto responde a lasnecesidades de la células.
  • 29. Propiedades de las enzimasLocalización dentro de la célula Muchas se localizan en orgánulosespecíficos dentro de las células. Sirve para aislar el sustrato o el producto dela reacción de otras reaccionescompetidoras.
  • 30. MECANISMO DE ACCIÓN DELAS ENZIMAS
  • 31. Función de las enzimas Las enzimas (E) tienen un papel fundamental:acelerar las reacciones biológicas actuandosobre sustratos (S) específicos que se van atransformar en el producto (P) de la reacción.E + S E + P
  • 32. Función de las enzimas Está función se consigue gracias a que lasenzimas poseen una estructura tridimensionalcaracterística, el centro activo, con un entornoquímico adecuado que permite la interacciónentre la enzima y el sustrato mediante laformación de un complejo binario denominadocomplejo enzima-sustrato (ES).E + S ES E + PEP
  • 33. Función de la enzimas Sitios Activos Las moléculasenzimáticas contienenuna bolsa o hendiduraespeciales denominadassitios activos.
  • 34. Funciones de las enzimas Sitios Activos Contiene cadenas laterales de aminoácidos que creanuna superficie tridimensional complementaria a la delsustrato (complementariedad geométrica ycomplementariedad electrónica). El sustrato se une al sitio activo y se forma uncomplejo enzima-sustrato (ES). El complejo ES se convierte en un complejo enzimaproducto (EP) que se disocia posteriormente en laenzima y el producto.
  • 35. Sitio activo
  • 36. Acción enzimáticaEsquema para una función catabólica enzimáticaLa enzima posee un centro activo, con el que se une alsustrato y lo cambia.Se forma el complejo enzima-sustratoEl sustrato se separa en los productos finales
  • 37. Esquema para una función anabólica enzimáticaLos sustratos se unen al centro activoSe forma el complejo enzima-sustratoSe libera el producto final y la enzima se encuentrasin cambios y puede actuar sobre un nuevo sustratoAcción enzimática
  • 38. Esquema para la especificidad del sustratoCada enzima puede cambiar solamente un sustrato específico.Cada enzima puede cambiar solamente un sustrato específico.Otro sustrato no puede ser cambiado: las enzimas tienen unOtro sustrato no puede ser cambiado: las enzimas tienen unsustrato específicosustrato específico
  • 39. Esquema para la especificidad de la funciónCada enzima puede actuar sobre un sustrato y cambiarlo solamente de unaCada enzima puede actuar sobre un sustrato y cambiarlo solamente de unacierta manera.cierta manera.Su función es siempre igual, pero diferente de la función de otra enzima.Su función es siempre igual, pero diferente de la función de otra enzima.Las enzimas trabajan con función específica.Las enzimas trabajan con función específica.
  • 40. Función de las enzimas Una vez que el sustrato adecuado interacciona con elcentro activo se van a producir modificaciones que loconvierte en un estado de transición que setransformará en el producto final de la reacción. El estado de transición se estabiliza por los residuos delcentro activo con lo que se consigue acelerar lareacción. Residuos de unión: aminoácidos que intervienen en launión del sustrato a la enzima. Residuos catalíticos: aminoácidos que participan deforma activa en la transformación química del sustrato.
  • 41. Acción Enzimática A) Cambios de energía que ocurren durante lareacción. Todas las reacciones químicas tienen una barrera deenergía que separa los reactantes de los productos. El punto de mayor energía libre se denomina estado detransición del sistema. La energía libre de activación: energía libre del estadode transición menos la de los reactivos.
  • 42. Los catalizadores actúan como proveedores de una vía dereacción con un estado de transición cuya energía es inferior ala de la reacción no catalizada.La energía libre de activación ∆G‡se define como la cantidadde energía que se requiere para convertir 1 mol de moléculas desustrato (reactante) desde el estado basal al estado detransición.
  • 43. Acción Enzimática Cambios de energía que ocurren durante lareacción.El gráfico de energía libre vs. Coordenada de reacción se denominadiagrama de estado de transición o diagrama de coordenada de reacción
  • 44. E + S ES EP E + P→ → →
  • 45.  Una enzima no puede alterar ∆G de la reacción; sólopuede reducir ∆Gǂpara permitir que la reacción seacerque al equilibrio con mayor velocidad que enausencia de un catalizador. Las enzimas no alteran el equilibrio entre productos ysustratos pero, al acelerar la velocidad de reacción,consiguen que se alcance de forma más rápida esteequilibrio. Si existe suficiente cantidad de sustrato, se podránconseguir mayores concentraciones de producto porunidad de tiempo en presencia de enzima.
  • 46. Interacciones del complejo enzima-sustrato Modelo “llave y cerradura” propuesto por EmilFischer en 1894.- Un enzima distingue unsustrato igual que unacerradura y una llave.- El sustrato y el centro activoson complementarios- El centro activo sólo escomplementario unido alsustrato, no antes.- Es una reacción reversible
  • 47. Interacciones del complejo enzima-sustrato Modelo “encaje inducido” propuesto por DanielKoshland.- Sitio activo flexible- Cuando los sustratos seaproximan y se unen a unaenzima, inducen un cambioconformacional, induciendo unajuste íntimo entre el sitio activo yel sustrato.
  • 48. Interacciones del complejo enzima-sustrato Las interacciones entre enzima y sustrato sonde naturaleza no covalente, de forma que unaporción polar del sustrato interacciona con unaporción polar del centro activo y una regiónapolar interacciona con las cadenas laterales deresiduos apolares.
  • 49. MECANISMOS QUÍMICOS PARALA ESTABILIZACIÓN DELESTADO DE TRANSICIÓN
  • 50. Catálisis ácido-base Una forma de estabilizar las cargas queaparecen en un estado de transición es latransferencia de protones desde o hacia elsustrato.
  • 51. Mecanismos Catálicos de las enzimas Catálisisacidobásica:
  • 52. Catálisis covalente Se crea un enlace covalente transitorio entrela enzima y el sustrato, que produce catálisispara alcanzar que el producto final tengamenor energía de activación.
  • 53. Catálisis por iones metálicos Los iones metálicos pueden actuar de diversas formasen la reacción catalizada: Orientando el sustrato de la forma adecuada para quereaccione. Estabilizando cargas en un estado de transicióninestable. Facilitando reacciones de oxidoreducción gracias alpaso reversible de su estado de oxidación. Cambiando la polaridad de ciertos de enlaces parahacerlos más susceptibles a ciertos reactivos(reacciones de fosforilación).
  • 54. Catálisis por proximidad y tensiónPara que tenga lugar una reacciónbioquímica el sustrato debe acercarsea los grupos funcionales catalíticosdentro del lugar activo.Mientras más alta sea suconcentración, con mayor frecuenciase encontrarán una con otra.Además el sustrato debe orientarsede forma precisa específica hacia losgrupos catalícos.
  • 55. Catálisis por proximidad y tensión. Efecto de proximidad ytensión:Una vez situado el sustratocorrectamente, un cambio de laconformación enzimática puededar lugar a un complejo EStensado.La tensión resultante estira odeforma el enlace al cual lodirige, esto debilita y lo hace másvulnerable a la división.La tensión ayuda a llevar al ES alestado de transición. Cuanto más fuerte puede unir elsitio activo al sustrato en suestado de transición, mayor lavelocidad de reacción.
  • 56. ISOZIMAS
  • 57. Isozimas Los organismos superiores a menudo elaboran variasversiones de una enzima dada, distintas desde el puntode vista físico, cada una de las cuales cataliza la mismareacción. Formas múltiples de una enzima determinada presentesen un mismo organismo o en una misma célula. Si bien todas catalizan la misma reacción, lo hacen adiferentes velocidades. Surgen por medio de la duplicación de un gen.
  • 58. Cinética, inhibición yregulación de lasenzimas
  • 59. CINÉTICA ENZIMÁTICA
  • 60. La cinética enzimática estudia la velocidad de las reaccionescatalizadas por enzimas.Estos estudios proporcionan información directa acerca delmecanismo de la reacción catalítica y de la especificidad del enzima.La velocidad de una reacción catalizada por un enzima puedemedirse con relativa facilidad, ya que en muchos casos no es necesariopurificar o aislar la enzima.Cinética enzimática
  • 61. Cinética de la reacciones S  P Reacción elemental S  I1  I2  P I1 e I2 simbolizan los intermediarios de la reacción. La velocidad se puede expresar matemáticamentecomo: Desaparición de sustrato: V0= d[S]/dt Aparición de producto: V0= d[P]/dtLas unidades de velocidad serán: M·s-1
  • 62. Cinética de la reacciones Las reacciones químicas se pueden clasificar, según sucomportamiento cinético, en reacciones de primer orden,de segundo orden y de orden cero. La velocidad es proporcional a una constante develocidad (k) y a la concentración de uno o mássustratos en unas condiciones determinadas
  • 63. Cinética de la reacciones A  P Reacción elemental Para la reacción elemental, la velocidad instantánea deaparición del producto o desaparición del reactivo, sellama velocidad de reacción y es: V = k[A] Reacción de primer orden: la velocidad de la reacción encualquier punto del tiempo es proporcional a laconcentración del reactivo A. Unidad (s-1).
  • 64. Cinética de la reacciones Reacción elemental: 2A  P. Reacción bimolecular, es una reacción de segundoorden y su velocidad instantánea se describe por: V = k[A]2 La velocidad de la reacción es proporcional a lacuadrado de la concentración de A y la constante develocidad k de segundo orden tienen unidades M-1s-1. La reacción A + B  P, también es una reacción desegundo orden, con una velocidad instantánea descritapor: V = k[A][B]
  • 65. En una reacción de primer orden la velocidad deformación de los productos es directamente proporcional a laconcentración del sustrato: v = k [A].Una reacción de segundo orden es aquella en la que la velocidadde formación del producto depende•de la concentración de dos sustratos (como en una reacciónde condensación): v = k [A1] [A2]•del cuadrado de la concentración de un único sustrato(reacción de dimerización): v = k [A]2CONCEPTOS BÁSICOS DE CINÉTICA QUÍMICACONCEPTOS BÁSICOS DE CINÉTICA QUÍMICA
  • 66. Ecuaciones de la velocidad Una ecuación de la velocidad describe el progreso deuna reacción en función del tiempo, y puede deducirsede la ecuaciones que describen la velocidad de lareacción instantánea.TiempoPendiente =-kLn[A]oLn[A]Gráfico de una ecuación develocidad de Primer orden.
  • 67. Al seguir la velocidad de aparición del producto (o dedesaparición del sustrato) en función del tiempo se obtiene la llamadacurva de avance de la reacción, o simplemente, la cinética de lareacción.A medida que la reacción transcurre, la velocidad deacumulación del producto va disminuyendo porque se vaconsumiendo el sustrato de la reacción.
  • 68. Cinética de Michaelis -Menten Modelo más útil en la investigación sistemática de lasvelocidades enzimáticas. Complejo enzima sustrato es esencial.E + S ES E + PK1 = constante de velocidad de la formación de ESK2 = constante de velocidad de la disociación de ESK3 = constante de velocidad de la formación y liberación delproducto del lugar activo.k1k2k3
  • 69. Cinética de Michaelis -Menten Ecuación de Michaelis- Menten:Vo = Vmáx [S][S] + Km Donde : Vo = velocidad de reacción inicial Vmax = velocidad máxima que puede alcanzar la reacción Km = constante de Michaelis [(K2+K3)/K1] [S] = Concentración del sustrato. Describe como varía la velocidad de la reacción en función de laconcentración de sustrato. Describe la reacción entre la velocidad inicial de la reacción y laconcentración del sustrato bajo las condiciones de estadoestacionario.
  • 70. Cinética de Michaelis -Menten0 [S]VVmáxKmVmáx2 Velocidad de reacción (v)y concentración desustrato [S] para unareacción característicacatalizada por unaenzima.Km es la concentraciónde sustrato a la que laenzima tienen la mitad dela velocidad máxima.
  • 71. Cinética de Michaelis-Menten Conclusiones importantes. Km baja: afinidad elevada de la enzima por el sustrato. Km grande: afinidad baja de la enzima por el sustrato. La velocidad de la reacción es directamenteproporcional a la concentración de la enzima a todas lasconcentraciones del sustrato.
  • 72. Representaciones de Lineweaver-Burk Los valores de Km y Vmáx de una enzima sedeterminan midiendo las velocidades iniciales dereacción a varias concentraciones de sustrato. Km y Vmax pueden obtenerse construyendo un gráfico. Un método de determinación más exacto de estosvalores se obtiene con una transformación algebraica delos datos.
  • 73. Representaciones de Lineweaver-Burk La ecuación de Michaelis-Menten, cuya gráfica es unahipérbola puede reordenarse obteniendo su inversa:V = Vmáx [S] 1 = Km + 1[S] + Km V Vmáx [S] Vmáx Se representan las inversas de las velocidades inicialesfrente alas inversas de las concentraciones de sustrato. Representaciones dobles inversas de Lineweaver-Burk.
  • 74. Representación de Lineweaver-Burk-1/ Km1[S]1V1/VmáxPendiente = Km/Vmax•Si una enzima obedece lacinética de Michaelis-Menten,la representación de lainversa de la velocidad dereacción 1/V frente alainversa de la concentración desustrato 1/[S] se ajusta a unalínea recta.•La pendiente de la línea esKm/Vmáx.• La intersección con el ejevertical es 1/Vmáx y laintersección con el ejehorizontal .1/Km
  • 75. FACTORES QUE ALTERAN LAACTIVIDAD ENZIMÁTICA
  • 76. Factores que afectan la velocidad deReacción Concentración del sustrato Temperatura pH
  • 77. Factores que afectan la velocidad deReacción Concentración del sustrato Tasa o Velocidad de una reacción: número de moléculas desustrato que se convierten en producto por unidad de tiempo(µmol de producto /min). La tasa de una reacción catalizada enzimáticamente aumentacon la concentración del sustrato hasta alcanzar un Vmáx. Unidad de actividad enzimática (U): es la cantidad deenzima capaz de transformar 1.0 µmol de sustrato por minutoa 25ºC en condiciones óptimas.
  • 78. EFECTO DE LA TEMPERATURA Cuanto mayor la temperatura mayor es la velocidad dereacción. Las enzimas son proteínas que se desnaturalizan a Televadas. Cada enzima tiene una temperatura óptima a la que actúa consu máxima eficacia. Si la T se incrementa más allá de la T óptima, la actividadenzimática desciende bruscamente. La T óptima de la mayoría de las enzimas en el humano estápróxima a los 37ºC
  • 79. EFECTO DE LA TEMPERATURA Cada enzima presenta unatemperatura óptima que influye en suactividad Actividad máxima de la enzima a esatemperatura A temperaturas bajas, los enzimas sehallan "muy rígidas" Temperaturas elevadas (mayor de50°C) la actividad cae bruscamenteporque la enzima se desnaturaliza.
  • 80. EFECTO DEL pH Las enzimas presentan un pH óptimo de actividad. El pH puede afectar de varias maneras: El centro activo puede contener aminoácidos con gruposionizados que pueden variar con el pH. La ionización de aminoácidos que no están en el centro activopuede provocar modificaciones en la conformación de laenzima. Los cambios drásticos de pH frecuente mente conducen a ladesnaturalización.
  • 81.  El sustrato puede verseafectado por las variaciones delpH. La pepsina del estómago,presenta un óptimo a pH=2, y lafosfatasa alcalina del intestinoun pH= 12EFECTO DEL pH
  • 82. INHIBICIÓN DE LAACTIVIDAD ENZIMÁTICA
  • 83. Inhibición enzimática La actividad de las enzimas puede inhibirse. Inhibidores: cualquier sustancia que pueda disminuir laactividad de la enzima y la velocidad de una reacción. Fármacos, antibióticos, conservadores, venenos. Tto. SIDA: fármacos inhibidores de proteasas. La inhibición enzimática puede producirse cuando uncompuesto compite con el sustrato por el lugar activo dela enzima libre, se une la complejo ES, o se une a laenzima libre.
  • 84. Inhibición enzimáticaMedicamento Enzima inhibida Enfermedad tratadaAmburicin Topoisomerasa 2 CáncerAntabuse AldehídodeshidrogenasaAlcoholismoCaptopril Enzima de la síntesisde angiotensinaHipertensiónCelebrex Ciclo-oxigenasa 2 ArtritisDigoxin ATPasa de la bombaK+Na+Problemas cardiacosLipitor 3-hidroxi-3-metil-glutaril CoAExceso de colesterolViagra Fosfodiesterasa 5 Disfunción eréctilEjemplos de medicamentos y su mecanismo de acción
  • 85. Inhibición enzimática Los inhibidores pueden unirse reversible o irreversiblementea las enzimas. Los inhibidores irreversibles o inactivadores se unencovalentemente a residuos aminoacídicos de la enzimaimpidiendo su acción permanentemente (Hg, Pb, gasesneurotóxicos y compuestos arsenicales). Los inhibidores reversibles se unen a la enzima por el mismotipo de interacciones que se producen entre las enzimas y lossustratos y dentro de ellos se encuentran los inhibidorescompetitivo y no competitivos (enlaces no cavalentes). Otros inhibidores afectan la actividad catalítica sin interferircon la unión del sustrato.
  • 86. Inhibición enzimática Inhibición competitiva: Se unen de forma reversible a la enzima libre y no alcomplejo ES, para formar un complejo enzimainhibidor (EI). El sustrato y el inhibidor compiten por el mismolugar en la enzima (estructura semejante). El complejo EI se disocia fácilmente, la enzima estádisponible de nuevo para unir sustrato.E + S ES P + EEI + S No hay reacción
  • 87. Un inhibidorcompetitivo reduce laconcentración deenzima libredisponible para launión del sustrato
  • 88. Inhibición enzimática Inhibición no competitiva: El inhibidor solo se une al complejo enzima sustrato (EIS), yno a la enzima libre. Suele observarse en las reacciones en las que las enzimasunen más de un sustrato. Distorsiona el sitio activo y, por lo tanto, hace que la enzimasea catalíticamente inactiva.E + S ES P + EEIS Sin reacción
  • 89. Inhibición enzimática Inhibición mixta: El inhibidor puede unirse tanto a la enzima como al complejoenzima-sustrato. La unión del inhibidor ocasiona la modificación de laconformación de la enzima que impide la formación delproducto. Se unen a sitios diferentes. Los inhibidores mixtos se unen a los sitios de la enzima queparticipan en la unión al sustrato y en la catálisis.E + S ES P + EEI + S EIS No hay reacción
  • 90. Inhibición por retroalimentación En muchos sistemas multienzimáticos, uno de los productos(por lo general el último de la serie de reacciones) actúa comoinhibidor de una enzima La velocidad de la secuencia completa de reacciones estácondicionada por la concentración del producto final. Este tipo de inhibición se llama: retro-inhibición o inhibición porel producto final. Forma en que la célula controla la actividad de sus enzimas.
  • 91. REGULACIÓN DE LAACTIVIDAD ENZIMÁTICA
  • 92. Regulación enzimática Un organismo debe ser capaz de regular la actividadcatalítica de sus componentes enzimáticos, de modo quepueda coordinar los numerosos procesos metabólicos,responder a los cambios de su ambiente y crecer ydiferenciarse, todo realizado de manera ordenada. Esto puede producirse de dos formas: Control de la disponibilidad de la enzima: velocidad síntesis yvelocidad de degradación. Control de la actividad enzimática: alteraciones estructuralesque influencian la afinidad de unión de una enzima-sustrato oel número de reacambio, unión de pequeñas efectoresalostéricos.
  • 93. Regulación de la actividad enzimática Sitios de unión alostéricos Las enzimas alostéricas están reguladas por moléculasdenominadas efectores que se unen de manera nocovalente a un sitio distinto del sitio activo. Compuestas por subunidades múltiples y el sitioregulador al que se une el efector puede estar localizadoen una subunidad no catalítica.
  • 94. Regulación de la actividad enzimática Sitios de unión alostéricos La presencia de un efector alostérico puede alterar laafinidad de la enzima por su sustrato o modificar laactividad catalítica máxima de la enzima o ambas cosas. Efectores negativos: Inhiben la actividad enzimática. Efectores positivos: aumentan la actividad enzimática. Etapas determinantes al principio de la vía metabólica.
  • 95. Regulación de la actividad enzimática Sitios de unión alostéricos Efectores homotropos: Cuando el propio sustrato actúacomo efector. Efectores heterótropos: El efector es diferente alsustrato. Son frecuentes.
  • 96. Regulación alostéricaRegulación alostérica
  • 97. ENZIMAS EN ELDIAGNÓSTICO CLÍNICO
  • 98. Enzimas en el diagnóstico clínicoEnzimas en el diagnóstico clínico Medición de metabolitos en plasma y orinaMedición de enzimas en plasma valoración de daño a tejidos Control fisiológico de la actividad enzimatica Inhibidores enzimaticos como drogas
  • 99. Enzimas para DiagnósticoEnzimas para DiagnósticoDaño al Corazón (infarto al miocardio) Creatinfosfocinasa (CK2)lactato dehidrogenasaTroponina T y la troponina IEnfermedades del Hígado aspartato aminotransferasa (AST, SGOT) alanina aminotransferasa (ALT, SGOT) Fosfatasa alcalina g-glutamil transpeptidasa
  • 100. Enzimas para DiagnósticoEnzimas para DiagnósticoEnfermedades oseas Fosfatasa alcalinaCarcinoma de Prostata Fosfatasa ácidaPancreatítis aguda Amilasa
  • 101. Inhibidores EnzimaticosInhibidores EnzimaticosUtilizados como DrogasUtilizados como Drogas Inhibidores reversibles No se une a la enzima covalentemente (equilibrio) Muchos son relativamente inespecíficos Inhibidores irreversibles Se une a la enzima covalentemente Muchos son los análogo del substrate El estado de transición intermediario covalente no se rompe Inhibidores mecanismo-dependiente Alta especificidad a la enzima Tambien llamados diseño racional de droga Basados en estudios de mecanismo enzimatico
  • 102. Inhibidores EnzimaticosInhibidores EnzimaticosUtilizados como DrogasUtilizados como DrogasEl Omeprazol es utilizado para tratamiento de ulceras gastricas Inhibidor irreversible de la bomba de protones en la mucosa gástricaEl omeprazol suprime la secreción ácido-gástrica por inhibición especifica delsistema enzimático adenosinatrifosfatasa hidrogeno-potasio (ATPasa, H+, k+)encontrada en la superficie secretora de las células parietales. Ello inhibe eltransporte final de los iones.·Se requiere solo una dosis al dia Una sobredosis no le afectaría porque el objetivo es inhibircompletamente la secreción ácida para permitir que la úlcera sane

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