CINÉTICA ENZIMÁTICA

E + S SE E + P

Proteínas con actividad catalítica de los seres vivos. Unidades del Metabolismo Regulan la vel. de las reac. quím. espontáneas (DG-). No promueven reacciones no-espontáneas (DG +). Incrementan la Vel. De reacción 103 a 1012 veces sin afectar el sentido de la reacción. No forman parte del producto de la reacción.

PROPIEDADES GENERALES AUMENTAN LA VELOCIDAD DE REACCIÓN De 106 to 1012 veces vs sin enzima. Aún más rápido que los catalizadores químicos. CONDICIONES DE REACCIÓN Temperatura 25-40 oC (algunas hasta 75 oC) pH neutro (5-9), la mayoría 6.5 – 7.5 Presión atmosférica normal CAPACIDAD DE REGULACIÓN Por concentración de sustrato Por concentración de enzima Por inhibidores competitivos (semejantes al sustrato) Por inhibidores no competitivos (modificación covalente de la enzima) Por regulación alostérica ALTA ESPECIFICIDAD DE REACCIÓN Interacción estereoespecífica con el sustrato No hay productos colaterales

ESPECÍFICA CON SU SUSTRATO ALTA ESPECIFICIDAD DE REACCIÓN INTERACCIÓN ESTEREO ESPECÍFICA CON SU SUSTRATO

Los Substratos se acercan a la Enzima (sitio Activo) HO- H- Enzima

Los reactivos interaccionan con la enzima (sitio activo)

Cambia la configuración de la enzima

Substrato de glucosa Sitio de enlace La unión del sustrato produce un cambio conformacional de la enzima hexoquinasa (cinasa), la cual es monomérica.

Se realiza la reacción catalítica

Leonor Michelis y Maud Menten (1913) Tiempo Concent.

ECUACIÓN DE MICHAELIS-MENTEN Vo = V max [S] Km + [S]

Cinética enzimática en función de la concentración de sustrato

Vmax KM

Km de algunas enzimas ENZIMA SUSTRATO Km (mM) Catalasa H2O2 25.0 Hexoquinasa ATP 0.4 D-Glucosa 0.05 D-Fructosa 1.5 Anhidrasa carbónicoa HCO3- 9.0 Quimotripsina Gliciltirosinilglicina 108.0 N-Benzoiltirosinamida 2.5 -Galactosidasa D-Lactosa 4.0 Treonina deshidrogenasa L-Treonina 5.0

La KM es un parámetro de Actividad Enzimática La KM es inversamente proporcional con la actividad de la enzima. Valor de KM grande, baja actividad Valor de KM pequeño, alta activida

Enzimas: pueden catalizar reacciones donde hay 2 S = Hexocinasa ATP + Glucosa  ADP + 6-fosfato de glucosa 2 Rutas Desplazamiento Simple, los 2 S se unen a la E A + B + E  EAB  C + D Doble desplazamiento o ping-pong A + B + E  AE  BE + C D

Determinación Cuantitativa de la Cinética Enzimática La reacción global Procedimeinto analítico para determinar elS que desaparece o el P que aparece Sí el E requiere Cofactores (iónes o coenzimas) La dependencia de la actividad enzimática con la [S] o se la KM del S. El pH óptimo Un intervalo de temperatura en la que la E es estable y muestra actividad elevada.

Actividad enzimática y variación del pH

Vo Vo Vo Vo 1 3 7 11 14 pH Pepsina 1.5 Tripsina 7.7 Catalasa 7.6 1 3 7 11 14 pH Vo Pepsina 1.5 Tripsina 7.7 Catalasa 7.6 Arginasa 9.7 Fumarasa 7.8 Ribonucleasa 7.8 Enzima pH óptimo 4 37 85 Temperatura oC) Vo 10 50 100 Coenzima Vo 10 30 50 70 100 Tiempo (min) Vo

1.0 Unidad de Actividad Enzimática (U): La cantidad que transforma 1.0 mmol (10-6 M) de S /min, a 25 0C, en las condiciones de medida óptima. Actividad específica: Es el no. de U de una E / mg de proteína. Es decir: una medida de la pureza de la E. Al purificarla, el valor llega a un máximo y es estable. Número de recambio No. de moléculas de S transformadas /unidad de tiempo, por una molécula de E ( o por un solo sitio catalítico) Enzima No. de Recambio Anhidrasa carbónica 36 000 000 B-Amilasa 1 000 000 B-Galactosidasa 12 000 Fosfoglucomutasa 1 240

¿Vmax? ¿KM?

Transformación de los Dobles Recíprocos (Lineweaver-Burk) pendiente

Gráfica de Eadie-Hofstee Vo [S] V max KM Vmax

Cuando: Vo= Vmax Todos los sitios activos están ocupados y no hay moléculas de E libre. KM= [S] Sí... ½ Vmax KM representa la cantidad de sustrato necesaria para fijarse a la mitad de la E disponible y producir la mitad de la Vmax KM representa la concentración del sustrato en una célula

Inhibidores Reactivos químicos específicos que pueden inhibir a la mayor parte de las enzimas. Irreversibles Reversibles INHIBIDORES

Inhibidor Irreversible Inhibición permanente Unión irreversible por medio de enlaces covalentes. Modificaciones químicas de los gps. catalíticos. Modificada la enzima, está siempre inhibida. Para distinguirlo de los reversible se someten a diálisis y si no se separan enzima e inhibidor, éste es permanente.

Fluorofosfato de diisopropilo (DFP) Inhibidor Irreversible Fluorofosfato de diisopropilo (DFP) Fluorofosfato de diisopropilo (DFP) Acetilcolina Acetato + Colina Acetilcolinesterasa

Fluorofosfato de diisopropilo (DFP) Inhibidor Irreversible Fluorofosfato de diisopropilo (DFP) Acetilcolinesterasa Tripsina Elastasa Fosfoglucomutasa Cocoonasa (larvas de gusanos de seda Malatión

Fluorofosfato de diisopropilo (DFP) Serina Iodoacetamida Cisteína Histidina

Acompetitiva (Alostérica) Inhibidor Reversible La unión del inhibidor y la enzima es reversible. Al quitar el inhibidor del medio, se recupera la actividad. Hay 3 tipos: Competitiva No Competitiva Acompetitiva  (Alostérica)

Antibióticos Insecticidas Hervicidas Venenos Diferentes Medicamentos Inhibición enzimática Dolor Inflamación Infecciones virales Cáncer

Inhibición Competitiva

Vmax igual KM diferente

Inhibidores Competitivos Malonato Deshidrogenasa del ácido succínico Sulfas Infecciones microbianas Antihipertensores: Captopril y Enalopril Alopurinol Controla la gota Fluoruracilo Cáncer

Inhibición No Competitiva El inhibidor NO se une al sitio activo NO se puede revertir con un exceso de sustrato

Vmax diferente KM igual

Cinéticas de Inhibición Competitivo Vmax igual KM diferente No competitivo Vmax diferente KM igual 1 V No inhibitor 1/[S]

Inhibición acompetitiva El inhibidor se une a una SUBUNIDAD reguladora I La subunidad catalítica une al sustrato y cataliza la reacción