ENZIMAS Características Cofactores Tipos de enzimas Mecanismos de catálisis Efecto del pH y la temperatura Cinética Regulación de la actividad enzimática

ENZIMAS COMO CATALIZADORES BIOLÓGICOS Las enzimas son proteínas que: Aumentan la velocidad de reacción No se transforman Participan en casi todas las reacciones que ocurren en un organismo Son altamente específicas Algunas son estereoespecíficas A + B + E  C +D + E Sustratos Productos

Nomenclatura 1.- Se nombran por su sustrato más la terminación asa ejemplo: carboxipeptidasa A 2.- Se nombran por su acción y a continuación se coloca el número de clasificación ejemplo: peptidil -L-aminoácido hidrolasa (EC 3.4.17.1 EC: enzyme commission Número es clase, sub clase, sub-sub clase y un número arbitrario

¿Porqué una enzima aumenta la velocidad de una reacción química?

Diagrama del estado de transición para una reacción espontánea

Diagrama del estado de transición para una reacción espontánea Efecto de un catalizador

Reacción catalizada por una enzima

Sitio activo

K = Lys D = Asp Q = Gln Sitio activo de la S-adenosil metionina sintetasa con SAM, PPi, Pi y 2Mg2+.

Modelos de sitio activo 1.- Llave-cerradura

Modelos de sitio activo 2.- Encaje-inducido

Interacciones entre el sustrato y la enzima No-covalentes Interacciones iónicas Dipolo Puentes de hidrógeno Apolares Covalentes Bases de Schiff

¿Porqué una enzima disminuye la energía de activación? Sustratos Estado de transición Producto ¿Porqué una enzima disminuye la energía de activación? Pérdida de entropía en la formación del complejo ES Desestabilización del complejo ES

Cofactores Son requeridos para convertir una enzima inactiva apoenzimas en la forma activa holoenzimas Iones esenciales, principalmente iones metálicos Coenzimas, compuestos orgánicos, derivados de las vitaminas Co-enzima o co-factor: no se encuentra unida covalentemente a la enzima Grupos prostéticos: se unen covalentemente a la enzima Sitio activo de la anhidrasa carbónica

Active Site Is a Deep Buried Pocket Why energy required to reach transition state is lower in the active site? It is a magic pocket (1) Stabilizes transition + (2) Expels water CoE (1) (2) (3) Reactive groups (4) - (4) Coenzyme helps (3) Juang RH (2004) BCbasics

Coenzimas: NAD+ Nombre Rol metabólico Co-sustrato de Nicotidamida adenina dinucleotido Rol metabólico Reacciones de óxido-reducción Co-sustrato de deshidrogenasas

Clasificación de las enzimas 1.- Oxidoreductasas: Catalizan reacciones de oxido-reducción 2.- Transferasas: Transfieren un grupo funcional de una molécula a otra 3.- Hidrolasas: Catalizan el rompimiento hidrolítico de un enlace

Clasificación de las enzimas, cont…. 4.- Liasas: Catalizan la eliminación de un grupo generando un doble enlace, la adición de un grupo a un doble enlace o el rompimiento de un enlace que involucra rearreglo electrónico 5.- Isomerasas: Catalizan cambios geométricos o estructurales en una molécula 6.- Ligasas: Catalizan la unión de dos moléculas acopladas a la hidrólisis de ATP

Mecanismos de catálisis Covalente Acido/base Ión metálico Proximidad y orientación

Triosa fosfato isomerasa

Triosa fosfato isomerasa

Serin-proteasas

Serin-proteasas Quimiotripsina

Mecanismo catalítico de una serin proteasa

Catalytic propensity of residue types Analysis of Catalytic Residues in Enzyme Active Sites (2002) Gail J. Bartlett, Craig T. Porter, Neera Borkakotiand Janet M. Thornton Journal of Molecular Biology, 324, 105-121

Efecto de la temperatura y el pH a) Efecto de la temperatura

Efecto del pH en reacciones enzimáticas