Bolilla 1 Enzimas Caracteres generales. Importancia del estudio de las enzimas en los alimentos. Nomenclatura y clasificación. Coenzimas. Compartimentalización de las enzimas. Cinética enzimática. Factores que afectan la actividad enzimática: concentración de enzima, temperatura, pH, concentración de sustrato. Ecuación de Michaelis-Menten. Significado e importancia. Inhibición de enzimas, competitiva y no competitiva. Regulación de la Actividad Enzimática. Enzimas alostéricas, modificación por unión covalente. Isoenzimas. Zimógenos. Enzimas endógenas y exógenas.

FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE LA REACCIÓN CONCENTRACIÓN DE ENZIMA Cantidad saturante de sustrato, pH y T°C constantes ACTIVIDAD ENZIMÁTICAACTIVIDAD ENZIMÁTICA CONCENTRACIÓN DE ENZIMA Se establece la relación entre Cantidad y Actividad de enzima Velocidad de reacción directamente proporcional a la concentración de enzima

FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE LA REACCIÓN TEMPERATURA Temperaturaóptima [E], [S], pH: constantes

pH óptimo PH ÓPTIMO ES AQUEL EN EL CUAL EL ESTADO DE DISOCIACIÓN DE LOS GRUPOS ESENCIALES ES EL MÁS APROPIADO PARA INTERACCIONAR EN EL COMPLEJO ES Los cambios del pH del medio afectan el estado de ionización de grupos funcionales de las moléculas de E y S. Para la formación del [ES] es necesaria una correcta distribución de las cargas en ambas moléculas

FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE LA REACCIÓN EFECTO DEL pH [E], T°C, [S]: constantes

FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE LA REACCIÓN CONCENTRACIÓN DEL SUSTRATO [E], pH, T°C: constantes Curva hiperbólica Reacción de 1° orden Reacción de primer orden: existe proporcionalidad entre velocidad y [S].

Orden de la reacción  Cuando [S] es menor a Km, la velocidad de reacción es proporcional a la [S] velocidad de reacción es de primer orden  por lo tanto la velocidad de reacción es de primer orden con respecto al sustrato.  Cuando [S] es mayor a Km, la velocidad de reacción es constante e igual a Vmax velocidad de reacción es de orden cero  por lo tanto la velocidad de reacción es de orden cero con respecto a la concentración del sustrato.

ECUACIÓN DE MICHAELIS- MENTEN (1913) Relación precisa entre velocidad inicial y [S] Constante de Michaelis ( Km) Es característica de una enzima y su sustrato particular Refleja la afinidad del sustrato por la enzima. Km es numéricamente igual a la concentración del sustrato que corresponde a una velocidad de reacción igual a la mitad de la velocidad máxima. En condiciones definidas de pH, T°C, Km tiene un valor fijo para cada enzima y sirve para caracterizarla.

ECUACIÓN DE MICHAELIS- MENTEN Cinética del estado estacionario E + PESE + S k1k1 k -1 k2k2 V 0 = Velocidad inicial de la reacción Vmáx= Velocidad Máxima Km= constante de Michaelis [S]= concentración del sustrato Reacción de orden cero Reacción de 1° orden

La ecuación de Michaelis- Menten puede ser transformada algebraicamente en ecuaciones utilizables para la determinación práctica del valor de Km. Es decir, transformamos matemáticamente una curva hiperbólica en una recta. Al invertir la ecuación de Michaelis- Menten se obtiene la ecuación de una recta llamada:LINEWEAVER-BURK

ECUACIÓN DE LINEWEAVER-BURK Ordenada al origen = 1/V máx. Intersección c/eje x = - 1/K m El valor de km guarda relación inversa con la afinidad de la E por el S  A MAYOR AFINIDAD, MENOR VALOR DE Km

Los valores de Km y Vmax de una enzima se determinan experimentalmente. Midiendo las velocidades iniciales de reacción a diferentes [S]. Esta representación de dobles recíprocas tiene la ventaja de permitir una determinación mas precisa de Vmax, valor que solo puede obtenerse a partir de la fórmula de Vo frente a [S].

Kd

Incorpora las K de velocidad de todas las reacciones entre [ES] y los P

Kcat /Km

Cuando la [S] es muy baja, la relación kcat/Km se comporta como una K de velocidad de segundo orden. Esta K tiene un valor máximo dado por la frecuencia con la que pueden colisionar las moléculas de E y S. Es la velocidad de difusión del S en el sitio activo de la E. En los seres vivos, para aquellas enzimas que no alcanzan este grado de eficacia, el proceso se optimiza con la organización de la enzimas en los complejos multienzimáticos.

INHIBIDORES ENZIMÁTICOS Agentes químicos que inhiben la acción catalítica de enzimas. Algunos ejercen su acción uniéndose a sitios o grupos funcionales esenciales de la E. Estas sustancias son de gran utilidad para estudiar algunos aspectos de la acción enzimática. Por ejemplo, que grupos funcionales son los que participan en la catálisis o son responsables de asegurar los requerimientos estructurales para la unión E-S. La inhibición puede ser reversible o irreversible.

INHIBIDORES IRREVERSIBLES Sustancias que producen un cambio permanente en la molécula de enzima. Producen un deterioro de su capacidad catalítica. Ej. Insecticidas, «inhibidores suicidas» (semejantes estructuralmente al S y ocupan el sitio activo, caso del allopurinol- xantina oxidasa como tratamiento de la Gota) INHIBICIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

INHIBIDORES REVERSIBLES Sustancias que producen un cambio de la capacidad catalítica de la enzima pero su acción no es permanente, el complejo [EI] se disocia rápidamente. La inhibición reversible puede ser: COMPETITIVA NO COMPETITIVA ACOMPETITIVA

INHIBIDORES REVERSIBLES COMPETITIVOS

Similitud Estructural del I con el S Ambos compiten por el sitio activo de E

Semejanza estructural

El efecto de inhibición competitiva se logra por diferentes mecanismos : a)I con estructura similar al S, ambos compiten por el sitio activo de la E. b)I que se unen al sitio activo aunque no tengan similitud estructural con el S. c)I y S se unen a diferentes sitios de la E, pero la unión de uno impide la del otro, porque induce cambios conformacionales en la E. La inhibición de tipo competitivo se revierte aumentando la [S]. De ese modo tiende a desplazar al I de su unión con la enzima.