ENZIMAS CATALIZADORES BIOLÓGICOS QUE: Velocidades de reacción 106-1012 > que las reacciones no catalizadas y varios órdenes de magnitud más que la catálsis química. Requieren condiciones de reacción “suaves”: <100°C, P atm, pH (+/-) neutro ESPECIFICIDAD: no hay productos “secundarios” Mecanismos de regulación: Alosterismo, modificación covalente, cantidad de enzima

Enzimas : Catalizadores biológicos Disminuyen energía de activación e incrementan la velocidad de reacción

Catalasa. 2H2O2 -> 2H2O + O2 Una molécula de catalasa rompe 40 millones moléculas de peróxido por segundo.

Factores que influyen en la actividad enzimática Concentración de sustrato [S] Temperatura Inhibidores Competitivos: unen mismo sitio de l sustrato No competitivos: unen sitio diferente pero disminuyen capacidad catalítica pH. Afecta conformación

Estructura terciaria: fuerzas no covalentes pH Temperatura °C Actividad enzimática Cambios en pH alteran el estado de ionización de aa cargados (e.g., Asp, Lys): unión a sustrato o acción catalítica Puentes de hidrógeno se rompen por incrementos de temperatura : altera la conformación 3D

Estereoespecificidad: proteasas: L-aa D-glucosa Especificidad geométrica: pocos compuestos relacionados

PRINCIPALES REACCIONES DE LAS ENZIMAS

CINÉTICA ENZIMÁTICA Estudio de las velocidades a las que ocurren las reacciones Permite dilucidar Mecanismos de reacción Se pueden conocer: Afinidades de unión a sustratos e inhibidores Máxima velocidad catalítica Mecanismo catalítico Papel de una enzima en la vía Velocidad a cantidad de enzima: condiciones de Medición de las enzimas para BQ y Análisis clínicos

A P A I1 I2 P ECUACIONES DE VELOCIDAD REACCIONES ELEMENTALES INTERMEDIARIOS

A TEMPERATURA CONSTANTE: LA VELOCIDAD DE REACCIÓN VARÍA CON LA CONCENTRACIÓN DE LOS REACTIVOS aA + bB + cC + ...+ nN P La velocidad es proporcional a la frecuencia de Choques simultáneos entre los reactivos Velocidad = K[A]a [B]b [C]c... [N]n Cte. Proporcionalidad Cte. De velocidad

Orden = molecularidad= ORDEN DE LA REACCIÓN S EXPONENTES DE LA EC. DE VELOCIDAD Velocidad = K[A]a [B]b [C]c... [N]n (a+b+c...+n) Para A P Orden = molecularidad= #moléculas que deben chocar simultáneamente Reacción de primer orden Unimolecular

2A P o A+B P Reacción de segundo orden Bimolecular Para 2A P o A+B P Reacción de segundo orden Bimolecular 3er. Raro 4°??????!!!!! Para determinar orden de la reacción se mide: [A] o [P] en f (tiempo) velocidad= -d[A]/dt = dP/dt

E + S ES P + E ECUACIÓN DE MICHAELIS- MENTEN 1902: ADRIAN BROWN : SACAROSA + H2O GLUCOSA+ FRUCTOSA INVERTASA CUANDO SACAROSA>>>ENZIMA REACCIÓN INDEPENDIENTE DE SACAROSA: ORDEN CERO E + S ES P + E COMPLEJO ENZIMA-SUSTRATO k1 k2 k-1

E + S ES P + E k1 k2 k-1 Cuando [S] es suficientemente alta para que toda E Se vuelve el paso limitante Insensible a más adición de [S] V= d[P]/ dt= k2[ES] d[ES]/dt= k1[E][S]-k-1[ES]-k2[ES] No es integrable!!!!!!!!!!

Sustrato está en exceso constante Briggs y Haldane 1925

d[ES]/dt= k1[E][S]-k-1[ES]-k2[ES] V= d[P]/ dt= k2[ES] d[ES]/dt= k1[E][S]-k-1[ES]-k2[ES] d[ES]/dt=0 edo estacionario y [E]T= [E] +[ES] [ES]= [E]T[S] / KM + [S] Donde KM = (k-1 + k2)/ k1= cte. de Michaelis Entonces: Vo= (d[P]/dt)t=0 = k2[ES]= k2 [E]T [S] / KM + [S] medibles No medibles

¿Porqué considerar únicamente tiempos iniciales? Vo: minimiza efectos de reversibilidad inhibición por producto inactivación enzimática Vmax: ocurre a alta [S]: enzima está saturada: [ES] [E]T=[E]+[ES] Vo=k2[ES] Vmax= k2[E]T

ECUACIÓN DE MICHAELIS-MENTEN Si Vo= k2 [E]T [S] / KM + [S] y Vmax= k2[E]T Vo= Vmax [S] / KM + [S] ECUACIÓN DE MICHAELIS-MENTEN

HIPERBOLA RECTANGULAR =CTE. MICHAELIS

Cuando [S]=KM Vo= Vmax / 2 KM = [S] a la que la velocidad de reacción Es la mitad de la velocidad máxima

KM = [S] a la que la velocidad de reacción Es la mitad de la velocidad máxima Si KM es pequeña: requiero poco sustrato para alcanzar la mitad de Vmax: Se logra máxima eficiencia catalítica a baja [S] KM depende de cada enzima sustrato temperatura y pH

E + S ES P + E KM = (k-1 + k2)/ k1 KM = (k-1 / k1)+ (k2 / k1) k1 k-1 Cte. de Disociación de [ES] = Ks Ks= 1 / 0.1 = 10 [E] + [S] [ES] >disociación < afinidad X S Ks= 1 /10 = 0.1 [E] + [S] [ES] <disociación >afinidad X S

KM = (k-1 + k2)/ k1 KM = Ks +(k2 / k1) Si es pequeño predomina Ks KM es una medida de afinidad

ECUACIÓN DE Lineweaver- Cálculo de parámetros Poco preciso Lineweaver-Burk Ec. Doble recíprocos Vo= Vmax [S] / KM + [S] ECUACIÓN DE MICHAELIS-MENTEN 1 KM 1 1 Vo= Vmax [S] + Vmax ECUACIÓN DE Lineweaver- Burk

1 KM 1 1 Vo= Vmax [S] + Vmax Y = m x + b = m = b