ENZIMAS

ENZIMAS CATALISIS Mecanismo catalítico: Es un conjunto de pasos en una reacción química mediante el cual un sustrato se transforma en producto Factores que contribuyen a la catálisis enzimático: Efectos de la proximidad y tensión Efectos electrostáticas Catálisis ácido básica Catálisis covalente

ENZIMAS CATALISIS EFECTO DE LA PROXIMIDAD Y TENSION La reacción bioquímica se da porque el sustrato de acerca a los grupos funcionales catalíticos ( grupos de las cadenas laterales) dentro del lugar activo Cambio en la conformación enzimático Formación de un complejo ( ES ) tensado La tensión lleva al complejo ( ES ) al estado de transición Entre mas fuerte puede unir el lugar activo al sustrato en su estado de transición mayor es la velocidad de reacción intramolecular

ENZIMAS CATALISIS EFECTOS ELECTROSTATICOS La distribución de la carga en el lugar activo relativamente anhidra, puede influir sobre la reactividad química del sustrato En la catálisis contribuyen las interacciones electrostáticas débiles La unión mas eficaz del sustrato disminuye la energía libre del estado de transición , lo que acelera la reacción

ENZIMAS CATALISIS CATALISIS ACIDO BASICA Los lugares activos de las enzimas contienen grupos de las cadenas laterales que actúan como donadores o aceptadores de protones Los grupos químicos pueden hacerse mas reactivos añadiendo o eliminando un protón La transferencia de protones es una característica común de las recciones químicas

ENZIMAS CATALISIS CATALISIS COVALENTE La formación de un enlace covalente inestable con el sustrato por la presencia de un grupo nucleofilo (aniones o especies neutras con pares electrónicos no enlazantes) de una cadena lateral en un enzima Serinas proteasas ;utilizan el grupo – CH2-OH, de la cadena de la serina como nucleofilo para hidrolizar enlaces peptidicos El grupo sulfihidro de la cisteina Los grupos carboxilato de aspartato y glutamato El grupo imidazol de la histidina

ENZIMAS INHIBICION ENZIMATICA Inhibidores : moléculas que reducen la actividad de una enzima Importancia: Medio importante para regular las rutas metabólicas Numerosos tratamientos clínicos; fármacos o antibióticos, tratamientos para el SIDA

ENZIMAS INHIBICION ENZIMATICA Clasificación :según el sitio de acción en la enzima Competitivos Acompetitivos No competitivos

ENZIMAS INHIBIDORES COMPETITIVOS Análogos de sustrato; se asemejan al sustrato en su estructura Se unen reversiblemente a la enzima libre y no al complejo ES Forma un complejo enzima inhibidor (EI) El sustrato y el inhibidor compiten por el mismo lugar en la enzima Disminuyen el numero de moléculas de enzima libre disponibles para enlazarse con el sustrato

ENZIMAS INHIBIDORES COMPETITIVOS El efecto inhibidor puede invertirse aumentando la concentración del sustrato Aumenta la Km de la enzima y mantiene la Vmax inalterada

ENZIMAS INHIBIDORES ACOMPETITIVOS El inhibidor solo se une al complejo enzima-sustrato ( ES) y no a la enzima libre La adición de mas sustrato a la reacción da lugar a un aumento de la velocidad de la reacción pero no hasta el grado que se observa en la reacción sin inhibir En los que las enzimas unen mas de un sustrato Se modifican tanto la Km y Vmax

ENZIMAS INHIBIDORES NO COMPETITIVOS El inhibidor puede unirse tanto a la enzima como al complejo enzima-sustrato (inhibición no competitiva) El inhibidor se une a un lugar diferente del lugar activo Ocasina modificación en la conformación de la enzima que impide la formación del producto No afectan a la unión del sustrato Formación de complejos EI, ES, EIS Disminuye la Vmax y aumenta la Km

ENZIMAS INHIBICION ENZIMATICA Reversible: El inhibidor puede disociarse de la enzima debido a que se une mediante enlaces no covalentes Irreversible: Los inhibidores se unen covalentemente a la enzima ( a la cadena lateral del lugar activo)(enzimas con grupos silfihidros libres)

ENZIMAS CATALISIS EFECTO DE LA TEMPERATURA Cuanto mayor es la temperatura mayor es la velocidad de reacción Mas moléculas con la energía suficiente para entrar en el estado de transición Cada enzima tiene una temperatura optima a la que actúa en su máxima eficacia Temperatura cerca de la temperatura normal del organismo ( 37°c)

ENZIMAS CATALISIS EFECTO DEL PH Formas como la concentración de iones hidrogeno afecta la actividad enzimático: Afectar la ionización de los grupos del lugar activo ( alterar el estado iónico) Si el sustrato tiene un grupo ionizable se puede afectar la actividad enzimático Los cambios en los grupos ionizables puede alterar la estructura terciaria de la enzima PH OPTIMO: EL VALOR DE PH AL QUE LA ACTIVIDAD DE UNA ENZIMA ES MAXIMA

ENZIMAS REGULACION ENZIMATICA Regulación de rutas bioquímicas o metabólicas razones ; Mantenimiento de un estado ordenado Conservación de la energía Respuesta a las variaciones ambientales

ENZIMAS REGULACION ENZIMATICA Control genético Modificación covalente Regulación alosterica compartimelizacion

ENZIMAS REGULACION DE LAS RUTAS BIOQUIMICA CONTROL GENETICO Inducción enzimático Permite a la célula responder eficazmente sintetizando enzimas como respuesta a las variaciones de las necesidades metabólicas Represión enzimático El producto final de una ruta metabólica puede inhibir la síntesis de una enzima clave de la ruta

ENZIMAS REGULACION ENZIMATICA MODIFICACION COVALENTE Regulación de la enzima por la ínterconversión reversible entre sus formas activa e inactiva ( modificaciones covalentes) Adición de un grupo fosfato Metilación Acetilación Nuclotidacion (adición covalente de nucleótidos) Síntesis y almacenamiento de la enzima en forma de precursores inactivos (proenzimas o zimogenos). Se convierten en enzimas activas por la rotura irreversible de uno o varios enlaces peptídicos

ENZIMAS ALOSTERISMO Alosterismo: el control de la función proteica mediante la unión de ligándos Transiciones alostericas: cambios conformacionales inducidos por un ligando a la proteína( efectores o moduladores) lo cual altera su afinidad por otros ligándos

ENZIMAS ENZIMAS ALOSTERICAS Son proteínas con varias subunidades La unión de el sustrato a un protomero en una enzima alosterica afecta las propiedades de unión de los protomeros adyacentes La curva de unión es sigmoidea

ENZIMAS REGULACION DE LAS RUTAS BIOQUIMICAS REGULACION ALOSTERICA La unión de un efector a una enzima alosterica puede aumentar o disminuir la unión del sustrato a esa enzima ( sito alosterico o regulador) Formas: Alosterismo homotrópico (cooperatividad) cuando los ligándos son idénticos( la unión de un sustrato influye sobre la unión de otra molécula de sustrato) Alosterismo heterotrópico los ligándos moduladores son diferentes al sustrato Puede ser: Retroinhibicion negativa: un proceso en el que el producto de una ruta inhibe la actividad de la enzima que marca el ritmo de la ruta Cooperatividad positiva: el primer ligando aumenta la unión de otro ligando

ENZIMAS REGULACION DE RUTAS BIOQUIMICAS COMPARTIMENTALIZACION La separación espacial de enzimas, sustratos y moléculas reguladoras en diferentes regiones o compartimientos Se utilizan los recursos escasos de las células eficazmente

ENZIMAS COMPARTIMENTALIZACION Asociación de moléculas enzimáticos en complejos multiproteicos( maquinas moleculares), cada tipo realiza una tarea biológica Compartimientos rodeados por membranas semipermeables ( separación de las rutas bioquímicas en organelos rodeados por membranas) Creación de micro ambientes especiales dentro de los organelos( lisosomas)