ENZIMAS

Catalizadores biológicos Las enzimas son catalizadores biológicos. Un catalizador es un agente capaz de acelerar una reacción química, sin formar parte de los productos finales. Muestran alta especificidad de reacción y de sustratos. Si bien la mayoría de las enzimas son proteínas, hay ARNs con actividad catalítica, ribozimas. Actúan disminuyendo la energía de activación de una reacción química.

Apoenzimas / coenzimas Muchas enzimas necesitan para actuar de una molécula no proteica: coenzima o grupo prostético. Algunas vitaminas están relacionadas con las coenzimas. Una coenzima pude unirse a diferentes apoenzimas y actuar sobre diferentes sustratos (ej. NAD, nicotinamida adenina dinucleótido, aceptora de H+ sustraídos al sustrato). HOLOENZIMA = APOENZIMA + COENZIMA enzima total proteína no proteínica Otras enzimas requieren para ser activas de iones metálicos que donan o ceden electrones (Ejs. Citocromos, Fe; enzimas que usan ATP, Mg).

Reacción enzimática La enzima se une al o los sustratos formando un complejo transitorio E + S ↔ ES → E + P

Sitio activo Sitio activo o catalitico: lugar de la enzima donde se fija el sustrato, entidad física relativamente pequeña. Posee una conformación tridimensional altamente específica en el cual las cadenas laterales de los aa aportan grupos funcionales esenciales. Proteasa ácida (similar a la pepsina). Centro activo localizado entre dos lóbulos, puede albergar 8 aa del sustrato. Hexoquinasa. Los dos dominios de la enzima se aproximan y rodean al sustrato, la glucosa.

Modelo Michaelis-Menten k1 k3 E + S ↔ ES → E + P k2 Para muchas enzimas la V de catálisis o formación del producto varía con la [S]: Cuando [S] es pequeña, V es casi proporcional a [S] Cuando [S] es elevada, V es practicamente independiente de [S] ↓ La ecuación de M-M da cuenta de estas características cinéticas: V= Vmax ____[S]____ ; KM= k2+ k3 [S] + KM k1 El valor de KM para una enzima depende de cada sustrato y de condiciones ambientales tales como temperatura y fuerza iónica. KM = concentración de sustrato a la cual la velocidad de reacción se hace la mitad de su valor máximo. K3 = número de recambio, número de moléculas de sustrato convertidas en producto por unidad de tiempo, cuando la enzima está completamente saturada de sustrato.

Cinética Michaeliana/no Michaeliana La representación gráfica de la ecuación de Michaelis-Menten (velocidad de reacción frente a [S]) es una hipérbole. La Vmax corresponde al valor máximo al que tiende la curva experimental, y la KM corresponde a la concentración de sustrato a la cual la velocidad de la reacción es la mitad de la Vmax. Hay enzimas que no obedecen la ecuación de Michaelis-Menten. Se dice que su cinética no es Michaeliana. Esto ocurre con los enzimas alostéricas, cuya gráfica v frente a [S] no es una hipérbole, sino una sigmoide. En la cinética sigmoidea, pequeñas variaciones en la [S] en una zona crítica (cercana a la KM) se traduce en grandes variaciones en la velocidad de reacción.

Inhibición enzimática Irreversible. El inhibidor queda covalentemente unido a la enzima o ligado muy fuertemente (ej. acción de gases neurotóxicos sobre la acetilcolinesterasa). Reversible. Existe un equilibrio entre el inhibidor y el sustrato: Inhibición competitiva. Un inhibidor parecido al sustrato se une al centro activo de la enzima impidiendo la unión del sustrato. La unión del sustrato y el inhibidor son mutuamente excluyentes. Puede ser superada a concentración suficientemente alta de sustrato. Inhibición no competitiva. El inhibidor y el sustrato pueden unirse simultáneamente a una molécula de enzima.

Regulación de la actividad enzimática Los niveles de sustrato determinan generalmente la mayor o menor actividad enzimática. En algunas vías metabólicas, cuando la cantidad de producto final excede las necesidades, se frena la actividad enzimática: inhibición por retroalimentación (feed-back). En otros casos, la enzima es estimulada por compuestos del medio (por ej. el sustrato). Son reversibles.

Enzimas alostéricas Además del sitio activo, poseen otros sitios a los cuales pueden unirse moléculas. Están constituídas por 2 o más subunidades polipeptídicas. En ellas ocurren interacciones alostéricas, la unión a un centro produce cambios conformacionales en las otras subunidades de la misma molécula y modifica la aptitud del sitio activo para recibir al sustrato. Unión cooperativa del sustrato a una enzima alostérica. El sitio activo vacío en RT tiene una afinidad mayor por el sustrato que los centros en TT.

Enzimas constitutivas e inducibles Constitutivas. La cantidad de enzima en las células permanece estable. Los procesos de síntesis y degradación enzimática se mantienen más o menos constantes. Inducibles. La síntesis se activa o deprime de acuerdo a los requerimientos celulares en un momento dado (ej. enzimas del metabolismo de la glucosa).

Clasificación de las proteínas según la reacción catalizada Oxidorreductasas. Reacciones de oxidorreducción , requieren de coenzimas. Lactato deshidrogenasa: Lactato ↔ piruvato (oxidación) Transferasas. Transferencia de grupos de átomos (amina, carboxilo, fosforilo) de un sustrato a otro (ej. transaminasas, cesión de un grupo amina). Glucoquinasa: Glucosa + ATP ↔ ADP + glucosa-6-fosfato Hidrolasas. Ruptura de enlaces (C-O, C-N, C-S, O-P) por adición de agua (ej. ribonucleasa, ruptura uniones entre nucleótidos de ARN). Lactasa: Lactosa + Agua ↔ Glucosa + galactosa

Clasificación de las proteínas (cont.) Liasas. Ruptura de uniones C-C, C-S y C-N no por hidrólisis. Acetato descarboxilasa: acetato ↔ CO2 + acetona Isomerasas. Interconvierten isómeros. Ligasas o sintetasas. Catalizan la formación de enlaces entre C y O, N, S u otros átomos utilizando en general ATP Glutamina sintetasa: Ácido glutámico + amoníaco + ATP ↔ glutamina