BOLILLA 1: ENZIMAS.

Introducción: Nomenclatura y clasificación. Determinación de la actividad enzimática.

Unidades. Complejo enzima-sustrato. Sitio activo.

Cinética enzimática. Factores que modifican la actividad enzimática.

Tipos de Inhibiciones. Regulación.

Enzimas alostéricas. Propiedades y cinética. Control por proteínas: activación proteolítica.

Modulación covalente. Isoenzimas.

Regulación de la expresión génica: represión e inducción enzimática.

ECUACIÓN DE LINEWEAVER-BURK

Ordenada al origen = 1/Vmáx.

Intersección c/eje x = - 1/Km

El valor de km guarda relación inversa con la afinidad de la

E por el S

A MAYOR AFINIDAD, A MAYOR AFINIDAD, MENOR VALOR DE KmMENOR 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

Número de recambio

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 ENZIMÁTICAINHIBICIÓN 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

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.

INHIBIDORES REVERSIBLES COMPETITIVOS

Semejanza estructural

INHIBIDORES REVERSIBLES NO COMPETITIVOS

• La unión S-E no esta afectada, porque el I se une a la E libre o al [ES].

• Una vez formado el [ESI] la enzima se inactiva.

• El valor de Km no se modifica, pues el S reacciona con la E igual que en ausencia del I.

• Ejemplos: reactivos que se unen a grupos –SH de cisteína, indispensables para algunas enzimas, iones metálicos (Cu2+, Hg2+ y Ag2+).

• Otros I se unen a los metales componentes de la E, por ejemplo: cianuro se une fuertemente al Fe de los citocromos, catalasas y así bloquean su actividad.

INHIBIDORES REVERSIBLES NO COMPETITIVOS

Se unen a la E en un sitio diferente al sitio activoEste tipo de inhibición no es revertida por aumento de la [S]

INHIBIDORES ACOMPETITIVOSINHIBIDORES ACOMPETITIVOS

Son inhibidores reversibles.Son inhibidores reversibles.El I se une al complejo ES El I se une al complejo ES ESI ESI

Hay 2 reacciones que producen:Hay 2 reacciones que producen:1- ESI1- ESI2- P2- P

Este tipo de inhibición se da en casos en los Este tipo de inhibición se da en casos en los cuales participan varios sustratos en la reaccióncuales participan varios sustratos en la reacción. .

No es revertida por aumento de la [S].No es revertida por aumento de la [S].

REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICAREGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

La AE en las células se ajustan a las necesidades fisiológicas, cambiantes

permanentemente.

A [S] bajas, la AE es proporcional a los niveles de S.

En condiciones fisiológicas, la [S] se encuentra por debajo o próxima al Km, así los niveles de S, determinarán la mayor o menor

AE.

A mayor [S] mayor AE

La E que cataliza la primera etapa de una vía metabólica suele ser reguladora.

• Los seres vivos han generado mecanismos para regular

las rutas bioquímicas.

• La regulación es esencial por las siguientes razones:

Mantenimiento de un estado ordenado no hay

desperdicio de recursos.

Conservación de la energía utilización de la En

suficiente en las células, para consumir los nutrientes

según sus necesidades energéticas.

Respuesta a variaciones ambientales son los ajustes

rápidos que deben realizar las células (pH, [S], T°C), por

su capacidad de aumentar o disminuir la velocidad de

las reacciones específicas.

Enzimas Constitutivas Compartimentalización

ENZIMAS ALOSTÉRICASENZIMAS ALOSTÉRICAS

Moduladores, modificadores o efectores alostéricos Moduladores, modificadores o efectores alostéricos •Positivos o negativos para la AE. •Efector Homotrópico: el propio sustrato actúa como efector positivo.•Efector Heterotrópico: efector diferente del sustrato.

Regulación por retroinhibición o Feed- back negativo

• Tanto la inhibición como la activación son reversibles.

• El agente modificador actúa uniéndose a la E en un sitio diferente al sitio catalítico

Estas Enzimas Alostéricas, además del sitio catalítico, presentan otros sitios reguladores donde se unirán moléculas que actúan sobre su AE.

Modifican la conformación de la E

• Los moduladores alostéricos (-) no deben ser confundidos con los Inhibidores.

• Sus efectos cinéticos son diferentes.

• No miden cambios conformacionales entre formas activas e inactivas de la enzima.

Forma T

Forma R

REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICAENZIMAS ALOSTÉRICAS

Modificación enzimática inmediata Curvas sigmoideas: las enzimas con este tipo de

cinética pueden regular la [S]

REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

MODIFICACIÓN COVALENTEMODIFICACIÓN COVALENTE(modificación enzimática mediata o minutos )

Adición o remoción de grupos fosfato sobre residuos de Serina, Treonina o Tirosina

específicos de la enzima.Quinasas de proteínas

familia de enzimas que catalizan reacciones de

fosforilación utilizan como dador del grupo fosfato al

ATP.Fosfatasas de

proteínas separan los grupos fosfatos de las enzimas fosforiladas

QUINASA DE

PROTEÍNAS

ATP ADP

ENZIMA

OH

ENZIMA

OPO3=

HPO4= H2O

FOSFATASA DE PROTEÍNAS

Otros grupos: adenilo, uridilo, metilo

Glucógeno fosforilasa

REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

INDUCCIÓN Y REPRESIÓN DE LA SÍNTESIS INDUCCIÓN Y REPRESIÓN DE LA SÍNTESIS ENZIMÁTICA ENZIMÁTICA A NIVEL GÉNICOA NIVEL GÉNICO

(modificación enzimática en horas o días)

INDUCCIÓN síntesis enzimática aumentada

REPRESIÓN síntesis enzimática disminuida

CONSECUENCIA cambios en la población total de sitios activos.

Una enzima puede responder a más de un tipo de regulación

Hígado: no inhibida por G-6-P

Músculo: inhibida por G-6-P