Date post: | 23-Jan-2016 |
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ENZIMASBioquimica, CHEM 4220
Universidad Interamericana de PRRecinto de Bayamón
J. Roberto Ramirez Vivoni, Ph.D.Alberto L. Vivoni Alonso, Ph.D.
abril 2015
Características de enzimas
• Contienen un centro activo• Reducen energía de activación• Altamente específicas
¿Cómo funcionan las enzimas?
Asistidas por: • Cofactores: grupos inorgánicos o metales• Coenzimas: grupos orgánicos• Grupos prostéticos (fuertemente enlazados)• Activadores o efectores (alostéricos)
¿Como funcionan las enzimas?Efecto de enzima sobre la energía de activación:
Complejo enzima-sustrato
• E + S ES → EP E + P⇌ ⇌• Centro activo: bolsillo o ranura en superficie
donde se une el sustrato• La forma del centro activo complementa la
forma del sustrato• La enzima atrae y retiene el sustrato via
fuerzas no-covalentes débiles
Acción enzimática
Efecto enzimático
•Aplica tensión a un enlace para facilitar su rompimiento.
•Coloca dos reactivos cerca y en la orientación correcta.
•Modificael pH del microambiente alrededor del sustrato.
Relación entre concentración de sustrato y velocidad de reacción
Factores que afectan función enzimática
• Inhibidores (drogas y venenos)• Activadores o efectores alostéricos• Temperatura y pH• Concentración del sustrato
Efectos ambientales: Temperatura
Efectos ambientales: pH
Modelos de acción enzimática
• Llave-cerradur: proporciona una representación gráfica sencilla(Fischer)
• Acomodo-inducido: centro activo flexible que aproxim a la forma del sustrato. (Koshland, 1958)
Modelo de llave y cerradura
Acomodo-inducido
Nomenclatura de enzimas “asa”
•Nombre común se deriva del sustrato: urea → ureasa, lactosa→ lactasa
•Nombre por reacción: oxidación→ oxidasa, decarboxilación→ decarboxilasa
•Combinaciones: piruvatohidrogenasa•Nombres históricos: pepsina, quimotripsina,
tripsina, catalasa
Piruvato decarboxilasa
Clasificación de enzimas
1.Oxidoreductasas2.Transferasas3.Hidrolasas4.Liasas5.Isomerasas6.Ligasas
Oxidación y reducción
Oxidación• Pérdida de electrones• Adición de oxígeno• Eliminación de
hidrógeno
Reducción• Ganancia de electrones• Eliminacion de oxígeno• Adición de hidrógeno
Reducción de piruvato/Oxidación de lactato
NAD+ y NADH : nicotinamida adenina dinucleótido
Transferasas: catalizan transferencia de un grupo de una molécula a otra
Una transmetilasa
Hidrolasas: catalizan reacción de hidrólsis
• A-O-B + H2O → A-OH + HO-B
• A-N-B + H2O → A-NH + HO-B
Ejemplos :• Amilasas: hidrolizan amilosa• Lactasa: hidroliza lactosa• Lipasas: hidrolizan el ester de triglicéridos• Peptidasas: hidrolizan el enlace peptídico
Liasas: catalizan la adición a un enlace doble o eliminación de un grupo formando un enlace
doble
Ejemplo:
CO2 + H2O → H2CO3
Isomerasas: catalizan la isomerización de un isómero a otro
Ligasas: catalizan la condensación de dos moléculas
Identifique la clasificación:
• Alanilglicina más agua→ alanina y glicina• Glucosa y ATP → G6P más ADP• Malato → oxalacetato• Dihidroxiacetonafosfato→ gliceraldehido-3-
fosfato
Especificidad de enzimas
•Absoluta: cataliza reacción de un solo sustrato.•De grupo: cataliza procesos de moléculas
similares con el mismo grupo funcional.•De enlace: cataliza formación o rotura de un
enlace particular. •Estereoquímica: distingue entre un
estereoisómero de otro.
Especificidad de enzimas
•De enlace : cataliza formación o rotura de un enlace particular.
ejemplo: tripsina hidroliza enlace peptídico•Estereoquímica: distingue entre un
estereoisómero de otro. ejemplo: casi todas las enzimas poseen esta
especificidad, sacarosas D, AA-L
Cofactores
Entidades asociadas a las enzimas y que típicamente no se componen de aminoácidos
• grupos prostéticos• cofactores metálicos• coenzimas
Grupos prostéticos
• Grupo no-protéico fuertemente enlazado a una proteína que forma parte de su estructura cuaternaria. A la proteína con un grupo prostético se la llama “conjugada”.
• Ejemplos: Hemoglobina, glicoproteinas membránicas
Cofactores metálicos
• Generalmente, iones metálicos (Zn+2,Cu+1 ) asociados a una enzima para mantener la configuración del centro activo de forma correcta y así poder unir el sustrato.
• De no estar presente el ion metálico, la enzima pierde su función biológica.
Coenzimas
• Algunas enzimas requieren una unión temporera con una coenzima, generalmente via puentes de H. Las coenzimas sirven de transportadores de electrones o grupos químicos.
• Ej. NADH, FADH, CoA, ácidotetrafólico
Vitaminas
Sustancia requerida en la dieta en pequeñas cantidades que son utilizadas para generar coenzimas, ej. Niacina a nicotinamida dinucleótido
Vitaminas y coenzimas
NAD+ (Nicotinamida dinucleótido) y Niacina (Vitamina B3 o ácido nicotínico)
Métodos de control enzimático
•Enzimas alostéricas
•Inhibición por retroalimentación (un tipo de alosterismo)
•Zimógenos
Alosterismo: Positivo y negativo
Alosterísmo (modulación) positiva o activación alostérica
•Un ligando (modulador o “efector”) aumenta la atracción entre el sustrato y el centro activo.
Alosterísmo(modulación) negativa o inhibición alostérica
•Un ligando disminuye la afinidad por el sustrato en el centro activo.
Alosterismo positivo
Alosterismo negativo
Caso de hemoglobina (Hb)
•CO2 actua como modulador negativo en la función de Hb cargar oxígeno.
•CO2 reduce la afinidad de Hb para oxígeno.
Cinética del alosterismo
Inhibición por retroalimentación:
Zimógenos
• Precursor inactivo de una enzima. • Requiere un cambio bioquímico para formar la enzima
activa.
Ejemplosde zimógenos
Movimiento de zimógenos
Tipos de inhibición enzimática
•Reversibles: se asocian de forma no-covalente, igual que el sustrato natural
•Irreversibles: reaccionan con enzima y la modifican químicamente
•Competitivos: compiten con sustrato por el centro activo
•No-competitivos: Se asocian a otras partes de la enzima que no es el centro activo
Reacción vs. inhibición
HIV Proteasa con inhibidor Ritonavir