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ENZIMAS En todo ser vivo se producen constantemente innumerables reacciones químicas. La velocidad y eficiencia con las cuales se realizan las transformaciones bioquímicas son notables. Si se pretende repetirlas en el laboratorio, se comprobaría que sólo ocurren si se suministra calor, o pH extremos, o grandes presiones, etc., recursos todos incompatibles con la subsistencia de las células. En las condiciones reinantes en el organismo, temperatura de 37°C, pH próximo a la neutralidad, presión constante, etc., la mayor parte de las reacciones transcurriría muy lentamente o no se produciría en absoluto. Pero en los seres vivos estas reacciones transcurren a gran velocidad gracias a las enzimas. Naturaleza química de las enzimas Su naturaleza es proteínica, sin embargo, se encontraron moléculas de ARN con actividad catalítica, las llamadas ribozimas. Algunas enzimas están constituidas sólo por aminoácidos, otras solo pueden realizar su función catalítica en asociación con otra molécula no proteica, de tamaño relativamente pequeño, denominado coenzima. Las coenzimas pueden estar firmemente unidas a la enzima por uniones covalentes u otro tipo de interacción fuerte, formando complejos difíciles de separar. Algunos autores prefieren llamar a estas grupos prostéticos y reservar el nombre coenzima para aquellas cuya asociación a la proteínas es mas laxa. HALOENZIMA = APOENZIMA + COENZIMA Enzima total proteína termolábil No proteínica. Termoestable Metaloenzimas En algunas enzimas la presencia de iones metálicos es indispensable para la acción catalítica Catálisis enzimática Durante el curso de la reacción la enzima se une efectivamente al o a los sustratos, formando un complejo transitorio. Las eventuales modificaciones de la molécula durante dicha unión son efímeras; la enzima aparece inalterada al final de la catálisis. El sitio activo es una agrupación de un número no muy grande de aminoácidos, distribuidos espacialmente de manera muy precisa, esta disposición se mantiene gracias a la contribución de las estructuras de la proteína. En la formación del sitio activo participan restos aminoacídicos situados a veces en posiciones distantes de la cadena polipeptídica que convergen en una zona restringida y se ubican en posiciones espaciales adecuadas gracias a los plegamientos y torsiones de la cadena. Modelo de llave – cerradura Existiría complementariedad estructural para el ensamble preciso. Esta hipótesis explica el caso de enzimas con muy estricta especificidad, pero exige una rigidez no compatible con conocimientos actuales sobre estructura molecular y conformación de macromoléculas Hipótesis de Koshland de adaptación o ajuste inducido, que considera a la enzima como una estructura dotada de plasticidad y flexibilidad. No se trata de un modelo rígido e inalterable, sino de una masa modificable en contacto con el sustrato, que se adapta a él, orientando los residuos esenciales en la posición óptima en el momento de formar el complejo ES. En este sentido, sólo el sustrato adecuado provoca en la enzima la disposición precisa de cadenas laterales necesaria para la catálisis. Cuando el sustrato se une a la enzima, induce cambios conformacionales en la molécula de ésta, y recién entonces se acomodan los grupos funcionales críticos para asegurar la ubicación más efectiva. Los seis grandes grupos de enzimas son: 1.Oxidorreductasas 2.Trasnferasas 3.Hidrolasas 4.Liasas 5.Isomerasas 6.Ligasas Oxidorreductasas: catalizan reacciones de oxidorreducción y están asociadas a coenzimas. Deshidrogenasas. El sustrato es donante de hidrógenos, que son aceptados por la coenzima. Oxidasas. Catalizan reacciones en las cuales el aceptor de hidrógeno es el oxígeno molecular, pero los átomos de oxígeno no aparecen en el producto oxidado. Peroxidasas. Enzimas que utilizan peróxido para oxidar al sustrato, el peróxido se convierte en agua. Oxigenasas. Incorporan oxígeno al sustrato. Transferasas: catalizan la transferencia de un grupo de átomos, como amina, carboxilo, carbonilo, metilo, acilo…. Desde un sustrato considerado donante, a otro compuesto aceptor. Hidrolasas: catalizan la ruptura de enlaces C-O, C-N, C-S y O-P por adición de agua. Liasas: catalizan la ruptura de uniones C-C, C-S y C-N (excluyendo uniones peptídicas) de la molécula de sustrato, por un proceso diferente a la hidrólisis. Isomerasas: interconvierten isómeros de cualquier tipo. Ligasas: catalizan la unión de dos moléculas. Actividad enzimática La actividad de una enzima puede determinarse midiendo la cantidad de producto formado, o de sustrato consumido, en un tiempo dado. Ecuación de Michaelis – Menten v: velocidad inicial S: concentración de sustrato Vmax: velocidad máxima Km: constante de Michaelis para el sustrato Factores que modifican la actividad enzimática Inhibidores Irreversibles: producen cambios permanentes en la molécula de enzima, con deterioro definitivo de su capacidad catalítica. Un inhibidor irreversible forma un enlace covalente con el grupo R de un aminoácido que puede estar cerca o lejos del sitio activo. El efecto del inhibidor irreversible cambia la forma de la enzima, lo que impide que el sustrato entre al sitio activo. A diferencia de otros inhibidores, un inhibidor irreversible no puede eliminarse, lo que resulta en una pérdida de actividad enzimática. Antibióticos e insecticidas. Reversible competitiva: el inhibidor presenta similitud estructural con el sustrato y ambos compiten por el sitio activo de la enzima. Aunque hay otros que no tienen similitud estructural con el sitio activo pero igualmente lo ocupan. Reversible no competitiva: el inhibidor se ubica en un lugar diferente al sitio activo, pero cambia la forma del sitio activo.
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