Unidad 2 enzimas diapos

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UNIVERSIDAD DE CARABOBO
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD
ESCUELA DE MEDICINA
DEPARTAMENTO DE BIOQUIMICA
ENZIMASENZIMAS
Área de la química que tiene 
relación con la rapidez o velocidad 
con que ocurre una reacción 
química.química.
Energía cinética
VELOCIDAD DE 
REACCIÓN
VELOCIDAD DE REACCIÓNVELOCIDAD DE REACCIÓN
Cambio en la concentración de reactante o producto por unidad de 
tiempo. Viene expresada como M.s -1 (M/s)”
V = - Δ[R] V = Δ[P]o
Reactivos o Reactante
V = - Δ[R]
Δt
V = Δ[P]
Δt
o
Producto
[Producto][Reactivos]
A medida que se consumen las moléculas de reactantes, disminuye la velocidad.
Matemáticamente se puede expresar:
V = - d[R]
dt
V = d[P]
dt
o
Matemáticamente se puede expresar:
K (Constante de velocidad). Proporciona
una medida directa de la rapidez con la que
se produce la reacción
V α [R] → V = k[R] 
Tipos De Reacciones QuímicasTipos De Reacciones Químicas
1. Reacciones De Orden 
Cero.Cero.
V = k [R]0 → V = k
La velocidad de reacción es 
independiente de la [R]
v
e
lo
c
id
a
d
concentración
Tipos De Reacciones QuímicasTipos De Reacciones Químicas
2. Reacciones De Primer 2. Reacciones De Primer 
Orden.Orden.
La velocidad de la reacción es 
proporcional a la primera potencia del 
reactante. ve
lo
c
id
a
d
concentración
V α [R] 1 → V = k [R] 1
TEORÍA DE LAS COLISIONES:TEORÍA DE LAS COLISIONES:
La teoría cinética molecular establece 
que las moléculas de los gases chocan 
frecuentemente unas con otras.
V α nº colisiones
s
Dependencia de la 
reacción con la [R]
Las reacciones químicas ocurren Las reacciones químicas ocurren 
como resultado de los como resultado de los choques entre entre 
moléculas de los reactivosmoléculas de los reactivos
“Para que haya una reacción química, las moléculas 
que chocan deben tener una energía cinética total de 
gran magnitud que las conlleve a superar la barrera 
Teoría De Colisiones
Energía cinética > ENERGÍA ACTIVACIÓN
gran magnitud que las conlleve a superar la barrera 
energética que les impida fraccionarse”
Energía De Activación:Energía De Activación:
Mínima cantidad de energía que 
Estado De Transición Y Velocidad De La Estado De Transición Y Velocidad De La 
ReacciónReacción
S P
Mínima cantidad de energía que 
deben adquirir las moléculas 
para alcanzar el estado de 
transición.
Estado de Transición:Estado de Transición:
Momento molecular fugaz. 
Reordenamiento de cargas, 
uniones inestables, etc.
�� Compuesto químico
que REDUCE la energía
CATALIZADORCATALIZADOR
que REDUCE la energía
de activación,
ACELERANDO la
velocidad de la
reacción.NOTA: NOTA: NONO tienen efecto alguno tienen efecto alguno 
sobre la constante de equilibriosobre la constante de equilibrio
Los catalizadores reducen la energía de
activación forzando a las moléculas de
reactantes a un estado intermediario que se
parezca al estado de transición pero de
MENOR ENERGÍA
Los catalizadores pueden unir
dos moléculas de reactantes
en la orientación mutua
adecuada aumentando su
reactividad.
MENOR ENERGÍA
ORGÁNICO INORGÁNICO
Proteínas Globulares. Se 
desnaturalizan
Ácidos, bases o metales 
estables
Alta especificidad de 
sustrato y de reacción
Baja especificidad
sustrato y de reacción
Alta velocidad de 
catálisis
Baja velocidad de 
Catálisis
Sujetas a Inhibición No se inhiben
Son regulables No son regulables
EnzimasEnzimas
Son proteínas que aceleran la
velocidad de las reaccione biológicas.
(CTALIZADORES)
Concepto.
f(CTALIZADORES)
� Mantienen su configuración una vez 
realizada la reacción.
� Pueden ser regulables.
� Actúan en secuencias organizadas : 
Sistemas multienzimáticos.
f
f
� Disminuyen la energía de activación.
� Poseen alta especificidad.
� No alteran el equilibrio de la reacción
Características Generales
EEnzimasnzimas
Intracelulares
LOCALIZACIÓNLOCALIZACIÓN
Extracelulares
� Enzimas digestivas.
� Enzimas que participan en la
coagulación (plasma).
� Otras enzimas presentes en
diferentes fluidos y secreciones.
EEnzimasnzimas
Sitio activo
� .- Lugar de unión de la enzima al sustrato.
� .- Puede poseen mas de un sitio activo.
� .- Determina la especificidad enzimática.
1. Modelo llave cerradura
Modelo de interacción enzima-
sustrato
� propuesto por Emil Fisher en 1894.
� Rigidez del sitio catalítico; Sustrato se adapta de manera exacta.
Modelo de interacción enzima-
sustrato
1. Modelo Ajuste Inducido
� Propuesto por Daniel Koshland.
� El sustrato induce un cambio conformacional en la enzima y viceversa.
� La enzima y el sustrato sufren una distorsión al unirse.
Enzimas. Enzimas. 
“ son moléculas que contribuyen con
la actividad catalítica de la enzima”
FUNCIONES DE LOS 
COFACTORES
� Estabilizan la estructura tridimensional de 
la enzima.
� Facilitan la interacción E-S.
� Participa como segundo sustrato.
� Pueden ser de 2 tipos: Orgánicos e 
Inorgánicos
Cofactores OrgánicosCofactores Orgánicos
Se denominan Coenzimas. Son
derivados de las vitaminas. Se
unen de manera covalente a la
Enzimas. Enzimas. 
Apoenzima + Grupo Prostético = Holoenzima
Apoenzima: Parte proteica de la
holoenzima
Grupo Prostético: molécula unida
covalentemente a la enzima
unen de manera covalente a la
enzima.
Cofactores InorgánicosCofactores Inorgánicos
Suelen ser algunos metales: hierro,
magnesio, manganeso, etc. Se unen de
Enzimas. Enzimas. 
magnesio, manganeso, etc. Se unen de
manera no covalente a la enzima.
Las enzimas que los presentan Se
denominan metaloproteinas.
Estudia la velocidad de las reacciones químicas que son catalizadas por 
las enzimas. 
[Sustrato]Factor clave que afecta la 
velocidad de la Rx
Para evaluar la catálisis se mide velocidad inicial 
(Vo) cuando la [sustrato] > [enzima]
Hipérbola Rectangular 
Característica
• A [sustrato], muy bajas, la • A [sustrato], muy bajas, la 
Rx es de primer orden, 
Vo= K[S]
• A [sustrato], muy altas, Vo 
tiene una Vmáx, y la Rx es de 
orden cero,
Vo= K
Expresión matemática de la 
hipérbola rectangular:
ECUACIÓN DE MICHAELIS-
MENTENMENTEN
Vo = Vmáx[S]
Km + [S]
Nota: esta ecuación no hace 
NINGUNA consideración sobre 
el mecanismo de la Rx 
enzimática
Ecuación De Michaelis- Menten
Vo = Vmáx[S]
Km + [S]
Vmáx 
Velocidad inicial máxima de la reacción
catalizada por una enzima y es el valor límite al
que se aproxima Vo cuando la [S] → ∞
Km
Constante de Michaelis. Es igual al valor de [S]
en que Vo = ½ V máx. Se suele asociar con la
AFINIDAD de la enzima por el sustrato. A
menor Km mayor afinidad.
• [sustrato] < Km, la Vo 
depende de la [S]
Ecuación De Michaelis- Menten
depende de la [S]
• [sustrato] > Km, la Vo se 
hace máxima (Vmáx)
• [sustrato] = Km, la 
Vo = ½ Vmáx
Linealización de la Ecuación de Michaelis 
- Menten
Ecuación De Lineweaver-Burk
1 = Km . 1 + 1 _
Vo Vmáx[S] Vmáx
Y = mx + b
Ecuación de una línea recta
Inhibición Reversible Competitiva:
� El inhibidor se une al sitio activo de
la enzima.
� Inhibidor molecularmente similar al
sustrato.
� Se forma el complejo EI
� El efecto inhibitorio se revierte
aumentando la [sustrato]
Inhibición Reversible Competitiva:
El valor de El valor de Km Km aumenta pero la aumenta pero la VmáxVmáx es la mismaes la misma
� El inhibidor NO se une al
sitio activo de la enzima,
sino a un sitio diferente.
Inhibición Reversible NO Competitiva:
sino a un sitio diferente.
� Inhibidor molecularmente
diferente al sustrato.
� Se forma el complejo EI y
EIS
Inhibición Reversible NO Competitiva:
El valor de Km no se modifica, mientras que la El valor de Km no se modifica, mientras que la VmaxVmax
disminuye.disminuye.
� El inhibidor se combina de forma
covalente con la enzimas y la inactiva.
Inhibición Ireversible
� Se combinan con grupos funcionales del sitio 
activo produciendo inactividad.
Iones metales pesados (Pb, Hg)Iones metales pesados (Pb, Hg)
YodactamidaYodactamida
InsecticidasInsecticidas
REDUCEN LAACTIVIDAD REDUCEN LA ACTIVIDAD 
ENZIMÁTICAENZIMÁTICA
“Conjunto de enzimas que actúan en secuencia catalizando Reacciones 
consecutivas de una ruta metabólica”
Tipos:
2) No disociados o complejos:1) Disociados o simples: 2) No disociados o complejos:
Enzimas asociadas físicamente
1) Disociados o simples:
Enzimas separadas físicamente.
3) Asociados a estructuras supramoleculares:
Enzimas no unidas entre sí
físicamente pero localizadas en
la misma estructura ej. Cadena
transportadora de electrones
Características Generales:
� La velocidad de cada reaccion viene determinada por la [S] y [E] individual
� Cada enzima tiene su propio Km y su propia Vmáx
� La velocidad de cada reaccion viene determinada por la [S] y [E] individual
� Existe por lo menos una enzima reguladora o alostérica
� Presentan alto grado de organización
� Los intermediarios deben difundir distancias cortas entre una enzima y otra.
� La velocidad de cada secuencia es ajustada minuto a minuto
Regulación de la actividad enzimática (a corto Regulación de la actividad enzimática (a corto 
plazo):plazo):
enzima
Grupo 
Fosfato 1) Disponibilidad De Sustrato.
sustrato
enzima
Grupo 
Fosfato
Interconversión reversible entre sus 
formas activas e inactivas:
a) a) FosforilaciónFosforilación y y desfosforilacióndesfosforilación de de 
residuos.residuos.
b) Metilación, acetilación y la b) Metilación, acetilación y la 
nucleotidilaciónnucleotidilación
FosforilaciónFosforilación y y 
desfosforilacióndesfosforilación de de 
residuos.residuos.
Regulación de la actividad enzimática (a corto Regulación de la actividad enzimática (a corto 
plazo):plazo):
2) Modificación Covalente.
Interconversión Irreversible entre sus 
formas activas e inactivas:
a) Ruptura proteolítica de a) Ruptura proteolítica de 
zimogenoszimogenos o o proenzimasproenzimasformas activas e inactivas: zimogenoszimogenos o o proenzimasproenzimas
3) Regulación Alostérica:
Regulación producida por efectores 
Regulación de la actividad enzimática (a corto Regulación de la actividad enzimática (a corto 
plazo):plazo):
Regulación producida por efectores 
alostéricos de PM bajo
1) Control Genético:
Regulación de la actividad enzimática (a Largo Regulación de la actividad enzimática (a Largo 
plazo):plazo):
Procesos genéticos y moleculares de Procesos genéticos y moleculares de 
Inducción Inducción ↔↔ RepresiónRepresión
ALOSTERISMO. Cambios 
conformacionales y funcionales 
de la enzima por fijación de una 
molécula en un sitio de la 
superficie de la enzima
ENZIMAS ALOSTERICAS. Son 
proteínas que funcionan a través de la 
unión reversible, no covalente, de 
compuestos reguladores denominados 
reguladores alostéricos.
superficie de la enzima
� Poseen múltiples subunidades y 
varios sitios reguladores
� Controlan la velocidad de una 
ruta metabólica
Los moduladores alostéricos pueden ser: Activadores o Inhibidores.
Cuando el propio sustrato es un
modulador, éste se denomina
modulador HOMOtrópico
Cuando una molécula diferente del
sustrato es un modulador, éste se
denomina modulador HETEROtrópico
Propiedades
SITIO ALOSTÉRICO
Mecanismo de 
RETROINHIBICIÓN
Cinética Enzimática En Reacciones Catalizadas Por Enzimas 
Alostéricas
Enzimas Homotrópicas
Curva de saturación sigmoidea
No siguen la relación 
hiperbólica de la Ecuación de 
Michaelis-Menten
Pequeños cambios en la 
[Modulador] se pueden 
asociar a grandes rasgos en la 
actividad
Enzimas Heterotrópicas
Es difícil generalizar sobre una 
forma característica
Cinética Enzimática En Reacciones Catalizadas Por Enzimas 
Alostéricas
forma característica
Un activador puede hacer que 
la curva sea más próxima a un 
hipérbola
Un inhibidor puede producir 
una curva de saturación 
sigmoidea
“Enzimas que difieren estructuralmente entre sí pero posen la 
misma actividad catalítica”
Características Generales:
� Son codificadas por genes distintos pero estructuralmente
relacionados.
� Tiene valores de pH y punto isoeléctrico distintos
� Poseen diferencias en la composición y secuenciación de
Aminoácidos.
� Sus valores de Km y Vmáx son distintos.
1) Efecto de la temperatura
2) Efecto del pH
3) Efecto de la [E]
4) Efecto de la [S]
2) Efecto del pH
1)1) Efecto De La Concentración De Efecto De La Concentración De 
Enzima [E] Enzima [E] 
v
e
lo
c
id
a
d
Concentración 
[E]
La velocidad inicial de una 
Reacción enzimática siempre es 
proporcional a la [E]
2) Efecto De La Concentración De 
Sustrato [S] 
La Vo es proporcional a laLa Vo es proporcional a la
concentración de sustrato,
hasta llegar a una Vmax
(enzima saturada)
3) Efecto De La
Temperatura
Temperatura 
óptima
La La VoVo se incrementa con el se incrementa con el 
aumento de temperatura.aumento de temperatura.
v
e
lo
c
id
a
d
temperatura
óptima
Coeficiente de 
temperatura o Q10: es el 
factor mediante el que se 
aumenta la velocidad de un 
proceso biológico para un 
incremento de temperatura de 
10ºC
4) Efecto Del Ph
pH óptimo
v
e
lo
c
id
a
d
pH
pH óptimo
El pH afecta el estado iónico 
del sitio activo. Igualmente 
puede conducir a la 
desnaturalización de la enzima
� Variación de entropía
ENZIMAS. FACTORES FÍSICOS Y TERMODINÁMICOS ENZIMAS. FACTORES FÍSICOS Y TERMODINÁMICOS 
QUE DESFAVORECEN UNA REACCION:QUE DESFAVORECEN UNA REACCION:
� Capa de solvatación
� Distorsión de los sustratos.
� Alineamiento inadecuado de los grupos
funcionales.
Barreras superadas 
por la ENERGÍA DE 
FIJACIÓN
ENERGIAENERGIA DEDE
FIJACIONFIJACION::
Interacciones no
covalentes en el
estado de transición
que liberan cierta
cantidad de energía
libre, la cual es
importante para
disminuir la energía
de activación
ENZIMAS. Factores Que Contribuyen A La ENZIMAS. Factores Que Contribuyen A La 
Actividad Catalítica:Actividad Catalítica:
1. Proximidad, Orientación Y Tensión Del Sustrato En Relación Al 
Grupo Catalítico:
La tensión generada ayuda a 
llevar al complejo ES al estado 
de transición
ORIENTACION Desfavorable Desfavorable Favorable
PROXIMIDAD Desfavorable Favorable Favorable
2. Distorsión Del Enlace Susceptible Del Sustrato Por Ajuste 
Inducido De La Enzima.
ENZIMAS. Factores Que Contribuyen A La ENZIMAS. Factores Que Contribuyen A La 
Actividad Catalítica:Actividad Catalítica:
Enzimas Líticas: Las enzimas unen al
sustrato en una conformación
desfavorable para el enlace,
debilitándolo y haciéndolo mas
vulnerable a la ruptura.
Según Su Composición Química:Según Su Composición Química:
• SIMPLES • CONJUGADAS
Por si solas tienen efecto 
catalítico
Requieren de un componente 
químico adicional llamado COFACTOR
Según La Según La RxRx Que Catalizan:Que Catalizan:
1. Oxidorreductasas. Catalizan reacciones de oxido reducción 
de todo tipode todo tipo
1. Oxidasas.
2. Deshidrogenasas
3. Oxigenasas
4. Peroxidasas
5. Catalasas
Tipos de Tipos de oxidoreductsasoxidoreductsas
OxidorreductasasOxidorreductasas::
1.- Oxidasas. Transfieren electrones de la molécula donadora al O2
AH2 + ½O2 → A(ox) + H2OAH2 + ½O2 → A(ox) + H2O
2.- Deshidrogenasas. Transfieren electrones de un sustrato a otro
AH2 + NAD+ → A (ox) + NADH + H+ 
3.- Oxigenasas. Catalizan la incorporación de 2 átomos de oxígeno
a un sustrato libre
OxidorreductasasOxidorreductasas::
4.- Peroxidasas. Reducen los peróxidos, usando varios aceptores de 
electrones 
H2O2 + AH2 → 2H2O + A
A + O2 AO2→
5.- Catalasas: Utilizan el peróxido de hidrógeno como donador y aceptor 
de electrones
H2O2 + H2O2 → 2H2O + O2
OxidorreductasasOxidorreductasas::
H2O2 + H2O2 → 2H2O + O2
2.- Transferasas. Catalizan la transferencia de un grupo de 
átomos intacto de una molécula donadora a un aceptor
•Transaldolasas
• Transcetolasas
• Aciltransferasas
• Metiltransferasas
•Fosfomutasas
•Kinasas
• Aminotransferasas
3.- Hidrolasas: Catalizan el rompimiento hidrolítico de enlaces 
mediante la adición de agua
• Esterasas
• Glucosidasas• Peptidasas
• Fosfatasas
•Thiolasas
•Fosfolipasas
Desaminasas: Catalizan la desaminación de un 
sustrato con la participación del agua
H2N – C – NH2 + H2O → 2NH3 + CO2
=
 O
Urea Ureasa
4.- Liasas: Catalizan reacciones en las que se eliminan grupos 
para formar un doble enlace o se añaden a un doble enlace
• Descarboxilasas.
• Aldolasas
• cetolasas
• Hidratasa
Deshidratasas: Catalizan la 
deshidratación de un sustrato
5.- Isomerasas: Catalizan varios tipos de reordenamientos 
intramoleculares
Epimerasas o racemasas: Catalizan
cambios de localización de grupos
alrededor de un carbono asimétrico
Mutasas: Catalizan transferencias 
intramoleculares de grupos
2- fosfoglicerato ↔ 3-fosfoglicerato
↔
6.- Ligasas. Catalizan la formación de un enlace entre dos 
moléculas de sustrato
• Sintetasas • Carboxilasas: Catalizan la síntesis de un• Sintetasas • Carboxilasas: Catalizan la síntesis de un
compuesto a partir de la condensación de un sustrato
con CO2
+ ATP + CO2 → + ADP + Pi
Citrato Oxaloacetato