EnzimologiaGraSN

Vista previa del material en texto

Enzimología
Dra. Graciela Borioli - 2018
Química Biológica General
. proteicos (pocos RNA, ribozimas); PM:12.000-1.000.000.
. capacidad para producir una reacción específica
. aceleran órdenes de magnitud el acercamiento de una reacción al equilibrio, sin modificar la condición de equilibrio K
. Capacidad para catalizar muchas veces (reciclan); no se consumen ni alteran
 . Altamente selectivas, altamente reguladas
http://biomodel.uah.es/model1j/rna/ribozim.htm
Las enzimas son catalizadores biológicos eficientes y selectivos
2
E de activación = ΔG‡ = Gs‡ - Gs
ΔGº = - RT ln keq
keq = [P]/[S] = e - ΔGº /RT
Velocidad V = v [S‡] = kBT [S] e - G‡/RT 
		 	 h
[S‡] = [S] e - G‡/RT
Equilibrio
Cinética
Las enzimas disminuyen la energía de activación

3
Distribución de Boltzmann
Más moléculas pueden reaccionar
4
1) Efecto de Proximidad
Las enzimas acercan a los reactantes. unión de los sustratos en sitios activos
 incrementa su concentración efectiva
 favorece la formación del estado de transición
 acelera la velocidad de reacción
2) Grupos en orientación favorable para la reacción
3) Por estabilización del estado de transición.
El estado de transición es un arreglo inestable de átomos en el cual los enlaces químicos están en el proceso de ser formados o rotos.
Debido a la unión específica de las moléculas en estado de transición a las enzimas, el estado de transición es estabilizado (disminución de la energía de activación). La energía de unión (estado de transición- enzima) baja la energía del sistema.
Las enzimas aumentan la velocidad de reacción
La mayoría de las reacciones catalizadas por enzimas no ocurrirían en su ausencia dentro de un límite de tiempo razonable, excepto en condiciones extremas de presión, pH o temperatura.
Entre 1023 y 107 veces más rápidas
 Modelo Llave-cerradura, 1894
Las enzimas interaccionan débilmente con su sustrato
El sustrato (llave) encaja en la cerradura (sitio activo de la enzima)
	la enzima sufre un ligero cambio de conformación que mejora el ajuste
			la interacción ejerce fuerzas sobre el sustrato que facilitan su conversión a producto
			el ambiente (pH, agua, cargas) en el sitio activo facilita la conversión a producto
 Modelo de Ajuste Inducido
El sustrato y la enzima son flexibles
Al interaccionar modifican su estructura para encajar de manera óptima
Hay mayor grado de especificidad de sustrato
Daniel Koshland 1995
6
Las enzimas son específicas
Especificidad absoluta: cataliza sólo una reacción
Especificidad de grupo: cataliza reacciones cuyo sustrato es un grupo funcional (amino, fosfato, metilo)
Especificidad de enlace: cataliza formación o ruptura de un tipo particular (peptídico, fopsfodiéster, etc)
Estereoespecificidad: actúa sobre un tipo de isómero (estérico u óptico)
https://www.easybiologyclass.com/
Sitio activo
http://www.pdb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=3QY4
http://www.pdb.org/pdb/explore/jmol.do?structureId=3QY4&bionumber=1
El Sitio Activo es el centro catalítico de una enzima, el cual ocupa una parte relativamente pequeña del volumen total de la enzima.
Los sustratos se unen al sitio activo de las enzimas mediante interacciones débiles múltiples.
El Sitio Activo de una enzima es una entidad tridimensional que contiene la maquinaria, en forma de una composición específica de aminoácidos, encargada de catalizar una reacción.
Ejemplo: Lisozima
Superfamilias:
• Transferasas
– Transfieren grupos funcionales entre moléculas 
• Oxidoreductasas
– Transfieren electrones (reacciones RedOx)
• Hidrolasas
– Rompen enlaces agregando H2O
• Liasas
– Reacciones de ruptura de enlaces C-C, C-S, C-N y otros enlaces no peptídicos por otros medios distintos a la hidrólisis o la oxidación, generando dobles enlaces
• Isomerasas
– Rearreglos intramoleculares
• Ligasas
– Unen moléculas con nuevos enlaces
Nomenclatura de enzimas
Nomenclatura de enzimas
Las enzimas pueden clasificarse de acuerdo al sistema definido por el Comité de Nomenclatura de la Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular. 
EC 3,2,1,1
Tipo general
(hidrolasa)
subclase
(glicosidasa)
Sub-subclase
(hidroliza grupos =-glicosilo)
Tipo específico
(alfa amilasa)
By Ігор Пєтков - Own work based on:Kuettner, E.B.; Kettner, K.; Keim, A.; Kriegel, T.M.; Strater, N. (2010). Crystal structure of dimeric KlHxk1 in crystal form I., CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=67440228
10
Iones activadores 
(unidos 
débilmente)
Cofactores
Iones esenciales
Coenzimas
Iones metálicos 
de métaloenzimas 
(unidos fuertemente)
Cosustratos
(unidos 
débilmente)
Grupos prostéticos
(unidos
 fuertemente)
Cofactores
Metales
(metaloenzimas)
Facilitan unión y orientación del sustrato
Vuelven al sustrato más electrofílico o nucleofílico
Tipo más común de grupo prostético
		
Coenzimas
Pequeñas moléculas orgánicas
Importantes en las reacciones de transferencia de grupos funcionales (metilo-(folatos), acilo (CoA), oligosacáridos (dolicol), protones, etc. como aceptores o donores.
Funcionan como vehículo reciclable de sustratos desde su lugar de síntesis al de utilización. 
Son derivados frecuentemente de factores dietéticos (vitaminas) o metabolitos. Vitamina B
Coenzima
Piridoxal fosfato
Derivado de piridoxina
(Vit. B6)
Grupos prostéticos
Unión fuerte covalente o no covalente
Piridoxal fosfato
Flavina mononucleótido (FMN)
Flavina Adenina dinucleótido (FAD) 
Tiamina pirofosfato (TPP)
Biotina		
Aspartato aminotransferasa
Holoenzima: Enzima + grupo prostético
Apoenzima: porción proteica de la holoenzima
12
Grupo prostético hemo: Transporta O2 
Enzimas como moduladoras de la Bioquímica
	A		B		C		…..	N
			 X			
	AA	p. ej.: A: glucosa, N: lípidos, AA: glucógeno, X: glucosa 1P
Las cantidades y actividades de las enzimas rigen el destino metabólico de su entorno.
 
Enz. A		Enz. B		Enz. C		
Enz. A-X
A-polimerasa
Actividad enzimática
Actividad es la acción catalítica de una mide como el aumento de la velocidad de reacción bajo condiciones precisamente determinadas, comparando con la velocidad de reacción no catalizada. Actividad es independiente de volumen.
La velocidad de reacción se expresa como cambio de concentración por unidad de tiempo mol/L s-1
Una UNIDAD de actividad se define como la cantidad de enzima necesaria para transformar 1mmol de sustrato por minuto (sustrato en exceso) en condiciones óptimas. 60 x 106 U equivalen a un katal, la unidad del Sistema Internacional de Unidades para actividad catalítica.
Se utiliza también en combinación con otras unidades (U/mg de proteína o U/mL) para señalar, respectivamente, la actividad enzimática específica o la concentración de actividad enzimática.
Actividad específica
se incrementa a medida que progresa el esquema de purificación de la enzima porque se van eliminando las proteínas contaminantes.
Cinética enzimática: próxima clase
• Vitales para que ocurran reacciones químicas dentro de la célula (formación, ruptura y rearreglo de enlaces)
• El producto de reacción tiene función diferente a la del sustrato
Reacciones acopladas
Estereospecíficas (la mayoría actúa sobre uno de los esteroisómeros)
Distribución universal en todos los organismos vivientes, distinta composición en los tejidos y organelas
Alta espectificidad 
Funcionan bajo condicones suaves de T y pH
• Consecuencias:
Transforman energía y material en la célula
Reducen la barrera energética y ahorran energía
Confieren especificidad a células y tejidos
Participan en el control de los sistemas biológicos
Comunicación intra e intercellular
Homeostasis cellular 
Propiedades de las enzimas