Estructura De Las Enzimas
Próxima SlideShare
Cargando en...5
×

¿Le gusta esto? Compártalo con su red

Compartir
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    ¿Está seguro?
    Tu mensaje aparecerá aquí
  • que buen trabajo
    ¿Está seguro?
    Tu mensaje aparecerá aquí
  • quisiera tener este trabajo
    ¿Está seguro?
    Tu mensaje aparecerá aquí
No Downloads

reproducciones

reproducciones totales
101,797
En SlideShare
101,013
De insertados
784
Número de insertados
10

Acciones

Compartido
Descargas
1,032
Comentarios
2
Me gusta
7

Insertados 784

http://luisfernandezotoya.blogspot.com 396
http://www.slideshare.net 264
http://luisfernandezotoya.blogspot.mx 60
http://moodle.www3.unicordoba.edu.co 47
http://luisfernandezotoya.blogspot.com.ar 9
http://luisfernandezotoya.blogspot.com.es 3
url_unknown 2
http://www.google.com.mx 1
http://www.google.com.pe 1
http://webcache.googleusercontent.com 1

Denunciar contenido

Marcada como inapropiada Marcar como inapropiada
Marcar como inapropiada

Seleccione la razón para marcar esta presentación como inapropiada.

Cancelar
    No notes for slide

Transcript

  • 1. Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) Tema 4 Enzimas 1
  • 2. Esquema del Tema •Catalizadores biológicos •Nociones de cinética química –Enzimas •Cinética de la catálisis –Ribozimas enzimática •Centro activo –Modelo cinético de Michaelis- Menten –Especificidad •Estado preestacionario –Complementariedad •Estado estacionario –Interacciones débiles •Ecuación de Michaelis-Menten •El estado de transición •Representaciones gráficas –Inhibición enzimática •Modelos del complejo •Inhibición irreversible enzima-sustrato •Inhibición reversible –Llave y cerradura •Análisis gráfico de la inhibición Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) –Ajuste inducido •Mecanismos moleculares de •Clases de enzimas regulación enzimática •Cofactores enzimáticos 2
  • 3. Catalizadores Biológicos • Catalizador: Ejemplos de reacciones catalizadas – Aumenta la velocidad de Anhidrasa reacción carbónica – No varía ΔG de la reacción – Facilita la reacción en condiciones no extremas – No se consume durante la • Convierte 6x105 moléculas por segundo reacción • 107 veces más rápida que sin enzima • Los catalizadores biológicos son: Proteasa – Casi siempre proteínas (enzimas) – Excepcionalmente RNA Péptido o Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) catalítico (ribozimas) proteína • 1011 veces más rápida • La especifidad depende de R1 3
  • 4. El Centro Activo • Las enzimas son específicas por sus Uracilo sustratos (parte del Sustrato) – Interacción precisa enzima- sustrato – Sitio de interacción: “centro activo” Treonina • Hendidura tridimensional • Zona pequeña de la enzima vo cti Serina • Propiedades especiales para o a tr la unión y catálisis del C en sustrato – Sustrato y centro activo Ribonucleasa tienen formas Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) complementarias – Interacción a través de enlaces débiles 4
  • 5. El Estado de Transición Explicación termodinámica • La reacción transcurre a través de un estado S S* P de transición (S*) – Intermedio entre S y P Estado de – Mayor energía que S transición S* Energía de activación • Barrera de energía de (No catali- activación zada) • La enzima facilita la (catalizada) formación de S* Sustrato (S) Energía libre – Reduce la energía de De activación reacción • Acelera la reacción Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) – S* es complementario Producto (P) con el centro activo Progreso de la reacción 5
  • 6. Modelos del Complejo Enzima-Sustrato • La llave y la cerradura (Fischer, 1890) Sustrato – Centro activo y sustrato son perfectamente complementarios Complejo ES • Reconocimiento molecular Enzima • Ajuste inducido Estado de (Koshland, 1958) transición – La unión del sustrato Sustrato induce un cambio en el centro activo que aumenta Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) la complementariedad • Reconocimiento molecular Complejo ES dinámico Enzima 6
  • 7. Clases de Enzimas • Oxidoreductasas • Liasas – Catalizan reacciones de – Catalizan la ruptura y oxidoreducción formación de enlaces • Deshidrogenasas, • Descarboxilasas, oxidasas, oxigenasas, deshidratasas, reductasas, peroxidasas desaminasas • Transferasas • Isomerasas – Catalizan transferencias de grupos – Catalizan reordenamientos • Fosfotransferasas moleculares • Transcarboxilasas, • Epimerasas, mutasas transaminasas, • Ligasas transmetilasas – Catalizan formaciones de • Hidrolasas enlace entre dos sustratos, – Catalizan la rotura de Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) con energía aportada por la enlaces por adición de agua hidrólisis de ATP • Esterasas, fosfatasas, peptidasas 7
  • 8. Cofactores Enzimáticos • Componentes no proteicos requeridos para la actividad de la enzima – Apoenzima + cofactor = holoenzima – Dos tipos • Iones metálicos – Mg2+, Zn2+, Cu2+, Mn2+, ... • Coenzimas – Moléculas orgánicas pequeñas, muchas son derivadas de las vitaminas Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) – Su carencia produce enfermedades 8
  • 9. Nociones de Cinética Química • Velocidad de reacción • En condiciones de equilibrio k1 A B k -1 Consumo Formación de A de B En el equilibrio v = 0 Velocidad Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) [B] Constante de velocidad [A] 9
  • 10. Nociones de Cinética Química • Reacciones sucesivas – La velocidad depende del paso más lento k1 k2 A B C B = Intermediario k Si k2 << k1, entonces B 2 C es el paso limitante de la reacción, y la velocidad depende sólo de k2 – Cuando la primera reacción es reversible, la llamamos preequilibrio k1 k2 A B C k -1 Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) Si k2 << k-1, entonces A y B pueden llegar virtualmente al equilibrio, y decimos que se alcanza un equilibrio rápido 10
  • 11. Cinética de la Catálisis Enzimática Preequilibrio Producto k1 k2 E+S k -1 ES E+P Complejo enzima-sustrato (intermediario) Fase de afinidad: unión Fase de catálisis: de S al centro activo de E y transformación de S en P y formación del complejo ES recuperación de E Es el paso limitante Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) Constante de disociación del complejo ES Constante catalítica (kcat) 11
  • 12. Modelo Cinético de Michaelis-Menten • Relaciona la velocidad de catálisis con la concentración de sustrato • Parte de los siguientes supuestos 1. P no se convierte en S – Es cierto cuando [P] es muy baja (al inicio de la reacción). Consideramos velocidades iniciales (V0) 2. k2< k-1 – Se alcanza el estado estacionario (velocidad de formación de ES igual a velocidad de descomposición de ES) – [ES] se considera constante Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) 3. [E] << [S] – [S] ≈ [S]inicial 12
  • 13. Estado Estacionario Concentración Equilibrio Estado estacionario: d [ES] / d t ≈ 0 [E] Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) Estado Tiempo Pre-estacionario 13
  • 14. Ecuación de Michaelis-Menten k1 k2 E+S k -1 ES E+P 1 Velocidad Inicial: 2 En el estado estacionario: Constante de Michaelis V0 alcanza el valor máximo cuando [ES]=[E]total Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) Ecuación de Michaelis (curva hiperbólica): 14
  • 15. Representación de la Ecuación de Michaelis • Se representan valores de velocidad inicial , V0 , para distintos valores de concentración inicial de sustrato [S]1, [S]2, etc • V0 aumenta al aumentar [S], hasta llegar a la saturación ([ES] ≈ [E]total,se alcanza Vmax) • KM representa la [S] para la cual se alcanza la mitad de la Vmax • Vmax es un valor asintótico (se alcanza para [S] = ∞ ). No se puede obtener de la representación hiperbólica Equilibrio [S]4 Velocidad de reacción [S]3 Producto [S]2 Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) [S]1 Tiempo Concentración de sustrato [S] 15
  • 16. Linealización de la Ecuación de Michaelis • Para determinar Vmax y KM con precisión la ecuación de Michaelis se transforma en una función lineal • Representación de Lineweaber-Burk (o de dobles inversos) Inverso Pendiente: 1/ V0 KM / Vmax 1/ Vmax Recta Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) Ordenada en Pendiente 1/ [S] el origen -1/ KM 16
  • 17. Significado de la KM • Dos significados – KM es la [S] para cual V0 = ½Vmax • Representa la [S] necesaria para que ocurra una catálisis significativa – Cuando k2 << k-1, KM ≈ KS (constante de disociación del complejo ES) ≈ • Representa la inversa de la afinidad de la enzima por el sustrato • KM Tiene unidades de concentración (M) • Para una enzima determinada Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) – KM varía según el sustrato y las condiciones (pH, temperatura, fuerza iónica, ...) 17
  • 18. Significado de Vmax y k2 (kcat) • Vmax revela el número de recambio de la enzima – Número de recambio = kcat • número de moléculas de sustrato convertidas en producto por unidad de tiempo y por cada molécula de enzima, en condiciones de saturación k1 k2 E+S k -1 ES E+P 1 / kcat es el tiempo necesario para la Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) Unidades Unidades: Unidades: conversión de una molécula : M s-1 M s-1 de sustrato en producto (un ciclo catalítico) 18
  • 19. Eficacia Catalítica (kcat / KM) • En condiciones fisiológicas las enzimas no se encuentran saturadas ([S] < KM) – En estas condiciones k [E] [S] [E]o [E] V = o cat o K +[S] M [S] despreciable vs KM k V = o cat [E ][S ] K M ! • Constante de velocidad para la interacción entre EyS Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) • Representa la eficacia catalítica de la enzima ! • Sirve para comparar la preferencia de una enzima por diferentes sustratos • Unidades: M-1s-1 19
  • 20. Inhibición Enzimática • Inhibición: Disminución de la actividad de una enzima por acción de un inhibidor – Irreversible • El inhibidor se une fuertementa a la enzima – Ejemplos: » La ampicilina: Modifica covalentemente una transpeptidasa responsable de la síntesis de la pared celular bacteriana » La aspirina: Modifica covalentemente una ciclooxigenasa que produce señales inflamatorias – Reversible Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) • El inhibidor se une a la enzima por enlaces débiles, y el complejo EI se encuentra en equilibrio con las formas libres 20
  • 21. Inhibición Reversible Competitiva Inhibidor Sustrato • El inhibidor se une a competitivo la enzima libre – Compite con el sustrato • Puede ser superada a [S] elevada. No afecta a la Vmax (ni a la kcat) • Afecta a la KM Sin inhibidor Velocidad de reacción – Aumenta (KM aparente > KM ) – Suelen ser moléculas similares al sustrato Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) o análogos del estado de transición [S] 21
  • 22. Inhibición Reversible No Competitiva Sustrato Inhibidor no competitivo • El inhibidor se une tanto al E y como al complejo ES – Se une en un sitio distinto del sitio activo • No se supera con [S] Sin inhibidor elevada Velocidad de reacción • Vmax disminuye – Vmax aparente < Vmax Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) • No afecta a La KM [S] 22
  • 23. Análisis Gráfico de la Inhibición Inhibición competitiva Inhibición no competitiva + Inhibidor + Inhibidor competitivo no competitivo Sin Sin inhibidor -1/Vmaxap 1/Vmax inhibidor -1/KM 1/Vmax -1/KMap -1/KM Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) 23
  • 24. Mecanismos Moleculares de Regulación Enzimática • Permiten la adaptación de la actividad a necesidades fisiológicas, estados del desarrollo o condiciones ambientales – Regulación temporal/espacial • Utilización de isoenzimas – Regulación lenta • Control de la disponibilidad y de la vida media de la enzima – Regulación rápida • Control alostérico • Modificación covalente Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) – Reversible – Irreversible 24
  • 25. Isoenzimas • Son distintas formas de una misma enzima – Enzimas homólogas presentes en un mismo organismo • Cada isoenzima en un tejido diferente o en un momento del desarrollo diferente • Catalizan la misma reacción, con pequeñas diferencias – Pequeñas diferencias en su secuencia » Diferencias en su estructura Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) » Distintos valores de KM y/o Vmax » Distintas propiedades reguladoras 25
  • 26. Vida Media y Disponibilidad de las Enzimas • Muchas enzimas presentan una vida media corta – En las células existe un recambio proteico constante – La concentración de las enzimas se encuentra regulada • A través de la regulación de su síntesis – Regulación de la transcripción y de la traducción • A través de la regulación de su degradación Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) – Mediada por ubiquitina y ejecutada por el proteasoma 26
  • 27. Enzimas Alostéricas • Contienen varios centros y varias subunidades V – Centros activos – Centro reguladores • Efecto alostérico – A través de cambios conformacionales [sustrato] • Efecto homotrópico – Entre centros equivalentes Estado R • Cooperatividad – Curvas sigmoides V – No siguen la cinética de Michaelis-Menten Estado T Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) • Efecto heterotrópico – De centros reguladores sobre centros activos sustrato 27
  • 28. Ejemplo de Enzima Alostérica Primer paso de la ruta de síntesis de nucleótidos de pirimidina Aspartato transcarbamilasa ATCasa Ruta de 9 pasos + Carbamilfosfato Aspartato N-carbamilaspartato Re tro n ció -in iv a t Ac hib i Producto final de la ruta ció ATP n Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) Purinas Producción energética Citidin trifosfato CTP 28
  • 29. Estructura de la ATCasa Estructura cuaternaria: dos trímeros catalíticos + tres dímeros reguladores Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) 29
  • 30. Regulación Alostérica de la ATCasa Mecanismo de inhibición: Mecanismos de cooperatividad Los inhibidores estabilizan y de activación: las formas de baja afinidad Los sustratos y los activadores (o formas T) estabilizan las formas de alta afinidad (o formas R) Estado T Estado R (menos activo) (más activo) Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) Favorecido por la unión del Favorecido por la unión de Inhibidor (CTP) los sustratos y del activador (ATP) 30
  • 31. Activación e Inhibición Alostérica Inhibición Activación Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) Menor actividad y curva menos Mayor actividad y curva más sensible a la concentración de sensible a la concentración de sustratos sustratos 31
  • 32. Modificación Covalente • Irreversible • Reversible – Activación por – Unión covalente de rotura proteolítica un grupo químico de precursores que altera las inactivos propiedades (zimógenos) catalíticas de la • Enzimas de la enzima digestión • Fosforilación- • Cascada de desfosforilación coagulación • Oxidación-reducción • Activación de • Acetilación- Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) caspasas en desacetilación apoptosis 32
  • 33. Cascada de la Coagulación Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) 33
  • 34. Regulación por Fosforilación Reversible • Fosforilación – Transferencia de grupo fosforilo desde el ATP a grupos –OH de Ser Thr o Tyr – Catalizada por proteínas quinasa – A menudo desencadenan efectos amplificados • Una sola quinasa activa centenares de otras enzimas. A su vez cada una de ellas activará centenares de otras enzimas, ... • Desfosforilación – Eliminación de grupo fosforilo de proteína Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) fosforilada – Catalizada por proteína fosfatasa 34
  • 35. Cascada de Fosforilación Reversible PKA phosphorylase phosphorylase kinase b kinase a P PP phosphorylase b phosphorylase a P PP glycogen n glycogen n-1 + glucose 1-P glucose-6-P Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) glucose glycolysis (liver) & TCA cycle (muscle) 35
  • 36. Regulación de rutas Metabólicas • Control a nivel de sustrato – La acumulación de producto inhibe la acción de la enzima Glucosa + ATP Hexoquinasa Glucosa-6-P + ADP Inhibición • Control por retroinhibición – El producto final de una ruta inhibe el primer paso de la ruta Bioquímica gD Tema 4 (UVEG) A B C D N Retroinhibición 36