1. ENZIMAS

2. Las enzimas son proteínas



Catalizan reacciones químicas necesarias
para la sobrevivencia celular
Sin las enzimas los procesos biológicos
serían tan lentos que las células no podrían
existir.
Las enzimas pueden actuar dentro de la
célula , fuera de ésta, y en el tubo de ensayo.
E + S ES EP  E + P
E
E
E
E

3. La enzima disminuye la energía de
activación
Sin enzima
Con enzima
• La Ea de la hidrólisis de la urea
baja de 30 a 11 kcal/mol con la
acción de las enzimas, acelerando
la reacción 1014 x
E+S
E+P
Tiempo de la reacción
• El aumento de temperatura
necesario para producir la reacción
no catalizada seria de 529ºC

4. Enzima - Catalizador



Tanto la enzima como el catalizador
aceleran la velocidad de una reacción
química.
Una enzima puede transformar 1000
moléculas de sustrato/ segundo
Las enzimas tienen 3 propiedades que los
catalizadores NO tienen
•
•
•
Especificidad por el sustrato
Se inactivan por desnaturación
Pueden ser reguladas

5. 
Las enzimas se unen a los reactivos
(sustratos) reduciendo la energía de
activación

Cada enzima tiene una forma única
con un sitio o centro activo en el que
se une al sustrato

Después de la reacción, enzimas y
productos se separan.

Las moléculas enzimáticas no han
cambiado después de participar en la
reacción

6. Las enzimas cumplen su papel catalítico gracias a:
• Fijación estereoquímicamente complementaria
del substrato
• Transformación catalítica del mismo
En ambas funciones participan:
• Cadenas laterales de los aminoácidos
• Grupos o moléculas no proteicas:
 Grupos prostéticos
 Iones metálicos
 Cofactores

7. Enzima
Sustrato
Sitio activo

8. La unión del sustrato es muy
específica

Complementariedad geométrica

Complementariedad
iónicas

Modelos:



de
Encaje inducido
Llave – cerradura.
Estado de transición
cargas,
uniones

9. Clasificación y nomenclatura
Grupo 1: Oxidorreductasas
Catalizan reacciones de oxidorreducción, en que átomos de
oxigeno ó hidrogeno son trasladados entre moléculas:
Ared + Box
Aox + Bred
AH2 + B
A + BH2
En las reacciones redox, siempre tienen que estar presentes a
la vez el aceptor y el dador electrónico.

10. Clasificación y nomenclatura
Grupo 1: Oxidorreductasas
Nombre: Dador:Aceptor oxidorreductasa
β-D-Glucosa : O2 1-oxidorreductasa
Dador
EC 1.1.3.4
Aceptor
Nombre común:
Glucosa oxidasa

11. Clasificación y nomenclatura
Grupo 1: Oxidorreductasas
Nomenclatura del subgrupo en oxidorreductasas:
EC 1.1.x EC 1.2.x EC 1.3.x EC 1.4.x EC 1.5.x EC 1.6.x etc.
Deshidrogenasas
Oxidasas
Peroxidasas
Oxigenasas
Hidroxilasas
Reductasas
Aplicaciones: Ensayos de diagnostico clínico (glucosa oxidasa y colesterol oxidasa
Deslignificación ó Bioblanqueamiento

12. Clasificación y nomenclatura
Grupo 2: Transferasas
Catalizan reacciones de transferencia de átomos ó
grupo de átomos entre moléculas:
A-X + B
A + B-X
Dador: Aceptor Grupo transferido - transferasa
ATP: D-Hexosa Fosfotransferasa
Nombre común: hexokinasa
EC 2.7.1.1

13. Clasificación y nomenclatura
Grupo 2: Transferasas
Clasificación de subgrupo de las transferasas:
EC 2.1.x
EC 2.2.x
EC 2.3.x
EC 2.4.x
EC 2.5.x
EC 2.6.x
EC 2.7.x
EC 2.8.x
EC 2.9.x
-
Grupos monocarbonados
Grupos aldehido o ceto
Aciltransferasas
Glicosiltransferasas
Alquil- o Ariltransferasas
Grupos nitrogenados
Grupos fosfato
Grupos sulfato
Grupos selenio
Aplicaciones: Síntesis de oligosacáridos

14. Clasificación y nomenclatura
Grupo 3: Hidrolasas
Catalizan reacciones de hidrólisis y también su reverso. Son
las más comunes en el dominio de la tecnología enzimática:
A-B + H2O
A-OH + H-B
No se suelen utilizar nombres sistemáticos en las
hidrolasas. Muchas de ellas conservan el nombre
Primitivo. Ejemplo: Quimosina EC 3.4.23.4.

15. Clasificación y nomenclatura
Grupo 3: Hidrolasas
Clasificación de las hidrolasas:
3.1.-.3.2.-.3.3.-.3.4.-.3.5.-.etc.
Esterasas (carboxilesterasas, fosfoesterasas, sulfoesterasas)
Glicosidasas
Éter hidrolasas
Péptido hidrolasas
Acil anhídrido hidrolasas
Aplicaciones: Lipasas → Síntesis de tensioactivos
Proteasas → Fabrico de quesos
Glicosidasas → Clarificación de jugos; liberación de aromas en los
vinos; aplicaciones textiles

16. Clasificación y nomenclatura
Grupo 3: Hidrolasas
Caso particular ⇒ Péptido hidrolasas: clasificación común (no
sistemática)
I. Según la situación del enlace atacado:
- Exopeptidasas (extremos de la cadena) (Peptidasas)
- Endopeptidasas (interior de la cadena) (Proteinasas)
II. Según el mecanismo catalítico:
- Serin proteinasas
- Tiol proteinasas
- Aspartil proteinasas
- Metaloproteinasas

17. Clasificación y nomenclatura
Grupo 4: Liasas
Catalizan reacciones reversibles de remoción de grupo de
átomos del sustrato (este grupo no incluye las hidrolasas):
A-B
Ejemplo
Nombre sistemático:
Histidina amonio-liasa (EC 4.3.1.3)
Nombre común:
Histidasa
A+B

18. Clasificación y nomenclatura
Grupo 4: Liasas
Clasificación de las liasas:
4.1.x - Actúan sobre enlaces C-C
4.2.x - Actúan sobre enlaces C-O
4.3.x - Actúan sobre enlaces C-N
4.4.x - Actúan sobre enlaces C-S
4.5.x - Actúan sobre enlaces C-Haluro (S-, Cl-, Br-, I- At-)
4.6.x - Actúan sobre enlaces P-O
4.99.x - Otras liases
Aplicaciones: Pectato liasa – Remueve los compuestos indeseables (ceras,
pectinas, proteínas) en fibras en la industria textil – “bioscouring”

19. Clasificación y nomenclatura
Grupo 5: Isomerasas
Catalizan reacciones de isomerización moleculares
A
Ejemplo:
Glucosa isomerasa (EC 5.3.1.5)
B

20. Clasificación y nomenclatura
Grupo 5: Isomerasas
Clasificación de las isomerasas:
5.1.x - Rasemasas y Epimerasas
5.2.x - cis-Trans-Isomerasas
5.3.x - Oxidoreductasas Intramolecular
5.4.x - Transferasas Intramoleculares (mutases)
5.5.x - Liasas Intramoleculares
5.99.x - Otras Isomerasas

21. Clasificación y nomenclatura
Grupo 6: Ligasas
Catalizan la unión de dos grupos químicos a expensas
de la hidrólisis de un nucleótido trifosfato (ATP, GTP, etc.).
A + B + ATP
A-B + ADP + Pi
Ejemplo: Glutationa sintasa (EC 6.2.2.3)
Nombre sistémico:
G-L-glutamilo-L-cisteina:glicina ligase

22. Clasificación y nomenclatura
Grupo 6: Ligasas
Clasificación de las ligasas:
6.1.x
6.2.x
6.3.x
6.4.x
6.5.x
6.6.x
- Forman enlaces C-O
- Forman enlaces C-S
- Forman enlaces C-N
- Forman enlaces C-C
- Forman enlaces ésteres fosfóricos
- Actúan sobre enlaces N-metal

23. Definición Actividad Enzimática


Es el número de moles de sustrato que
reaccionan para formar producto, por mol de
enzima y por unidad de tiempo. Esto supone
que la enzima está plenamente saturada con
sustrato y por tanto que la reacción se efectúa
con su máxima rapidez
El índice de recambio muestra la eficiencia
impresionante de la catálisis enzimática

24.  A fin de normalizar la medición de la actividad, se ocupa el valor de
la velocidad inicial de reacción, donde eses factores son
despreciables. Así,
a = vt →0
 dp 
 ds 
=   = − 
 dt t →0
 dt t →0
 Esta velocidad inicial no se espera que sea observada en un
proceso enzimático donde, debido a los elevados tiempos de
operación, es razonable suponer que esos factores ejercerán su
influencia.

25. Efecto del pH en la ENZIMA
Cada enzima tiene un pH óptimo para su actividad
El pH afecta las interacciones iónicas

26. Efecto del pH
1. Sobre la fijación del substrato al centro activo:
- Grupos disociables de la enzima
- Grupos disociables del substrato
2. Sobre la transformación catalítica del substrato
3. Sobre la estructura de la proteína enzimática

27. En el efecto de la temperatura hay dos componentes:
1. Aceleración de la reacción según la ecuación
de Arrhenius
k = A exp (-Ea/RT)
2. Desnaturalización térmica de la proteína

28. Coenzimas
 Las
coenzimas son pequeñas moléculas
orgánicas, que se unen a la enzima.
 Las coenzimas colaboran en la reacción
enzimática recibiendo transitoriamente
algún grupo químico: H+ , OH, CH3 .
 La
enzima sin la coenzima recibe el nombre
de APOENZIMA

29. El NAD es una coenzima aceptora de H
Sustrato
oxidado

30. Algunas enzimas requieren metales
para mejorar su actividad

31. Isoenzimas o Isozimas







Son formas moleculares diferentes de una
misma enzima
Catalizan la misma reacción
Ejemplo: Lactato deshidrogenasa
Lactato + NAD ==== Piruvato + NADH
M4, M3H1, M2H2, M1H3 y H4
Se diferencian por su movilidad electroforética
Usadas en clínica: sueros normales y sueros
con alguna patología

32.  Así esta actividad corresponde al máximo potencial
catalítico que las enzimas poseen para un determinado
conjunto de condiciones ambientales. Luego, estas
deben ser consideradas en las expresiones matemáticas
representativas del proceso enzimático.
 Existen situaciones (sustratos heterogéneos) donde la
velocidad inicial de reacción no es representativa del real
potencial catalítico de la enzima.
 Se asume que la velocidad inicial de reacción es
proporcional a la concentración de proteína enzimática.

33. Inhibidor:
Efector que hace disminuir la actividad enzimática, a través de
interacciones con el centro activo u otros centros específicos
(alostéricos).
Esta definición excluye todos aquellos agentes que inactivan a
la enzima a través de desnaturalización de la molécula enzimática
De esta forma, habrá dos tipos de inhibidores:
I. Isostéricos: ejercen su acción sobre el centro activo
II. Alostéricos: ejercen su acción sobre otra parte de la
molécula, causando un cambio conformacional con
repercusión negativa en la actividad enzimática.

34. Los inhibidores isostéricos pueden ser de dos tipos:
1. Inhibidor reversible: establece un equilibrio con la enzima libre,
con el complejo enzima-substrato o con ambos:
E+I
EI
ES + I
ESI
2. Inhibidor irreversible: modifica químicamente a la enzima:
E+I
E’

35. Inhibición reversible
(a) El inhibidor se fija al centro activo de la enzima libre,
impidiendo la fijación del substrato: Inhibición Competitiva
(b) El inhibidor se fija a la enzima independientemente de que lo
haga o no el substrato; el inhibidor, por tanto, no impide la
fijación del substrato a la enzima, pero sí impide la acción
catalítica: Inhibición No Competitiva
(c) El inhibidor se fija únicamente al complejo enzima-substrato
una vez formado, impidiendo la acción catalítica; este tipo
se conoce como Inhibición Anticompetitiva

36. Inhibidores Competitivos
 Compiten
con el sustrato por el sitio
activo de la enzima
 Se une solo a la enzima libre
V
máx no se altera y K M cambia

37. Inhibición competitiva
Al aumentar la cantidad
de
SUSTRATO
el
inhibidor competitivo es
desplazado y se forma
producto

38. Por tanto, en la inhibición competitiva,
1. El efecto cinético del inhibidor es el aumento aparente de la
Km, que aparece multiplicada por el factor (1 + i/Ki)
2. La Vmax no aparece modificada; para concentraciones muy
altas del substrato, v = Vmax, igual que en ausencia de inhibidor
3. Cuanto más pequeño sea el valor de Ki mayor será la potencia
del inhibidor competitivo.

39. Ácido Fólico y Sulfanilamida
La sulfanilamida es un análogo estructural
del ácido p - aminobenzoico (PABA)
 PABA es el punto de partida para la síntesis
de ácido fólico en las bacterias
 El ácido fólico es una vitamina esencial para
la proliferación (división) bacteriana
 Sulfanilamida se usa en el tratamiento
algunas infecciones


40. Inhibidor No Competitivo
 Se
une a un lugar diferente del sitio
activo la enzima
 Se une a la enzima libre y también al
complejo enzima-sustrato
 Por acción del inhibidor disminuye la V
m
pero el valor de Km no se altera

41. Inhibidor NO competitivo
El inhibidor NO competitivo se une a la enzima en un
sitio diferente del sitio activo

42. Enzimas alostéricas




Las enzimas alostéricas
presentan
estructura
cuaternaria.
Tienen diferentes sitios
activos, unen mas de una
molécula de sustrato
La unión del sustrato es
cooperativa
la curva de velocidad
presenta
una
forma
sigmoidal