funciones de las enzimas

1.  Algunos factores que influyen en la
actividad de las enzimas son:
• Cofactores y coenzimas
• Temperatura
• pH
• Concentración del sustrato
• Inhibidores
• Mecanismos reguladores
 Las enzimas que requieren cofactores
o coenzimas generalmente no se activan
hasta que esta molécula se une:
• Apoenzima → enzima a la cual no
se ha unido el cofactor (inactiva).
• Holoenzima → enzima a la cual se
unió el cofactor (activa).
Factores que afectan la actividad de las enzimas
Sustrato
Holoenzima
(activa)
Apoenzima
(inactiva)
Cofactor

2. Efecto de la temperatura
 El efecto de la temperatura sobre la velocidad de una reacción enzimática generalmente
muestra dos etapas:
1) Aumento gradual de la velocidad de la reacción hasta alcanzar un máximo local, que
se conoce como temperatura óptima.
2) Disminución progresiva de la velocidad de reacción debido a la inactivación de la
enzima por desnaturalización térmica.
 La temperatura óptima para la mayoría de las enzimas humanas está en el rango entre
los 35 y 40 oC, estas comienzan a desnaturalizarse por encima de los 40 oC.
Temperatura (oC)
Velocidaddereacción(v0)
1
2

3. Efecto del pH
 Los pHs extremos también pueden inactivar a la enzima por desnaturalización, por lo que
el efecto del pH es similar al efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción.
 Cada enzima opera en un rango relativamente corto de valores de pH, rango en el cual sus
grupos químicos se encuentran ionizados, de manera que facilitan la catálisis.
• Dentro de este rango, el pH para el cual se alcanza un máximo local de velocidad se
conoce como pH óptimo.
• El pH óptimo para las enzimas humanas varía notablemente, alcanzando incluso
valores extremos (por ejemplo: pHopt = 2 para la pepsina, una enzima gástrica).
pH
Velocidaddereacción(v0)
Pepsina Tripsina
Fosfatasa
alcalina

4. Efecto de la concentración de sustrato
 El efecto de la concentración de sustrato, [S], en la velocidad de una reacción enzimática
también muestra de dos etapas:
1) La velocidad de la reacción aumenta gradualmente hasta acercarse a una velocidad
máxima (vmáx).
2) La velocidad se mantiene constante pues todos los centros activos de las moléculas
de enzima han sido ocupados por el sustrato, se dice entonces que se presenta un
comportamiento de saturación.
[S]
1
2
 Parámetros importantes:
• vmáx
• Km → valor de concentración
de sustrato para el cual se ha
alcanzado la mitad de la vmáx
v0
vmáx
½vmáx
Km
 Km es una medida de la afinidad
de la enzima por su sustrato
(a menor Km mayor afinidad).

5. Km baja refleja alta
afinidad de la enzima
por el sustrato.
Km alta refleja baja
afinidad de la enzima
por el sustrato.
[S]
Enzima 2
Enzima 1

6. Efecto de la concentración de sustrato
 La relación entre v0 y [S] para una reacción
enzimática fue descrita por Leonor Michaelis
y Maude Menten en 1913, dando lugar a la
conocida ecuación de Michaelis-Menten:
 La ecuación de Michaelis-Menten:
• Indica que la curva de v0 vs [S] tiene
forma de hipérbola, con una asíntota
en vmáx.
• Refleja que la velocidad de reacción
es inversamente proporcional al valor
de Km (afinidad de la enzima por el
sustrato).
 La principal desventaja de este
modelo es que no se cumple para todas
las enzimas.
A bajas concentraciones
de sustrato ([S] << Km),
v0 es directamente
proporcional a [S].
A altas concentraciones
de sustrato ([S] >> Km),
v0 se mantiene constante
e independiente de [S].
[S]

7.  La inhibición enzimática ocurre cuando una molécula diferente al sustrato (denominada
inhibidor) interactúa con la enzima, impidiendo el correcto funcionamiento de esta.
 Hay muchos tipos de inhibidores, pero los más representativos son:
Inhibición enzimática
 Inhibidores competitivos
• Tienen cierta afinidad con el centro
activo (análogos estructurales del
sustrato).
• Compiten con el sustrato, pero la
reacción no procede tras la unión.
 Inhibidores no competitivos
• Generalmente se unen a un sitio
diferente al centro activo.
• La unión ocurre tras la formación
del complejo ES, afectando así la
ocurrencia de la reacción.

8.  Todos los inhibidores provocan una disminución de la velocidad de la reacción enzimática
(afectan la eficiencia de la enzima).
 No obstante, cada tipo de inhibidor afecta de manera diferente a los parámetros cinéticos.
Inhibición enzimática
 Inhibidores competitivos
• Al competir con el sustrato, disminuyen
la afinidad de la enzima por este:
• Aumentan el valor de Km.
• No modifican la vmáx, pero la
saturación se alcanza a mayor
concentración de sustrato.
Inhibidor
competitivo
 Inhibidores no competitivos
• Puesto que no compiten con el
sustrato:
• No modifican el valor de Km.
• Disminuyen directamente
el valor de vmáx.
Inhibidor no
competitivo

9. Inhibidores como medicamentos
 Más de la mitad de los medicamentos de consumo aprobado y de venta en las farmacias
actuales son en realidad inhibidores enzimáticos.
Inhibidor Enzima a la que inhiben Efecto
Antibióticos β-lactámicos
(ej. Penicilina)
Enzimas de la síntesis de la
pared celular bacteriana
Reducción de la población de la
bacteria patógena en el huésped.
Antivirales análogos a
guanosina (ej. Aciclovir)
DNA polimerasa viral Bloquean la replicación del ADN
viral y por ende, del propio virus.
Estatinas (ej. Lipitor) HMG-CoA reductasa humana
(síntesis de colesterol)
Disminución del nivel plasmático
de colesterol.
Reductores de la presión
sanguínea (ej. Captopril,
Enalapril)
Enzima convertidora de
angiotensina (ACE) humana
Bloquean la conversión de la
angiotensina I en angiotensina II
(potente vasoconstrictor).
Antifolatos (ej. Metotrexato,
Aminopterina)
Dihidrofolato reductasa Interfieren con la división celular,
por lo que puede usarse como
agentes antineoplásicos o como
antibióticos.
Citrato de sildenafil (Viagra) Fosfodiesterasa tipo 5 (PDE5) Promueve el flujo de sangre al
pene, por lo que se usa como
tratamiento de disfunciones
eréctiles.

10. HMG-CoA
reductasa
HMG-CoA
(sustrato
natural)
Lovastatina
(análogo)

11. cGMP
(sustrato natural
de la enzima PDE5)
Viagra
(inhibidor de la PDE5
por analogía con
el sustrato)

12. Enzimas en el diagnóstico clínico
 El hallazgo de concentraciones sanguíneas elevadas para enzimas propias de los diferentes
tejidos permite diagnosticar la existencia de patologías en estos tejidos.
 En condiciones normales:
• La concentración sanguínea de las
enzimas tisulares es baja.
• Estas pequeñas concentraciones
basales se deben al recambio
celular normal.
 En situaciones patológicas los niveles
plasmáticos de las enzimas exclusivas de
los tejidos afectados suele aumentar.
• Esto puede ocurrir por:
◦ La existencia de daño celular
(ruptura de células) en dichos
tejidos.
◦ Un alto grado de proliferación
celular, usualmente asociado a
formaciones tumorales.
Enzimas
Recambio celular
ProliferaciónDaño tisular

13. Algunas enzimas importantes en el diagnóstico clínico
Enzima Uso diagnóstico
Alanina transaminasa
(transaminasa pirúvica) (ALT)
Hígado (perfil hepático)
Aspartato transaminasa
(transaminasa oxaloacética) (AST)
Infarto del miocardio, hígado (en
menor grado que ALT)
Creatina quinasa (CK) Infarto del miocardio, músculo en
general
Amilasa intestinal Páncreas
Lipasa intestinal Páncreas
Lactato deshidrogenasa (LDH) Hemólisis
Fosfatasa ácida Próstata
Fosfatasa alcalina Trastornos óseos, hígado
(enfermedades obstructivas)

14. Mecanismos reguladores
 La actividad de las enzimas in vivo está regulada por múltiples mecanismos, que pueden
tener un efecto positivo o negativo, según las necesidades celulares.
 Principales mecanismos reguladores:
• Clivaje proteolítico → Algunas enzimas se sintetizan como precursores inactivos
(proenzimas o zimógenos), que se activan luego por el corte de uno o más segmentos
de cadena. Todas las proteasas digestivas se secretan en forma de zimógenos.
• Alosterismo (próximas diapositivas).
• Modulación covalente (próximas diapositivas).
• Regulación de la expresión (síntesis) de la enzima a nivel de la transcripción.
• Degradación de la propia enzima.
Proteasa
Zimógeno
(inactivo)
Enzima activa

15.  El alosterismo es una forma de regulación en la que una molécula endógena (conocida
como modulador alostérico) se une a la enzima y modula su actividad.
 No todas las enzimas están sujetas a este tipo de regulación, las que lo están se conocen
como enzimas alostéricas o reguladoras.
 Los moduladores alostéricos:
• Se unen siempre a sitios específicos
(sitios alostéricos), diferentes al centro
activo de la enzima.
• La unión media un cambio en la enzima
que puede ser favorable o desfavorable.
• Pueden ser positivos (si aumentan
la actividad de la enzima) o negativos
(si la disminuyen).
• Estos no se consideran como inhibidores,
pues son endógenos y actúan de manera
diferente. Forman parte de la función
normal de la proteína.
Alosterismo
Sustrato
Moduladoralostérico positivo
Enzima menos activa
Enzima más activa

16.  A diferencia de los inhibidores, los moduladores alostéricos modifican la manera en la que
la velocidad de reacción depende de la concentración de sustrato.
 Para las enzimas alostéricas:
• No se cumple la ecuación de Michaelis-Menten.
• La curva de v0 vs [S] no tiene forma hiperbólica, sino sigmoidal (forma de S alargada).
• La concentración para la cual se alcanza la mitad de la vmáx no se denota como «Km»,
sino como K0.5, aunque esta tiene una implicación similar en cuando a la afinidad E-S.
Alosterismo
Enzima con una cinética
de tipo Michaelis-Menten.
Enzima alostérica.
[S]
v0

17. [S]
v0
MA+
MA–

18.  La enzimas alostéricas se encuentran muchas veces ubicadas en puntos estratégicos en las
vías metabólicas, regulando el flujo metabólico de acuerdo a las necesidades de la célula.
 La retroinhibición o inhibición feedback es una forma de regular el metabolismo, en la
que los productos finales de una vía metabólica son moduladores alostéricos negativos de
una enzima reguladora ubicada al principio de la vía.
 De esta forma se evita:
• Gastar energía y compuestos intermediarios cuando hay suficiente producto final.
• Degradar los intermediarios iniciales cuando hay carencia de estos, por haber sido
usados en la producción del producto final.
El alosterismo en el metabolismo: retroinhibición

19.  La modulación covalente consiste en la unión covalente y temporal de grupos pequeños
a la enzima.
• Esta unión puede tener un efecto positivo
o negativo, según la enzima.
• La más común es la unión de grupos fosfato,
denominada fosforilación.
 Sobre la fosforilación:
• El grupo fosfato se une generalmente a
residuos de Tyr, Ser, Thr ó His.
• Este grupo es aportado por un nucleótido
trifosfato (ATP, GTP).
• La llevan a cabo enzimas conocidas
como quinasas o cinasas.
• La reacción inversa (eliminación del grupo
fosfato) tiene efecto contrario en la enzima
y es llevada a cabo por otras enzimas
conocidas como fosfatasas.
Modulación covalente
Enzima
inactiva
Enzima
activa
P

20. Regulación hormonal
 El mecanismo de modulación covalente permite que la actividad de las enzimas pueda ser
regulada en respuesta a estímulos extracelulares.
• La señal externa se trasmite al interior de la célula mediante un sistema de
transducción de señales.
 Un sistema de este tipo involucra:
• Un primer mensajero extracelular,
usualmente una hormona.
• Una proteína integral de membrana,
conocida como receptor.
◦ Este reconoce a la hormona
y trasmite el estimulo al interior.
• Un sistema efector, encargado de
activar la respuesta intracelular.
◦ Este puede ser activado por un
segundo mensajero intracelular
(diferente a la hormona).
◦ La respuesta usualmente implica la
fosforilación de múltiples proteínas
intracelulares.
Receptor
Hormona
Membrana
EXT
INT
Sistema efector

21. E E
E
G E
RECEPTORES
CON ACTIVIDAD
ENZIMÁTICA
RECEPTORES
ACOPLADOS A
PROTEÍNA G
RECEPTORES SIN
ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
INTRÍNSECA
Respuesta
Respuesta
Respuesta
E
R R
R
R
R
2º M
2º M
2º M

22. Receptores con actividad enzimática
 Estos receptores tienen dos dominios principales:
• Dominio extracelular → función receptora
• Dominio intracelular → función catalítica (quinasa)
 La recepción de la señal por el dominio extracelular hace que
se active la función enzimática del dominio intracelular y este
pueda entonces trasmitirla al medio interno.
 El ejemplo más representativo es el del receptor de insulina.
• El dominio intracelular tiene actividad tirosina quinasa
(puede autofosforilarse y fosforilar a otras proteínas).
Insulina
E E
Respuesta
2º M
R R

23. Insulina
Citosol
Núcleo

24. Receptores acoplados a proteína G (GPCRs)
 Estos sistemas constan de tres componentes:
• El receptor per se.
• Una enzima de membrana que media la síntesis
del segundo mensajero intracelular (por ejemplo
la adenilato ciclasa, que convierte el ATP en AMP
cíclico, cAMP).
• Una proteína que actúa como nexo entre los dos
primeros, denominada proteína G (porque puede
unir GDP y GTP).
 Muchas hormonas y neurotransmisores funcionan
mediante GPCRs, por ejemplo:
• Glucagón.
• Epinefrina (adrenalina).
• Corticotropina (ACTH).
• Dopamina.
• Prostaglandinas.
• Serotonina.
G E
R
Respuesta
2º M

25. (…)