17. 3 enzimas

Bioquímica 1
Unidad 5. Enzimas
Briseño

2
Unidad 5. Enzimas
5.3 Cinética enzimática
> Sitio de fijación
> Sitio catalítico
> Especificidad enzimática
> Complejo enzima-sustrato
> Cinética química
> Cinética enzimática
> Constante de Michaelis-Menten y
significado fisiológico
> Inhibición enzimática
> Energía de activación.
Briseño
Catálisis enzimática

3
Briseño
Bioquímica. Rawn. 1a edición. 1989. Editorial Mc. Graw Hill. Volumen 1. Parte 2. Conformación y
función de las proteínas. Capítulo 7. Catálisis enzimática y cinética enzimática: 149.
Bioquímica. Conceptos esenciales. Feduchi, Blasco, Romero, Yáñez. 2011. Editorial Panamericana
Capítulo 8. Enzimas y catálisis: 134.
> Las reacciones catalizadas
enzimáticamente tienen lugar en
una cavidad asimétrica de la
enzima denominada centro activo.
> La conformación y la composición
química de este centro activo
determinan la especificidad de la
catálisis enzimática.

4
Briseño
>Las características del
centro activo (sitio activo
según Harper) están
determinadas por la
naturaleza de los aa que
lo forman y su
distribución espacial
concreta.

5
Briseño
> Teóricamente, el centro activo se
puede subdividir en un sitio de
fijación, que comprende los
residuos de aa que entran en
contacto con el sustrato, y un sitio
catalítico, formado por aquellos
residuos directamente
responsables de la catálisis.

6
Briseño
> La especificidad más importante
de la catálisis enzimática es la
especificidad enzimática
(especificidad de reacción según
otros autores) que determina la
ausencia de subproductos en
estas reacciones y que la
formación (rendimiento) del P en
las reacciones enzimáticas sea
casi del 100%.

7
Briseño
> Con un entorno químico adecuado
que permite la interacción entre la E
y el S mediante la formación de un
complejo binario denominado
complejo enzima-sustrato (ES).
> En general, este proceso de
formación del complejo ES se puede
considerar un caso específico de una
interacción molecular mediante la
creación de interacciones no
covalentes entre ambas moléculas.

8
Briseño
Complejo E-S
Modelo de “cerradura y llave” de
Fischer
>La E y el S específico tienen
formas geométricas que se
ajustan exactamente una a
otra.
>Esta “cerradura” enzimática
recibe el nombre de sitio
activo.
Bioquímica Ilustrada. Harper. 28a edición. 2010. Editorial Mc. Graw Hill.
Capítulo 7. Enzimas y mecanismo de acción: 53 y 54.
Nobel
de Química
1902

9
Briseño
Complejo E-S
Modelo de “adaptación inducida”
de Koshland
> Cuando los S se aproximan y se unen
a una E, inducen un cambio
conformacional.
> Vg: al colocar una mano (S) dentro
de un guante (E).
> La E induce cambios recíprocos en su
S y aprovecha la energía de unión
para facilitar la transformación de S
en P.
> Este modelo ya ha sido confirmado.
Capítulo 7. Enzimas y mecanismo de acción: 54.

10
Briseño
> Pero hay que tener en cuenta que
la formación de S a P no es
inmediata.
> Una vez que el S adecuado
interacciona con el centro activo,
se van a producir modificaciones
que lo convierten en un estado de
transición que se transformará en
el P final de la reacción.

11
Briseño
> Una reacción catalizada enzimáticamente
obedece a las leyes químicas, al igual
que la reacción no catalizada
correspondiente.
> Para que una reacción química ocurra,
tienen que presentarse 3 condiciones:
1. Los reactivos (en enzimología
denominados S y P) deben colisionar.
2. La colisión molecular tiene que ocurrir
con una orientación adecuada.
3. Los reactivos (en enzimología
denominados S y P) deben tener
suficiente energía.

12
Briseño
> Esta energía se denomina energía
de activación.
> En las reacciones catalizadas
enzimáticamente disminuye la
energía de activación y aumenta
la probabilidad de una orientación
adecuada en los reactivos (E y S),
factores que actúan
conjuntamente y producen
velocidades de reacción mayores.

13
Briseño
> La conversión de reactivos (E y S) en
P en cualquier reacción química está
acompañada de un cambio
energético continuo.
> A medida que los reactivos se
aproximan y empiezan a sufrir la
reacción química, la energía del
sistema aumenta.
> En el estado de transición de la
reacción, el contenido energético
alcanza un máximo.

14
Briseño
> Pues en este estado, las
longitudes y ángulos de enlace y
la distribución electrónica en los
reactivos (E y S) están
distorsionados y en una
configuración más energética.
> A medida que la reacción
continúa, la energía del sistema
disminuye hasta alcanzar un
mínimo en los P.

15
Cinética química, cinética
enzimática y cinética de
Michaelis-Menten
> Cinética química es el estudio de la
velocidad de las reacciones químicas.
> Cinética enzimática: estudia la
velocidad de las reacciones
catalizadas enzimáticamente y
constituye una parte importante de la
enzimología.
> Cinética de Michaelis-Menten: estudia
la interacción de la concentración del
S con sobre la actividad E.
Cinética
del griego
κίνησις 
kinesis
movimiento o
el acto de
mover
Todas las
reacciones
químicas son
reversibles.
La eliminación rápida
del P impide de manera
efectiva la reacción
inversa, lo que hace
que la reacción sea
irreversible desde el
punto de vista
funcional en
condiciones fisiológicas.

16
Briseño
Cinética enzimática
> Es el campo de la bioquímica que se encarga
de la medición cuantitativa de los índices de
reacciones catalizadas por enzimas y del
estudio sistemático de factores que afectan
estos índices.
> El análisis cinético puede revelar el número y
orden de pasos individuales mediante los
cuales las E transforman S en P.
Capítulo 8. Enzimas: cinética: 62.

17
Briseño
> Los estudios sistemáticos del efecto
de la concentración inicial del
sustrato sobre la actividad enzimática
comenzaron a realizarse a finales del
S XIX.
> En 1882 se introdujo el concepto del
complejo E-S como intermediario del
proceso de catálisis enzimática, y fue
motivo de controversia (ni siquiera se
sabía que las E son proteínas).

18
Briseño
> En 1913, Leonor Michaelis
y Maud Leonora Menten
> Desarrollaron esta teoría y
propusieron una ecuación de
velocidad que explica el
comportamiento cinético de las
enzimas.

Briseño
Ecuación de Michaelis-Menten
> Para explicar la relación observada entre
la velocidad inicial (v0) y la concentración
inicial de S ([S]0) Michaelis y Menten
propusieron que las reacciones
catalizadas enzimáticamente ocurren en
dos etapas:
1. En la primera etapa se forma el
complejo E-S
2. En la segunda, el complejo E-S da lugar
a la formación del P, liberando a la
Enzima libre.
Esquema cinético

20
Briseño
En este esquema cinético, k1, k2 y k3 son las
constantes cinéticas individuales de cada
proceso y también reciben el nombre de
constantes microscópicas de velocidad.
Según esto, podemos afirmar que:
v1 = k1 [E] [S]
v2 = k2 [ES]
v3 = k3 [ES]
Se puede distinguir entre E libre (E) y E unida al
S (ES), de forma que la concentración total de E,
[ET], (que es constante a lo largo de la reacción)
es:
[ET] = [E] + [ES]
Como [E] = [ET] - [ES], resulta que:
v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

21
Este modelo cinético adopta la hipótesis del
estado estacionario, según la cual la
concentración del complejo E-S es pequeña
y constante a lo largo de la reacción (Figura
de la izquierda). Por tanto, la velocidad de
formación del complejo E-S (v1) es igual a
la de su disociación (v2+v3):
v1 = v2 + v3
Además, como [ES] es constante, la
velocidad de formación de los P es
constante:
v = v3 = k3 [ES] = constante.
Briseño
V1=k1[E] [S]
V2=k2[ES]
V3=k3[ES]

22
Briseño
Como v1=v2+v3, podemos decir que:
k1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES]
Despejando [ES], queda que:
siendo
en donde la expresión (k2+k3)/k1 se ha
sustituido por KM, o constante de Michaelis-
Menten.
Este enlace nos aporta una explicación
sobre las razones que hacen de la KM un
parámetro cinético importante.
Por lo tanto, en el estado estacionario, la
velocidad de formación del producto es:
v = v3 = k3 [ES] =

23
Briseño
>Para cualquier reacción
enzimática:
>[ET], k3 y KM son constantes.
>La constante de Michaelis-
Menten KM es importante por
que:
k3 =[ES]

24
Briseño
1. El valor de KM caracteriza la
interacción de la E con un S
dado. Estos datos manifiestan
que los valores de KM son
diferentes, dependiendo del
tejido de origen.
2. Los valores de KM de muchas E
son próximos a los de la
concentración fisiológica de sus
S.
función de las proteínas. Capítulo 7. Catálisis enzimática y cinética enzimática: 171 y 172.
y significado fisiológico

25
Briseño
> La ecuación de Michaelis-Menten
contempla la inhibición
enzimática.
> Los metabolitos y drogas que
inhiben reversiblemente a las E
tienen una importancia
fundamental en bioquímica.
> Hay 3 tipos principales de
inhibición:
Inhibición enzimática

26
Briseño
1. Competitiva Un inhibidor
competitivo es aquel que se une
reversiblemente a la E y bloquea el
acceso del S al centro activo.
2. No competitiva Un inhibidor no
competitivo puede unirse a la E libre y
al complejo ES (unión no ordenada).
3. Acompetitiva Un inhibidor es el que
se une al complejo ES pero no a la E
libre.
4. Irreversible Se une a la E en una
unión covalente (irreversible).
función de las proteínas. Capítulo 7. Catálisis enzimática y cinética enzimática: 178, 180 y 182.
Mnemotecnia:
CENAI
C E
N ES E
A ES
I E

27
Briseño
Las Bases Farmacológicas de la Terapéutica. Goodman y Gilman. 8a edición. 1991. Editorial Médica
Panamericana. Toxicología XVIII. Capítulo 66. Metales pesados y antagonistas de los metales pesados: 1543.
Irreversible
> Este tipo de inhibidores no tienen un
comportamiento cinético Michaeliano.
> Por ejemplo el Hg que forma con
facilidad uniones covalentes con azufre y
esta propiedad es responsable de la
mayoría de las características biológicas
del metal. También se combina con
grupos funcionales como fosforilo,
carboxilo, amida y amina.
> Por lo que aún a concentraciones bajas,
es capaz de inactivar a las E interfiriendo
así con el metabolismo y función celular.

28
Briseño
competitiva
> Las prostaglandinas constituyen una clase
muy importante de moléculas derivadas de
ácidos grasos insaturados de cadena larga,
son efectores del dolor e inflamación.
> En una de las primeras etapas de su síntesis,
interviene la E prostaglandina sintasa que es
una E de la vía de la ciclooxigenasa (COX).
> Muchos AINES actúan inhibiendo
(competitivamente) a la E prostaglandina
sintasa (impidiendo la vía COX), por lo que
disminuyen los niveles de prostaglandinas y
tromboxanos.
Ruta
metabólica:
Vía de la
Ciclooxigenasa,
cuyos
principales
productos son
las
prostaglandinas
y tromboxanos
Panamericana. Capítulo 26. Agentes analgésicos-antipiréticos y antiinflamatorios: 627.

Las prostaglandinas
conducen a la
inflamación tisular,
que puede ser
inhibida mediante el
consumo de aas

30
Briseño
Aas
> Se ha usado por siglos como
antiinflamatorio, antipirético y
analgésico.
> Su farmacodinamia fue un enigma hasta
1974.
> Inhibe la síntesis de prostaglandinas por
la inactivación de la E prostaglandina
sintasa (inhibe el primer paso de la vía
ciclooxigensa COX).
> Ergo, el aas es un potente
intiinflamatorio por que inhibe
(competitivamente) la síntesis de
prostaglandinas.
competitiva

31
Briseño
> También es un antitrombótico a
dosis de 100mg/24 por que inhibe
la síntesis de tromboxanos, que
son potentes agentes agregantes
plaquetarios (ya que éstas células
sin núcleo son incapaces de
sintetizar nuevas moléculas de la
E prostaglandina sintasa).
Aas
competitiva

32
Bibliografía
>Bioquímica. Rawn. 1a
edición. 1989. Editorial Mc.
Graw Hill.
Volumen 1. Parte 2. Conformación
y función de las proteínas.
Capítulo 7. Catálisis enzimática y
cinética enzimática: 149-193.
>Bioquímica. Conceptos
esenciales. Feduchi, Blasco,
Romero, Yáñez. 2011.
Editorial Panamericana
Capítulo 8. Enzimas y catálisis:
131-157

33
Bibliografía
> Bioquímica Ilustrada. Harper. 28a
edición. 2010. Editorial Mc. Graw
Hill.
Capítulo 7 Enzimas: mecanismo de
acción: 51-61.
Capítulo 8. Enzimas: cinética: 62-74.
> Las Bases Farmacológicas de la
Terapéutica. Goodman y Gilman.
8a edición. 1991. Editorial Médica
Panamericana
Toxicología XVIII
Capítulo 66. Metales pesados y
antagonistas de los metales pesados:
1543.
Capítulo 26. Agentes analgésicos-
antipiréticos y antiinflamatorios: 627.

34 Vincent Van Gogh
Los girasoles

17. 3 enzimas

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Similar a 17. 3 enzimas

Más de LIZBETH ROMERO

Último

17. 3 enzimas