1. Enzimas
Bioquímica 2012
Prof. Gustavo Faundez

2. Las enzimas son catalizadores biológicos
Se pueden considerar como proteínas globulares con
actividad catalítica
No alteran el equilibrio de la reacción
E+S E+P
Poseen un gran poder catalítico:
aumentan la velocidad 106 o más en
la reacción catalizada comparada
con la reacción no catalizada

3. Las enzimas no se alteran
permanentemente con la
reacción catalizada
La enzima proporciona
la vecindad y
orientación necesaria
para que la reacción
ocurra

4. • Las enzimas contienen un sitio activo en la proteína globular
• Presentan especificidad con respecto al sustrato
La especificidad está dada por
la complementariedad del
sitio activo de la enzima con el
sustrato
Existe una complementariedad estructural y
estereospecífica asociada a una
complementariedad por interacciones no
covalentes entre el sustrato y el sitio activo

5. Modelos para la interacción
enzima sustrato
(A) llave y cerradura
(B) encaje inducido
• En A existe un encaje perfecto
entre sustrato y sitio activo del
complejo enzima-sustrato
• En B el sustrato y la enzima se
distorsionan para alcanzar la
conformacion del estado de
transición

6. La unión al sustrato por la enzima tensiona su estructura terciaria al
formarse el complejo enzima sustrato

7. Energía de activación de una reacción
S*: estado de
S------> S* ----------> P transición
la enzima baja la
energía de activación
de una reacción

8. La reacción catalizada por una enzima tiene una energía de
activación más baja, por lo que la velocidad de reacción aumenta

9. Las enzimas tienen actividad en un rango de temperaturas y
presentan una temperatura óptima

10. Las enzimas tienen actividad en un rango de pH y presentan un
pH óptimo

12. 1. Oxidoreductasas (deshidrogenasas)
Catalizan reacciones de oxidación-reducción

13. 2. Transferasas
Catalizan reacciones de transferencia de grupo

14. 3. Hidrolasas
Catalizan reacciones de rompimiento de enlaces en donde
el agua es un aceptor de un grupo transferido (hidrólisis)

15. 4. Liasas
catalizan rotura de enlaces en los cuales hay un
reordenamiento electrónico

16. 5. Isomerasas
catalizan reacciones de isomerización

17. 6. Ligasas (sintetasas)
catalizan reacciones de ligación o unión de dos sustratos
requieren de energía (ATP)

18. Cinética enzimática
La velocidad de una
reacción catalizada por una
enzima:
Vo = ∆ [P] / ∆ t
Vo: velocidad inicial
La velocidad (Vo) de la reacción
es directamente proporcional a
la cantidad de enzima

19. La velocidad (Vo) de una reacción catalizada por una enzima
depende de la concentración de sustrato inicial
velocidad (Vo) vs [sustrato]
Rate versus [substrate]
1
0.8
Rate (v) micomolar per sec
0.6
0.4
0.2
0
0 200 400 600 800 1000 1200
[Substrate] micromolar
[sustrato] micromolar

20. Cinética de Michaelis-Menten
k1 k2
E +S ES E+P
k -1
v = k 2 [ES] k2 se denomina k catalítica kcat
Existe un estado estacionario donde [ES] es constante:
vel. de formación = vel. de descomposición
k 1[E ][S ] = k − 1[ES ] + k 2[ES ]

21. despejando [ES]:
k 1[E ][S ]
[ES ] =
k − 1+ k2
reuniendo las constantes en una:
k − 1+k 2
KM =
k1
[E ][S ]
[ES ] =
KM
[E0] = [E] + [ES] [E0]: Enzima total
[E]: Enzima libre
[ES]:Enzima unida a sustrato
[E] = [E0] - [ES]

22. reemplazando en ecuación anterior:
([E 0 ] − [ES ])[S ] [ES] =
[E0][S] - [ES][S]
[ES ] =
KM KM
KM [ES] = [E0][S] - [ES][S]
KM [ES] + [S][ES] = [E0][S]
despejando [ES]: [E0][S]
[ES] =
[S] + KM

23. [E0][S]
[ES] =
[S] + KM v = k 2 [ES ]
reemplazando [ES]:
[E0][S]
v = k2
[S] + KM
Ecuación de Michaelis Menten

24. Velocidad máxima de la reacción
si la concentración de sustrato es muy grande: [S]>>> KM
[E0][S]
v = k2 V = k2 [E0] = Vmax
[S] + KM
La velocidad máxima de la reacción, (Vmax ) ocurre cuando todos
los sitios activos presentes están unidos al sustrato (la enzima está
saturada)
La constante k2 se
denomina constante
reemplazando: Vmax x [S] catalítica kcat
k2 [E0] = Vmax
V =
[S] + KM
Vmax = kcat [E0]
ecuación de Michaelis Menten

25. Determinación de KM
Si V = (Vmax) /2 : Vmax Vmax [S]
= 2[S] = KM + [S]
2 KM + [S]
KM = [S]
KM es numéricamente igual a
concentración de sustrato a la
cual la reacción procede a la
mitad de la Vmax
KM esta inversamente relacionado con la afinidad de la enzima por el
sustrato. Una enzima con un bajo valor de KM tendrá alta afinidad por
el sustrato

26. Constante catalítica
Kcat (número de recambio), es el máximo número de moléculas
de sustrato convertidas a producto por molécula de enzima y por
unidad de tiempo.
Kcat = Vmax / Et Los valores de Kcat van desde menos de 1/seg
a muchos millones por seg

27. Reformulando la ecuación de MM a una Vmax [S]
forma lineal: invirtiendo la ecuación v=
KM + [S]
1 KM 1 1
= X +
v Vmax [S] Vmax
Tomando el recíproco de V y [S]
1/ V y 1/ [S], la ecuación toma una
forma lineal, en que KM / Vmax
es la pendiente
Gráfico de doble recíproco
(Lineweaver-Burk)

28. Inhibidores
•inhibidores irreversibles:
forman enlaces covalentes estables en el sitio activo de la enzima
•inhibidores reversibles:
se unen a la enzima y previenen la formación del complejo ES o la
liberación de E + P a partir de este

30. Inhibición reversible
•Inhibición Competitiva
•Inhibición No Competitiva

31. Inhibición competitiva
El inhibidor se asemeja estructuralmente al sustrato y compite
con el por el sitio activo

32. Inhibicióninhibition
Competitive competitiva
Vmax
1/V + inhibitor
+ inhibitor
V
Vmax/
2 uninhibited
KM KM, app 1/[S]
[S]
Vmax se mantiene
KM aumenta

33. Non-competitive inhibition
Inhibición no competitiva
V max
1/V + inhibitor
V
Vmax/
2 uninhibited
+ inhibitor
KM 1/[S]
[S]
Vmax disminuye
KM se mantiene

34. Regulación de la actividad enzimática en
células y organismos
• modificación covalente reversible
• modulación alostérica
• proteolisis parcial

36. Enzimas alostéricas
La actividad de la enzima es regulada por moduladores
Activación alostérica
El activador se une a un sitio
específico, distinto del sitio
activo, produciendo un
cambio conformacional que
activa la enzima
Inhibición alostérica
El inhibidor se une a un sitio
específico, distinto del sitio
activo, produciendo un
cambio conformacional que
inactiva la enzima

37. Enzimas alostéricas
Muchas enzimas alostéricas presentan estructura cuaternaria y
cooperatividad en la unión a sustrato

38. En las enzimas alostéricas que tienen estructura cuaternatia, el
activador estabiliza la forma activa de la enzima y el inhibidor
estabiliza la forma inactiva

39. En algunas enzimas alostéricas con estructura cuaternaria, una o más
de las subunidades no tienen un rol catalítico sino regulador.
En estas subunidades, existe un sitio alostérico para unión del
modulador

40. Regulación alostérica: retroalimentación negativa
Previene la acumulación de
un producto final

41. Activación por proteólisis parcial