Las enzimas son generalmente proteínas que catalizan reacciones químicas en los seres vivos, reduciendo la energía de activación necesaria. Existen dos tipos principales de inhibición enzimática: la inhibición competitiva, donde el inhibidor compite con el sustrato por el sitio activo de la enzima, y la inhibición no competitiva, donde el inhibidor se une a la enzima independientemente del sustrato e impide la acción catalítica. La sulfanilamida es un ejemplo de inhibidor competitivo de la enzima dihidrofolato

1. Enzimas

2. Concepto de enzima
• Los enzimas son generalmente proteínas
o asociaciones de proteínas y otras
moléculas orgánicas e inorgánicas que
actúan catalizando los procesos químicos
que se dan en los seres vivos.
• ¿Qué es catalizar?
– Acelerar las reacciones químicas
– Disminuir la energía de activación
“Energía de activación” Es la energía necesaria para que una sustancia
A se transforme en otra B

3. Para que una reacción se lleve a cabo
las moléculas deben alcanzar un estado
energético determinado (energía de
activación).
Puede conseguirse esta energía, de dos
formas:

4. B) CON ENZIMAS
Aumentando la temperatura.
Sin embargo, las enzimas se
desnaturalizan a esa T. Además,
esa energía debe proceder de
otra reacción, lo que aumenta el
gasto energético.
Con enzimas
Las enzimas
rebajan la energía
de activación

5. PROPIEDADES GENERALES
• AUMENTAN LA VELOCIDAD DE REACCIÓN
– De 106
a 1012
veces vs sin enzima.
– Aún más rápido que los catalizadores químicos.
• CONDICIONES DE REACCIÓN
– Temperatura 25-40 o
C (algunas hasta 75 o
C)
– pH neutro (5-9), la mayoría 6.5 – 7.5
– Presión atmosférica normal
• CAPACIDAD DE REGULACIÓN
– Por concentración de sustrato
– Por concentración de enzima
– Por inhibidores competitivos (semejantes al sustrato)
– Por inhibidores no competitivos (no semejantes al sustrato)
– Por regulación alostérica
• ALTA ESPECIFICIDAD DE REACCIÓN
– Interacción estereoespecífica con el sustrato
– No hay productos colaterales

6. Características de las Enzimas
1. Especificidad. Cada enzima cataliza un solo tipo de reacción, y casi siempre
actúa sobre un único sustrato o sobre un grupo muy reducido de ellos.
2. No forman nunca parte del producto o productos.
3. No se consumen.
4. Son necesarios, por tanto, sólo en una pequeña cantidad.

7. Energía
Progreso de la reacción
Variación
de la
energía
Energía de activación
con la enzima
Energía de activación
sin la enzima
Energía de los
productos
Energía de los
reactivos
Las enzimas actúan como un catalizador:
φ Disminuyen la energía de activación.
φ No cambian el signo ni la cuantía
de la variación de energía libre.
φ No modifican el equilibrio de la
reacción.
φ Aceleran la llegada del equilibrio.
φAl finalizar la reacción quedan
libres y pueden reutilizarse.

8. Mecanismo de la acción enzimática
1.- se forma un complejo enzima- sustrato
2.- los restos de los aminoácidos que configuran el
centro activo catalizan el proceso. Para ello
debilitan los enlaces necesarios para que la
reacción química se lleve a cabo a baja
temperatura y no se necesite una elevada
energía de activación.
3.- los productos se separan del centro activo y la
enzima se recupera intacta para nuevas cataísis

9. Centro activo: Región del enzima que se une al
sustrato y donde se realiza la catálisis
• Es un bolsillo o hendidura
tridimensional compuesto por
residuos de aminoácidos de
diferentes partes de la
molécula que producen un
microambiente específico.
• Es relativamente pequeño en
comparación con el volumen
total del enzima.
• Los sustratos se unen
mediante múltiples
interacciones débiles. Las
interacciones proveen de la
energía necesaria para reducir
la energía de activación.
• Proporciona la especificidad a
la enzima.

10. Enzima (E)
Sustratos (S)
Complejo enzima-
sustrato (ES)
Enzima (E)
Productos (P)
Esquema general de la reacción enzimática
E + S ES E + P

11. Modelo de Llave y CerraduraModelo de Llave y Cerradura (Emil Fischer)(Emil Fischer)
Substrato y enzima se
acoplan de forma
estereospecífica,
de la misma manera que una
llave se ajusta a su
cerradura.
Modelo aceptado durante
mucho tiempo; hoy se
considera insuficiente al no
explicar algunos fenómenos
de la inhibición enzimática
Sustrato
Enzima
Complejo enzima-
sustrato

12. Modelo de Ajuste InducidoModelo de Ajuste Inducido (Koshland)(Koshland)
Tanto la enzima como el
substrato sufren una
alteración en su
estructura por el hecho
físico de la unión.
Está mucho más de
acuerdo con todos los
datos experimentales
conocidos hasta el
momento.
Sustrato
Enzima
Complejo enzima-
sustrato

13. • Nomenclatura histórica:
– SUSTRATO + ACTIVIDAD + SUFIJO(asa)
(v.g. glucoquinasa)
– SUSTRATO + SUFIJO(asa)
(v.g. ureasa)
– DONADOR + ACEPTOR + ACTIVIDAD +
SUFIJO(asa)
(v.g. oxalacetilaminotransferasa)
• Nomenclatura IUB (1972): 6 grupos según la
reacción catalizada. Código numérico encabezado
por las letras EC( enzyme commission). Cuatro
números separados por puntos
Nomenclatura

15. EC 1.x ⇒ Oxidorreductasas
EC 2.x ⇒ Transferasas
EC 3.x ⇒ Hidrolasas
EC 4.x ⇒ Liasas
EC 5.x ⇒ Isomerasas
EC 6.x ⇒ Ligasas
Clasificación de enzimas por Grupos

16. Sin transferencia de hidrógenos
1. OXIDORREDUCTASAS
• Regulan reacciones REDOX
• Existen dos tipos esenciales:
• Con transferencia de
hidrógenos
• Sin transferencia de
hidrógenos
Con transferencia de hidrógenos
AH2 + B  A + BH2

17. 2. TRANSFERASAS • Transfieren grupos funcionales
3. HIDROLASAS •Rotura de enlaces por medio de
agua

18. 4. LIASAS •Rotura o formación de
moléculas sin intervención de
agua.
•Suele producirse adición a
dobles enlaces: C=C, C=O,
C=N
5. ISOMERASAS
Cambio de posición de grupos
dentro de la molécula

19. 6. LIGASAS O SINTETASAS Formación de enlaces con
rotura de ATP

21. Pepsina Tripsina
Cada enzima actúa a un pH óptimo. Cada enzima tiene una temperatura óptima
para actuar.
pH óptimo Tª óptimapH óptimo
Los cambios de pH alteran la estructura
terciaria y por tanto, la actividad de la
enzima.
Las variaciones de temperatura provocan
cambios en la estructura terciaria o
cuaternaria, alterando la actividad del enzima.
Influencia del pH y la temperatura en la actividad enzimática
Factores que influyen en la
actividad enzimática

22. Efecto del pH
Todas las enzimas presentan un pH óptimo de
actividad. El pH puede afectar de varias maneras:
 El centro activo puede contener aminoácidos con
grupos ionizados que pueden variar con el pH.
 El sustrato puede verse afectado por las variaciones
del pH.
Algunas enzimas presentan variaciones peculiares. La
pepsina del estómago, presenta un óptimo a pH=2, y
la fosfatasa alcalina del intestino un pH= 12

23. Efecto de la temperatura
• Influye en la actividad. El punto óptimo
representa el máximo de actividad.
• A temperaturas bajas, las enzimas se
hallan "muy rígidas" y cuando se supera
un valor considerable la actividad cae
bruscamente porque, como proteína, la
enzima se desnaturaliza.

24. Factores que influyen en la actividad
enzimática
Algunas enzimas requieren la presencia de una molécula no proteica para
la catálisis: son las proteínas CONJUGADAS u HOLOENZIMAS
APOENZIMA: parte proteica
COFACTOR: parte no proteica
Según la complejidad de la
porción no proteica:
• Ión
• Coenzima
• Grupo prostético

28. Cinética de la reacción enzimática
La velocidad de una reacción enzimática aumenta de forma lineal hasta alcanzar
un máximo en el que se produce la saturación de la enzima

29. Baja
concentración
de sustrato
ALTA
concentración
de sustrato
SATURACION

30. v
[s]
Efecto de la concentración de substrato
.
.
.
. . . . .

31. Representación directa
s
0 20 40 60 80 100
v
0
20
40
60
80
100
Km
Vmax
v
V s
K s
m x
m
=
+

32. 1 1 1
v
K
V s V
m
m x m x
= ⋅ +-1/Km
1/Vmax
Representación Lineweaver-Burke

33. La concentración de sustrato a la que la velocidad de reacción es la mitad de la
velocidad máxima es la constante de Michaelis (Km).
El valor de Km también indica la afinidad de la enzima por el sustrato o eficacia
catalítica

34. Cálculo de Actividad
Enzimática
• La velocidad de reacción catalizada por 0,1ml
de una dilución 1:100 de Fosfatasa Alcalina es
0,3umoles / min. de producto. ¿Cuál es su
actividad enzimática?
• 0,1ml-------- 0,3umoles producto / min.
1,0ml------------3,0umoles producto / min.
dil 1:100-------------
300umoles producto / min.
Respuesta: 300U/ml

35. Inhibición enzimática

36. 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.

37. Inhibición enzimática
isostérica

38. 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
2. Inhibidor irreversible: modifica químicamente a la enzima:
E + I E’
ES + I ESI

39. 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

40. Inhibición Competitiva

41. 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

42. Inhibición competitiva
Al aumentar la cantidadAl aumentar la cantidad
de SUSTRATO elde SUSTRATO el
inhibidor competitivo esinhibidor competitivo es
desplazado y se formadesplazado y se forma
productoproducto

44. E ES
EI
I
S
E + P
Características:
- Las fijaciones de substrato e inhibidor son mutuamente exclusivas
- A muy altas concentraciones de substrato desaparece la inhibición
- Por lo general, el inhibidor competitivo es un análogo químico del
substrato.
- El inhibidor es tan específico como el substrato
Se define una constante de
equilibrio de disociación del
inhibidor:
Ki =
[E] [I]
[EI]

45. En condiciones de equilibrio rápido, llamando y a la concentración
del complejo EI, para la inhibición competitiva obtenemos el siste-
ma de ecuaciones
v
V s
K
i
K
s
m x
m
i
=
+





 +1
K
e x y s
x
K
e x y i
y
m
i
=
− −
=
− −
( )
( )
0
0
Que resuelto para x nos da
x
e s
K
i
K
sm
i
=
+





 +
0
1
De donde

46. 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.

47. Km
Sin
inhibidor
Km
con
inhibidor
Sin inhibidor
Con inhibidor
El inhibidor competitivo
aumenta la Km

48. 1/s
-0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
1/v
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
-1/Km
-1/(Km(1 + i/Ki))
1/Vmax
Inhibición competitiva - Representación recíproca doble

49. Ejemplo Inhibidor Competitivo
• Ácido succínico + FAD == ácido
fumárico + FADH2
• El inhibidor competitivo es el ácido
malónico
• Es un análogo estructuralmente
parecido al ácido succínico

50. 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

51. Metotrexato y Dihidrofolato
• El ácido fólico en sus formas de dihidro y
tetrahidrofolato es coenzima de la reacción
catalizada por la dihidrofolato reductasa
• Esta reacción es parte del metabolismo de
los nucleótidos para la síntesis de DNA
• Metotrexato se usa en la terapia de algunos
cánceres, inhibiendo la síntesis de DNA

52. Inhibidor competitivo
su estructura es similar a la del sustrato
No se forma producto

55. Inhibición No Competitiva

56. 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 Vm
pero el valor de Km no se altera

57. Inhibición NO competitivaInhibición NO competitiva

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

60. E ES
EI
I
S
E + P
I
ESI
S
Inhibición
No Competitiva
El inhibidor se fija indistintamente a la enzima libre E
y al complejo enzima-substrato ES; ni el complejo EI
ni el complejo ESI son productivos

62. Inhibición Anticompetitiva o
Incompetitiva

63. Inhibidor Incompetitivo
En este tipo de inhibición el inhibidor se enlaza al centro activo
pero solo después de que el sustrato lo haya hecho y, por tanto,
inhibidor y sustrato no compiten. De esta manera, aunque todo
el sustrato esté saturando la enzima y toda la enzima esté como
complejo ES, el inhibidor puede enlazarse produciendo un
complejo inactivo ESI.
Como I solo se une a ES estimula la formación de ES y, por
tanto, incrementa la unión del sustrato a la enzima,
disminuyendo Km . Sin embargo, el complejo ESI no conduce a
productos y Vm disminuye.

64. Inhibidor Incompetitivo
• Se une a un lugar diferente del sitio
activo de la enzima
• Se une sólo al complejo enzima-
sustrato
• Los efectos que tiene: disminuye el
valor de Km y también el de Vmáx

65. E ES
S
E + P
I
ESI
Inhibición
Anticompetitiva
El inhibidor sólo puede fijarse al complejo ES;
el complejo ESI no es productivo

66. Modelo Kap Vap
Inh comp Km(1+i/Ki) Vm
Inh no comp total Km Vm/(1+i/Ki)
Inh anticomp Km/(1+i/Ki) Vm/(1+i/Ki)
Determinación de parámetros cinéticos de inhibición

67. Inhibición Irreversible
- Los inhibidores irreversibles reaccionan con un grupo
químico de la enzima, modificándola covalentemente
- Su acción no se describe por una constante de equilibrio Ki,
sino por una constante de velocidad ki:
E + I E’
- A diferencia de la inhibición reversible, el efecto de los
inhibidores irreversibles depende del tiempo de actuación
del inhibidor.
- Los inhibidores irreversibles son, por lo general, altamente
tóxicos.

68. Inhibidores Irreversibles
• Producen inactivación permanente de
la actividad enzimática
• Se interfiere con el normal desarrollo
de una reacción o vía metabólica
• Ejemplos: p-cloromercuribenzoato,
yodoacetato, diisopropilfluorfosfato

69. Algunos tipos de inhibidores irreversibles
1. Reactivos de grupos -SH
2. Organofosfóricos
3. Ligandos de metales
4. Metales pesados

70. Inhibición enzimática alosterica

71. Enzimas Alostéricas
• Son enzimas cuya estructura proteica está formada
de varias subunidades
• No se rigen por la cinética de M - M
• Además del sitio o centro activo tienen sitios
alostéricos o de regulación
• Sitio activo/sustratos;
• Sitio alostérico/moduladores o reguladores
• La relación entre la velocidad de reacción y la
concentración de sustrato sigue cinética sigmoídea

72. 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

74. Concepto de Cooperatividad
• La unión de los sustratos al sitio activo de
una subunidad produce un cambio
conformacional que por contacto físico se
transmite a las subunidades vecinas,
facilitando las interacciones
• Modelos de unión: secuencial y concertado
• Ejemplos: unión Hb-O2, enzimas alostéricas y
sus sustratos

75. Moduladores Alostéricos
• También reciben el nombre de
efectores y pueden ser positivos o
negativos
• Se unen al sitio alostérico que puede
estar en la misma subunidad que tiene
al sitio activo o en las subunidades
regulatorias
• Su unión produce un cambio
conformacional que afecta al sitio

76. Aspartato Transcarbamilasa
• Ác L-asp + Carbamil-P === Carbamil-
asp + Pi . Primera reacción en la
síntesis de pirimidinas
• Efector positivo: CTP
Efector negativo: ATP
• Tiene dos subunidades catalíticas para
los sustratos y tres subunidades
regulatorias para los efectores

79. Modificación covalente de las enzimas.
En los enzimas de vías degradativas la forma fosforilada es más activa que la
desfosforilada. En los procesos biosintéticos ocurre exactamente lo contrario.

80. Rutas metabólicas

81. Tipos de sistemas multienzimáticos:

82. 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

83. • EXCEPCIÓN: RIBOZIMAS. En 1982, Thomas Cech,
y Sidney Altman las descubrieron. No eran
proteínas, sino ARN.
En 1989 les concedieron el premio Nobel de Química