El documento describe las características generales de los enzimas. Los enzimas son proteínas que catalizan reacciones químicas y aceleran las reacciones que pueden ocurrir espontáneamente. Los enzimas funcionan de manera específica y óptima sólo dentro de un rango limitado de temperatura y pH.

2. 1.
1 Características generales
• Los enzimas son proteínas que catalizan reacciones
p q
químicas en los seres vivos.
• Los enzimas son catalizadores, es decir, sustancias
que, sin consumirse en una reacción, aumentan
notablemente su velocidad.
• No hacen factibles las reacciones imposibles, sino
que solamente aceleran las que espontáneamente
podrían producirse.
• Ello hace posible que en condiciones fisiológicas
tengan l
t lugar reacciones que sin catalizador
i i t li d
requerirían condiciones extremas de presión,
temperatura o pH.

3. 2. Características de la enzima
Ca acte st cas ae a
• Proteínas altamente especializadas
p como
catalizadores.
• Macromoléculas.
• Son muy específicas respecto a sus sustratos
sustratos.
• Funcionan en solución acuosa en condiciones
limitadas de temperatura y pH.
• Su actividad depende de la integridad de su
conformación.
• Hay enzimas que requieren de un grupo químico
adicional llamado cofactor o coenzima.

4. Co acto es Coenzimas
Cofactores y Coe as
• Son sustancias no proteicas, requeridos a veces por
una enzima para su f
i función, puesto que colaboran
ió t l b
en la catálisis.
• Los cofactores pueden ser iones inorgánicos como
el F ++ M ++ M ++ Z ++ etc. C i un t
l Fe++, Mg++, Mn++, Zn++ t Casi tercio d l
i de los
enzimas conocidas requieren cofactores.
• Cuando se trata de una molécula orgánica se llama
coenzima.
coenzima Muchos de estas coenzimas se sintetizan
a partir de vitaminas.
• Cuando los cofactores y las coenzimas se
encuentran unidos covalentemente a la enzima se
enzima,
llaman grupos prostéticos.

5. cofactor
PROTEÍNA
coenzima
apoenzima o
apoproteína grupo prostético
HOLOENZIMA
O
PROTEINA CONJUGADA

6. Molécula de hemoglobina (proteína que transporta
g (p q p
oxígeno) y su coenzima (el grupo hemo).

7. 3 o e c atu a
3. Nomenclatura de las enzimas
as e as
Hay varias formas mediante las cuales se asigna un
nombre a un enzima:
• nombres particulares
Estos eran asignados por su descubridor. Al ir
aumentando el número d enzimas conocidos, se
t d l ú de i id
hizo necesaria una nomenclatura sistemática que
informara sobre la acción específica de cada enzima
p
y los sustratos sobre los que actuaba.

8. • nombre sistemático
El nombre sistemático de un enzima consta
actualmente de 3 partes:
1.- el sustrato preferente
2.- el tipo de reacción realizado
3.- terminación "asa"
Un ejemplo sería l
U j l í la glucosa f f
l fosfato
isomerasa que cataliza la isomerización de la
glucosa-6-fosfato en fructosa-6-fosfato.

9. • código de la comisión enzimática (enzyme
g ( y
comission)
El nombre de cada enzima puede ser identificado
por un código numérico, encabezado por l
ódi éi b d las l t
letras
EC (enzyme commission), seguidas de cuatro
números separados por puntos. El primer número
indica a cual de las seis clases pertenece la enzima,
el segundo se refiere a distintas subclases dentro de
cada grupo el tercero y el cuarto se refieren a los
grupo,
grupos químicos específicos que intervienen en la
reacción.

10. 4. Clasificación de las enzimas
CLASIFICACION INTERNACIONAL DE LAS ENZIMAS
TRANSFERENCIA DE ELECTRONES
OXIDORREDUCTASAS
( iones hidruro o átomos de hidrogeno
TRANSFERASAS TRANSFERENCIA DE GRUPOS
HIDROLASAS REACCIONES DE HIDRÓLISIS
ADICION DE GRUPOS A DOBLES ENLACES
LIASAS
FORMACION DE DOBLES ENLACES
ISOMERASAS TRANSFERENCIA DE GRUPOS DENTRO DE UNA MOLECULA
FORMACION DE ENLACES ( C-C // C-S // C-O// C-N)
LIGASAS
MEDIANTE REACCIONES ACOPLADAS DE ATP

11. 5 Sitio ct o
5. S t o Activo
• La reacción catalizada enzimáticamente tiene lugar
en una zona d l enzima d
de la i denominada sitio activo y
i d iti ti
la molécula que es fijada en el sitio activo y sobre la
cual actúa la enzima se denomina sustrato

12. • El sitio activo comprende
(1) un sitio de unión formado por los aminoácidos
q
que están en contacto directo con el sustrato
(2) un sitio catalítico, formado por los aminoácidos
directamente implicados en el mecanismo de la
reacción

14. 6 eca s o
6. Mecanismo de acc ó e
acción enzimática
át ca
Para que una reacción química tenga lugar, las
q q g g ,
moléculas de los reactantes deben chocar con una
energía y una orientación adecuada.
La actuación de la enzima permite:
• que los reactantes (sustratos) se unan a su sitio
activo con una orientación óptima para que la
reacción se produzca y
• modifica las propiedades químicas del sustrato
p p q
unido a su sitio activo, debilitando los enlaces
existentes y facilitando la formación de otros
ue os
nuevos.

15. Hay dos modelos sobre la forma en que el sustrato
se une al sitio activo de la enzima:
• el modelo llave-cerradura
Este supone que la estructura del sustrato y la del
p q
sitio activo son complementarias, de la misma forma
que una llave encaja en una cerradura. Este modelo
es válido en muchos casos pero no es siempre
casos,
correcto.

17. • el modelo del ajuste inducido
En algunos casos, el sitio activo adopta la
conformación idónea sólo en presencia del sustrato.
La unión del sustrato al sitio activo de la enzima
desencadena un cambio conformacional que da
lugar a la formación del producto.

20. 7. Comportamiento cinético de las e
Co po ta e to c ét co as enzimas
as
• En las reacciones espontáneas, los productos
p , p
finales tienen menos energía libre de Gibbs (ΔG) que
los reactantes. Por tanto, en las reacciones
espontáneas se libera energía de Gibbs (ΔG<0)
(ΔG<0).
• Sin embargo, el comienzo de la reacción requiere un
aporte inicial de energía. Esta energía inicial que hay
que suministrar a los reactantes para que la
reacción transcurra se llama energía de activación
(Ea).
(Ea) Cuanto menor es la Ea más fácilmente
transcurre la reacción.

22. • La acción de los catalizadores consiste,,
precisamente, en disminuir la Ea. Los enzimas son
catalizadores especialmente eficaces, ya que
disminuyen la Ea aún más que los catalizadores
inorgánicos.
• Por ejemplo, la descomposición del agua oxigenada
(H2O2) para dar H2O y O2 puede ocurrir sin
catalizador, con un catalizador inorgánico (platino),
o con un enzima específica (catalasa) Las
(catalasa).
respectivas Ea para cada proceso son 18, 12 y 6
Kcal/mol.

24. LOS GRUPOS Pueden interactuar de manera
transitoria con un sustrato activándolo
CATÁLITICOS DE
UNA ENZIMA Disminuyen la energía de activación
( CADENAS LATERALES DE LOS de una reacción al proporcionar una
AMINOACIDOS, IONES, COENZIMAS)
ruta alternativa de menor energía
g
La energía requerida para disminuir la
energía de activación proviene
generalmente de las interacciones débiles
no covalentes entre sustrato y enzima
la formación del [ES] viene
acompañada de una pequeña liberación de
energía libre
ENERGÍA DE FIJACIÓN
Es la principal fuente de energía libre para
disminuir la energía de activación de las
reacciones

26. Ejemplo:

34. 8. Actividad enzimática
• La actividad de una enzima se determina midiendo la
cantidad producto formado (o de sustrato
consumido) por unidad de tiempo.
• Una molécula de enzima no tiene por qué actuar
siempre a la misma velocidad. Su actividad puede
estar modulada por:
a) Concentración de enzima
b) Concentración sustrato
c) T
) Temperatura
t
d) pH
e) Inhibidores

35. a) Co ce t ac ó de e
Concentración enzima
a
• La actividad enzimática es directamente
proporcional a la concentración de la enzima,
cuando se mantienen los otros factores ambientales
constantes (temperatura y pH)
pH).

36. b) Concentración de sustrato
• Uno de los factores clave que afectan a la velocidad
q
de una reacción catalizada por una enzima es la
cantidad de sustrato presente, [S].

37. • La forma hiperbólica de esta curva se puede
p p
expresar algebraicamente mediante la ecuación de
Michaelis- Menten:
V * [S]
V = max
o Km + [S]
• donde
Vmax = Velocidad máxima
Vo = Velocidad inicial
[S] = Concentración del sustrato
Km = Constante de Michaelis-Menten

38. • Esta ecuación se puede transformar a una forma
p
más útil de representar los datos experimentales, la
ecuación denominada ecuación de Lineweaver-Burk
1 Km 1 1
= * +
V
o
V
max
[S] Vmax
• Para las enzimas que obedecen la relación de
Michaelis-Menten la gráfica de 1/Vo frente a 1/[S] da
una línea recta

40. Km UN PARÁMETRO CINÉTICO IMPORTANTE
• Para poder comparar una enzima con otra en cuanto
p p
a su poder catalítico debe estandarizarse al estado
estacionario
• En el estado estacionario la velocidad de formación
y desaparición del complejo ES se igualan.
S + E ↔[ES]→ E+P
K2
k1
k-1
• Se establece que Km = (k-1+k2)/k1

41. • Km es una relación de constantes de velocidad para
p
una determinada reacción.
• Km es la concentración de sustrato para la cual la
velocidad de reacción es la mitad de la velocidad
máxima. En efecto, si Km = [S], la ecuación de
Michaelis-Menten se reduce a: v = Vmax/2.
• El valor de Km da idea de la afinidad de la enzima
por el sustrato: A menor Km, mayor afinidad de la
enzima por el sustrato, y a mayor Km, menor
afinidad.

42. c) Temperatura
• En las reacciones catalizadas por enzimas los
p
aumentos de temperatura aceleran las reacciones.
Sin embargo, al ser proteínas, a partir de cierta
temperatura, se empiezan a desnaturalizar por el
p , p p
calor. La temperatura a la cual la actividad catalítica
es máxima se llama temperatura óptima.

43. d) pH
• Los enzimas poseen grupos químicos ionizables (carboxilos -COOH;
amino -NH2; tiol -SH, etc.) en las cadenas laterales de sus
aminoácidos. Según el pH del medio, estos grupos pueden tener
carga eléctrica positiva, negativa o neutra. Como la conformación de
las proteínas depende, en parte, de sus cargas eléctricas, habrá un pH
en el cual la conformación será la más adecuada para la actividad
catalítica. Este es el llamado pH óptimo.

44. d) Inhibidores
1.- Inhibidores Irreversibles
• Unión covalente entre un compuesto y la enzima.
• Este se une de manera irreversible al sitio activo de
la enzima.
• Casi todos los inhibidores son sustancias tóxicas
naturales o sintéticas, t l como:
t l i téti tales
• Cianuro
• Sarín
• Penicilina

45. 2.- Inhibidores reversibles
• U ió no covalente entre un compuesto y l enzima.
Unión l t t t la i
• El compuesto inhibidor puede unirse al sitio activo
de la enzima o en otro sitio dejando libre el sitio
activo.
• Este tipo de inhibidores pueden ser:
• Competitivo
• No competitivo

46. INHIBICION REVERSIBLE
Competitiva No competitiva
El inhibidor compite con el El inhibidor se fija a un sitio distinto
sustrato por el sitio activo de la al sitio activo
enzima
Impide la formación del complejo No se bloquea la formación del
enzima- sustrato complejo enzima-sustrato

47. Competitiva No competitiva
El inhibidor se parece al sustrato y El inhibidor no se parece al
puede formar el complejo sustrato
enzima-inhibidor
Impide la formación del complejo No se bloquea la formación del
enzima- sustrato complejo enzima-sustrato
La enzima no puede unirse al La enzima se inactiva al unirse al
sustrato inhibidor estando o no unido el
sustrato
Puede anularse el efecto del No se puede anular el efecto con
inhibidor aumentando la el aumento del sustrato
concentración de enzima

48. Si aumenta la concentración de El inhibidor disminuye la
sustrato, se minimiza la concentración de enzima
probabilidad que se forme el
complejo enzima-inhibidor
La velocidad máxima de la Por lo tanto disminuye la
reacción es norma velocidad máxima
Aumenta Km No tiene efecto sobre Km

49. 1/V
1/V
inhibidor
inhibidor
Sin inhibidor
1/ Vmax Sin inhibidor
1/ Vmax
-1/ Km 1/S
-1/ Km 1/S

50. 9. Regulación de la actividad enzimática
• Dentro de las células se llevan a cabo infinidad de
procesos metabólicos, todos ellos relacionados
entre sí, de manera que deben estar controlados en
forma precisa
precisa.
• Para lograr esta coordinación metabólica es preciso
disponer de mecanismos de control o regulación
adecuados (enzimas reguladoras).

51. • Existen distintos tipos de mecanismos
regulatorios de la actividad enzimática:
a) Control a nivel de sustrato
b) Inhibición por retroalimentación
c) Moduladores alostéricos
)
d) Regulación por modificación covalente
e) Regulación genética

52. a) Control a nivel de sustrato
• Parte de la regulación enzimática se produce de una
g p
forma sencilla, mediante la interacción directa de los
sustratos y los productos de cada reacción
catalizada enzimáticamente con la propia enzima
enzima.
• Sin embargo, el control a nivel de sustrato no es
suficiente para la regulación de muchas rutas
metabólicas.

53. b) Inhibición por retroalimentación
• Las enzimas suelen estar dispuestas en “líneas de
p
ensamblaje” para llevar a cabo los pasos
secuenciales necesarios en una ruta metabólica.
• Generalmente en estos casos el producto de la
última reacción de la vía metabólica, actúa
inhibiendo a las enzimas que intervienen en los
primeros pasos, retroalimentación negativa.

54. El producto final es un
inhibidor de la enzima
reguladora, la cual
cataliza la primera etapa
comprometida.

55. c) Moduladores alostéricos
• Este tipo de regulación ocurre solo en las enzimas
p g
alostéricas, que son enzimas que por lo general
tienen estructura cuaternaria y además del sitio
activo poseen otros capaces de reconocer efectores
p p
o moduladores, que se denomina sitios alostéricos.
• Las enzimas alostéricas son proteínas con múltiples
subunidades, con múltiples lugares activos (sitios
activos y sitios alostéricos)
)

56. • Presentan cooperatividad de unión del sustrato
p
(homoaloterismo) y una regulación de su actividad
por otras moléculas efectoras (heteroalosterismo).
• La principal ventaja del control alostérico se
encuentra en los efectores heteroalostéricos, que
pueden ser inhibidores o activadores
activadores.
• Los moduladores alostéricos se fijan de forma no
j
covalente a las enzimas que regulan.

58. d) Por modificación covalente
• Algunas enzimas están totalmente inactivas hasta
g
que la altera una modificación covalente.
• La enzima se une covalentemente a algún grupo
químico y de esta forma se activa o se inactiva la
enzima.
• El grupo que más frecuentemente interviene en este
tipo de regulación es el grupo fosfato (P)
p g g p ( )
(fosforilación y desfosforilación )

60. • Otro tipo de activación enzimática covalente es la
p
ruptura proteolítica.
• Pertenecen a este grupo la tripsina quimotripsina la
tripsina, quimotripsina,
elastasa y la carboxipeptidasa.
• Todas se sintetizan en el páncreas en su forma
inactiva, moléculas ligeramente más grandes,
cataliticamente inactivas, denominadas zimógenos.
, g

61. • Los zimógenos deben romperse proteolíticamente
en el intestino para producir las enzimas activas.
• E t enzimas se d
Estas i degradan t
d tras h b cumplido sus
haber lid
fines, por lo que no ponen en peligro el tejido
intestinal.

62. e) Regulación genética
• Involucra el control a nivel del ADN.
• El ADN es la molécula que almacena la información
para la síntesis de proteínas de acuerdo al siguiente
flujo de información:
• De manera que si podemos impedir el pasaje de ADN
a ARN (t
ARNm (transcripción) i
i ió ) impedimos l síntesis d l
di la í t i de la
enzima y por ende no se catalizará la reacción en la
que dicha enzima interviene.