Breve descripcion de la definicion enzimatica

1. Catalizadores-
Enzimas

2. CATALIZADOR
Un catalizador es una sustancia que
acelera una reacción química, hasta
hacerla instantánea o casi
instantánea.
Existen catalizadores orgánicos
(enzimas) e inorgánicos (iones
metálicos).

3. GRÁFICAS DE REACCIÓN

4. CONCEPTO DE ENZIMA
- Las enzimas son CATALIZADORES muy potentes y
eficaces.
- Químicamente son proteínas (excepto ribozimas y
ribosomas)

5. Propiedades de los
catalizadores en general
• Actúan en pequeña cantidad, no se utilizan en
concentraciones estequiométricas (eficientes).
• No llevan a cabo reacciones que sean
energéticamente desfavorables o imposibles.
• No forman parte de la reacción que catalizan.
• No se consumen en la reacción que catalizan.
• No modifican la constante de equilibrio Keq.

6. Energía de activación
• Para que una reacción
química se lleve a
cabo, es necesario
suministrar una cierta
cantidad de energía a
las moléculas de
reactivo.
• La energía de
activación se refiere a
la barrera energética
que hay que vencer
para que tenga lugar la
reacción química.

7. Propiedades de los
catalizadores en general
• Disminuyen la energía de activación, no
modifican el ∆G.

8. Características específicas de
las enzimas
a) Ser específicas
b) Termolábiles,
c) Regulables

9. Especificad de la enzima

10. ELEMENTOS DE UNA
REACCIÓN ENZIMÁTICA
SITIO ACTIVO
Es una pequeña porción
de la enzima.
Es una zona tridimensional
en la que encaja el SUSTRATO
Molecula(s) que va a ser
transformada por la enzima
ESPECIFICIDAD

11. ENZIMAS Y SUSTRATOS
 La sustancia sobre la cual actúa una enzima se conoce
como sustrato.
 El sustrato se convierte en uno o más productos nuevos.
 Las enzimas son reutilizables y cada una puede catalizar
de 100 a 30,000,000 de reacciones /min.
 Pero, una enzima particular actúa solo sobre un sustrato
específico.
 Cada enzima particular puede controlar solo un tipo de
reacción.

12. La acción enzimática se caracteriza por la formación de un
complejo que representa el estado de transición.
El sustrato se une a la enzima por numerosas interacciones
débiles en un lugar específico, el sitio activo que es una
pequeña porción de la enzima constituída por una serie de
aminoácidos que interaccionan con el sustrato.
MECANISMOS DE ACCIÓN

13. Nomeclatura y clasificación

15. 1. Oxirreductasas
Piruvato deshidrogenasa
• Deshidrogenasas
– Requieren la presencia
de cofactores (NAD+,
NADP+, FAD, FMN)
que aceptan o ceden
los electrones.
• Enzimas que utilizan
oxígeno
– Oxidasas
– Oxigenasas
– Peroxidasas
– Catalasa

16. 2. Transferasas
•Transfieren grupos
funcionales entre
dadores y aceptores.
•Los principales grupos
transferidos son grupos
monocarbonados,
amino, acilo, glucosilo y
fosfato.
Ejemplos: aminotransferasas,
quinasas.

17. 3. Hidrolasas
• Introducen una molécula de agua en el sitio de rotura
(hidrólisis). La reacción generalizada implica la rotura
hidrolítica de enlaces C–O, C–N, O–P y C–S. Participan
en las reacciones de obtención de monómeros a partir
de polímeros.
Ejemplo: glucosidasas, lipasas, peptidasas.

18. 4. Liasas
• Realizan rotura de enlaces covalentes sin la
incorporación de agua.
Ejemplos: descarboxilasas, deshidratasas, sintasas.

19. 5. Isomerasas
• Catalizan procesos de reordenamientos intramoleculares
Suelen actuar en procesos de interconversión de
moléculas.
Ejemplo: epimerasas, mutasas.

20. 6. Ligasas
• Participan en reacciones sintéticas en las que se unen
dos moléculas a expensas de sustancias de alto valor
energético (como el ATP). El término sintetasa se reserv
para este grupo particular de enzimas.
Ejemplos: sintetasas, carboxilasas.
Piruvato carboxilasa

21. Cofactores enzimáticos
Apoenzima + cofactor no proteico = Holoenzima
• Iones metálicos
• Coenzimas
• Grupos prostéticos
La unión Enzima–Cofactor es temporal y débil, salvo
cuando se trata de grupos prostéticos que es
permanente.
• No se modifican irreversiblemente
• No son específicos
• Son termoestables
Agentes auxiliadores, necesarios
para algunas enzimas
Derivados de vitaminas

22. Cofactores enzimáticos

23. Cofactores enzimáticos
Cuadro 2: Vitaminas precursores de coenzimas y grupos prostéticos
Coenzima Vitamina Reacci ón en que particip
Pirofosfato de Tiamina Tiamina (B1) Transferencia de aldehídos
Flavina adenina dinucleótido (FAD) Riboflavina (B2) Oxidorreducción
Flavina adenina mononucleótido (FMN) Riboflavina (B2) Oxidorreducción
Nicotinamida adenina dinucleótido (NAD) Nicotinamida Oxidorreducción
Nicotinamida adenina dinucleótido fosfato
(NADP)
Nicotinamida Oxidorreducción
Coenzima A (CoA) Ácido pantoténico Transferencia de grupos a
Fosfato de piridoxal Piridoxina (B6) Transferencia de grupos a
Biotina Biotina Carboxilación
Tetrahidrofolato Ácido fólico Transferencias de un carb
Coenzimas cobamídicas Cobalamina (B12) AlquilacióI
nUCS, Fundación H. A. Barceló
Bioqu ímica
Dr. Gustavo M. Bertot
Cofactores

24. Cinética enzimática
• La cinética enzimática estudia la velocidad de las
reacciones químicas que son catalizadas por las enzimas.
• La velocidad de catálisis de una enzima podría
determinarse bien como velocidad a la que se forma el
producto, o bien como velocidad a la que desaparece el
sustrato.
• La concentración de sustrato afecta de manera muy
importante a la velocidad de la enzima
• Cuando se mantiene constante la concentración del enzima,
al aumentar la concentración de sustrato la velocidad de la
enzima crece linealmente hasta alcanzar una meseta que
corresponde a un valor de velocidad máxima (enzima
saturada).

25. Efecto de [S] sobre la velocidad de la
reacción catalizada por un enzima que une
un único sustrato

26. Cinética enzimática
• Los principios generales de la cinética de las reacciones
químicas son aplicables a las reacciones catalizadas por
enzimas.
• Estas reacciones poseen (además del fenómeno de la
especificidad, un rasgo característico que no se observa en
los catalizadores no enzimáticos, la saturación con el
sustrato, entendida en términos de ocupación de los centros
activos de todas las moléculas de enzima.

27. - A bajas [S], la velocidad es directamente proporcional a [S] (lineal) y la
cinética se denomina de primer orden.
- En la zona intermedia de [S] la velocidad del proceso deja de ser
lineal, y a esta zona se la denomina de cinética mixta.
- A altas [S], la velocidad de la reacción se hace prácticamente
constante e independiente de la [S], la cinética se considera de orden

28. Este comportamiento es característico de muchas
enzimas y fue estudiado por Michaelis y Menten en
1913.
A partir de la figura se definen dos parámetros
cinéticos de gran importancia, que son
característicos de cada enzima, la velocidad máxima
(Vmax), y la constante de Michaelis (Km). Permiten
explicar cómo funciona una enzima, y predecir
cómo se comportará esa enzima in vivo.

29. La Vmax se obtiene cuando la velocidad de
reacción se hace independiente de la
concentración de sustrato. Este valor depende de
la cantidad de enzima que tengamos. Es la
velocidad que se alcanza cuando la enzima se
satura.

30. La Km nos indica la concentración de
sustrato a la cuál la velocidad de reacción es la
mitad de la velocidad máxima, es
independiente de la concentración de enzima,
y es característico de cada enzima según el
sustrato utilizado (si tiene varios). También nos
indica la afinidad que posee la enzima por el
sustrato (relación inversa)

31. Los parámetros cinéticos podrían obtenerse a partir
de la curva de Michaelis-Menten, pero no es muy
preciso debido a que la aproximación Vmax se hace
asintóitica.

32. Existen métodos gráficos más fiables
que facilitan el cálculo de Km y Vmax.
Se hacen en base a transformaciones
matemáticas de la ecuación de
Michaelis y entre ellas la más utilizada
es la representación de Lineweaver-Burk
también conocida como dobles-inversos
o recíprocos.

33. Transformación de la ecuación por dobles
recíprocos Linewearver–Burke

34. Transformación de la ecuación por dobles
recíprocos Linewearver–Burke
-5
2
1/Vmáx=2
1= 2 x Vmáx
½= Vmáx
0,5= Vmáx
-1/Km= -5
1/Km= 5
1= Km x 5
1/5= Km
0,2=Km

35. Factores que afectan la
actividad de una enzima
-pH
-Temperatura
-Concentración de sustrato
-Concentración de enzimas

36. El punto óptimo representa el máximo de actividad.
A temperaturas bajas, las enzimas se hallan "muy rígidas"
y cuando se supera un valor considerable (mayor de 50
oC) la actividad cae bruscamente porque, como
proteína, la enzima se desnaturaliza.
EFECTO DE LA TEMPERATURA
100
0 70
Temperatura óptima
% de la actividad
Máxima de la enzima
Temperatura ºC

37. EFECTOS DEL PH
Al comprobar experimentalmente la influencia del pH en la
velocidad de las reacciones enzimáticas se obtienen curvas
que indican que las enzimas presentan un pH óptimo de
actividad. El pH puede afectarse de varias maneras:
El centro activo puede contener aminoácidos con grupos
ionizados que pueden variar con el pH.
La ionización de aminoácidos que no están en el centro activo
puede provocar modificaciones en la conformación de la
enzima.
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 a un pH= 12

38. EFECTOS DEL PH
Máxima actividad
enzimática

39. EFECTOS DE LA
CONCENTRACIÓN DE SUSTRATO
La velocidad inicial crece al aumentar la concentración
de sustrato hasta el punto donde la enzima se satura
Incrementos posteriores no afectan la velocidad
Vmax
Vi
Km [ S ]
Vmax/2
Vmax/2
.
.
.
A
B
C
A: solo una pequeña porción de E está saturada con S
B: la mitad de las Enzimas están saturadas con el Sustrato
C: la totalidad de las E se encuentran saturadas con el sustrato

40. • Concentración de enzima
IUCS, Fundación H. A. Barceló
Bioqu ímica Dr. Gustavo M.
Bertot

41. Inhibición enzimática
• Muchas sustancias alteran la actividad de una enzima
combinándose con ella en una forma que influencia la
unión con el sustrato y/o su número de recambio. Las
sustancias que reducen la actividad de una enzima de esta
manera se conocen como inhibidores.
• Estos inhibidores pueden unirse a las enzimas de forma
reversible (la desaparición del inhibidor restaura la
actividad enzimática) o irreversible (el inhibidor inactiva
permanentemente a la enzima). Los inhibidores
irreversibles usualmente reaccionan con la enzima y
cambian su estructura química.

42. • Irreversibles
– Modifican una enzima covalentemente, y por
lo tanto la inhibición no puede ser revertida.
• Reversibles
– Se unen a la enzima con interacciones no
covalentes.
• Competitivos
• No competitivos
• Acompetitivos
M. Bertot

43. • Inhibidores reversibles competitivos
– Una sustancia que compite directamente con el sustrato
el sitio activo.
– Se asemejan al sustrato, por lo tanto se une en forma
específica al sitio activo de la enzima, pero como difiere
del sustrato no puede reaccionar como lo hace éste.
– Estos inhibidores se pueden unir a E, pero no al ES.
• Aumenta Km (es decir, el inhibidor interfiere con la
unión del sustrato)
• No afecta la Vmax.

44. Inhibidor competitivo

45. • Inhibidores reversibles no competitivos
– Sustancias que se unen a un sitio diferente del centro
activo.
– Los inhibidores tienen afinidades idénticas por E y
ES.
• No afecta Km (es decir, la unión del sustrato con la enzima)
• Disminuye la Vmax.

46. Inhibidor no competitivo

47. • Inhibidores reversibles acompetitivos
–Los inhibidores se unen solamente al complejo ES
y no a la enzima libre.
–El orden de fijación es importante ya que en la
secuencia, se requiere que primero se une el S y
después se fije el inhibidor. (Presumiblemente se
produce una distorsión del sitio activo y por lo
tanto, la enzima es catalíticamente inactiva.)
• Disminuye la Vmax
• Disminución de Km.

48. Inhibidor acompetitivo

49. Tipo de inhibición Mecanismo Gráfico Lineweaver-
Burke
Km Vmax
No competitiva:
Los inhibidores tienen
afinidades idénticas por
E y ES. No afecta la
unión del sustrato pero
impide la formación del
producto a partir de ES.
Acompetitiva:
Los inhibidores se unen
solamente al complejo
ES pero no a la E. Una
fracción del complejo
ES será desviada hacia
la formación del
complejo ESI.
Mixta:
No
varía
↓ ↓
↓

50. • Modifican una enzima covalentemente.
• Estos inhibidores comúnmente contienen grupos funcionales
reactivos como grupos nitrogenados, aldehídos, haloalcanos
o alquenos que reaccionan con las cadenas de aminoácidos
para formar uniones covalentes.
• La inhibición irreversible es diferente de la inactivación
enzimática irreversible. Los inhibidores irreversibles son
generalmente específicos; no inactivan a todas las
proteínas; no funcionan destruyendo la estructura proteica,
sino alterando específicamente el sitio activo (temperaturas
extremas usualmente causan la desnaturalización de todas
las estructuras proteicas, pero este no es un efecto
específico).
Inhibición irreversible

51. REGULACIÓN ENZIMÁTICA
Un organismo debe ser capaz de regular la actividad
catalítica de sus componentes enzimáticos para coordinar
los numerosos procesos metabólicos, responder a los
cambios de su ambiente y crecer y diferenciarse, todo esto
realizado de manera ordenada.

52. Algunas enzimas utilizan diferentes
mecanismos para regular su actividad
catalítica:
• Zimógenos
• Compartimentalización
• Regulación alostérica
• Regulación por modificación covalente
• Regulación genética

53. Zimógenos:
Enzimas secretadas en forma inactiva y que sufren ruptura
proteolítica adquieren actividad catalítica o enzimática

55. Compartimentalización
Funciones metabólicas de los orgánulos de los eucariontes
Orgánulo Principales funciones
Mitocondria Ciclo de Krebs , fosforilación oxidativa, oxidación de ácidos grasos, degradación de
aminoácidos
Citosol Glucólisis, vía de las pentosas , biosíntesis de ácidos grasos, muchas reacciones de
gluconeogénesis
Lisosoma Digestión enzim ática de los componentes celulares y de la materia ingerida
Núcleo Replicación y transcripción del ADN, procesamiento del ARN
Aparato de Golgi Procesamiento postraduccional de las proteínas de membrana y secretoras; formación de
la membrana plasmática y ves ículas secretoras
Ret ículo
endoplasmático
rugoso
Síntesis de proteínas unidas a la membrana y secretoras
Ret ículo
endoplasmático liso
Bios íntesis de lípidos y esteroides
Peroxisomas Reacciones oxidativas catalizadas por aminoácido oxidasas y catalasa; reacciones del
ciclo del glioxilato en plantas

56. Regulación alostérica
Características de enzimas alostéricas:
- Proteínas oligoméricas
- Forma tensa y relajada
- El pasaje de una estructura a otra se da por aumento de la
concentración de sustratos o la presencia de moduladores
- Cinética sigmoidea
- Sitio alostérico
- Regulación por moduladores

57. Regulación alostérica

58. Cinética de enzimas
alostéricas

59. Cinética sigmoidea frente
a moduladores

60. Cinética de enzimas
Michelianas versus alostéricas

61. Regulación covalente
• Las formas activas e inactiva de
una enzima pueden ser
interconvertidas por
modificaciones covalentes de
sus estructuras que son
catalizadas por otras enzimas.
• Transferencia del grupo fosfato
terminal del ATP a una serina,
treonina o tirosina específica de
la enzima (kinasa).
• Eliminación hidrolítica de Pi
(fosfatasas).

62. Regulación genética
Inductor
Represor
Enzimas