Bioquímica II - Clase 2
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BIOQUIMICA IIEnzimas
ENSAYO: Revisión y Calificaciones
BIOQUIMICA II-A ACTIVIDAD
ENZIMATICA
NOMBRE Nota 6%
Alecio, Daniela 14 0,84
Briceño, Karen 20 1,2
Cárdenas, Katherine 17 1,02
Cartaya, Edmar 16 0,96
Contreras, Emilyn 11 0,66
Contreras, Génesis 13 0,78
Costa, Stefany 20 1,2
Díaz, Juan Carlos 0 0
Fernandez, Jackeline 12 0,72
Figueroa, Raisette 17 1,02
Gelvis, Alixer 9 0,54
Godoy, Jockselin 14 0,84
Gonzalez, Edimar 19 1,14
Guzmán, Ana 17 1,02
Guzmán, Andreína 10 0,6
Heilaneh, Amalia 15 0,9
Lara, Kellyn 6 0,36
Mamo, Antonieta 14 0,84
Mariani, Fabiola 17 1,02
Marrufo, Blanca 20 1,2
Mayo, Diana 17 1,02
Montero, Anderson 13 0,78
Morgado, Keilyneth 8 0,48
Ortíz, Eliakim 20 1,2
Pinto, Génesis 18 1,08
Piquero, Julián 18 1,08
Rojas, Migdalen 18 1,08
Roque, Carlos 14 0,84
Salas, Joskarelyn 14 0,84
Simao, Rui 19 1,14
Tabbouli, Georgina 13 0,78
Toro, Mariany 8 0,48
Valentin, Chirma 15 0,9
Valverde, Génesis 19 1,14
Varela, Anays 20 1,2
Vegas, Yuri 11 0,66
Zambrano, Joselin 9 0,54
Zúñiga, Rodolfo 16 0,96
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Objetivos:
• Modelo de Michaelis-Menten: cinética, aporte de Lineweaver-Burk
• Factores que afectan la actividad enzimática: concentración, temperatura, pH, sustrato
• Inhibición enzimática: tipos y ejemplos• Regulación de la actividad enzimática: zimógenos, enzimas
alostéricas e isoenzimas (concepto y ejemplos)• Clasificación de las enzimas en el diagnóstico clínico
Prof. Ana Ma. Camero
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CINETICA DE MICHAELIS-MENTEN
Para explicar la relación entre la velocidad inicial (v0) y la concentración inicial de sustrato ([S0]), Michaelis y Menten propusieron que las reacciones enzimáticas ocurrían en 2 etapas:
Prof. Ana Ma. Camero
Leonor Michaelis
Maud Menten
ETAPA 1:Formación del complejo
enzima-sustrato (ES)
ETAPA 2:Formación del
producto liberando la enzima
K1 , k2 y k3 son las constantes cinéticas individuales de cada proceso
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CINETICA DE MICHAELIS-MENTEN
v1 = k1 [E] [S]
v2 = k2 [ES]
v3 = k3 [ES]
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CINETICA DE MICHAELIS-MENTEN
Si partimos de que la concentración total de enzima es igual a la concentración de enzima libre más la concentración de complejo enzima-sustrato:
[ET] = [E] + [ES]
despejando, obtenemos que la concentración de enzima libre es igual a la concentración total de enzima menos la concentración de complejo enzima-sustrato:
[E] = [ET] - [ES]
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CINETICA DE MICHAELIS-MENTEN
Si sustituimos
[E] = [ET] - [ES]
en la fórmula original:
v1 = k1 [E] [S]
obtenemos:v1 = k1 ([ET] - [ES]) [S]
v1 = k1 [S] [ET] - k1 [S] [ES]
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CINETICA DE MICHAELIS-MENTEN
Prof. Ana Ma. Camero
El modelo cinético de la HIPOTESIS DEL ESTADO ESTACIONARIO, donde [ES] es pequeña y constante a lo largo de la reacción; por lo tanto, la velocidad de formación del complejo enzima-sustrato (v1) es igual a su velocidad de su disociación (v 2 + v3):
v1 = v 2 + v3
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Cinetica DE MICHAELIS-MENTEN
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Además, como [ES] es constante, también lo es la velocidad de formación del producto:
v = v3 = k3 [ES] = constante
y como v1 = v 2 + v3
podemos decir que:
k1 [S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES]
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CINETICA DE MICHAELIS-MENTEN
Despejando [ES] nos queda:[ES] = [ET] [S]
kM + [S]
donde: kM = k2 + k3
k1
siendo kM la CONSTANTE DE MICHAELIS-MENTEN la cual se define como la concentración de sustrato a la que la velocidad de reacción enzimática es igual a la mitad de Vmax
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CINETICA DE MICHAELIS-MENTEN
De todo lo anteriormente expuesto podemos concluir que, en el estado estacionario, la velocidad de formación de producto es:
v = v3 = k3 [ES] = k3 [ET] [S]
kM + [S]
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(para cualquier reacción enzimática, [ET], k3 y kM son constantes)
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CINETICA DE MICHAELIS-MENTEN
Proceso cinético de 1er. Orden:
A bajas concentraciones de sustrato ([S] << kM) la fórmula queda:
v = (k3 [ET] / kM) [S]
como los términos entre paréntesis son constantes, pueden englobarse en una nueva constante: kobs, de forma que la expreción se reduce a:
v = kobs [S]
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CINETICA DE MICHAELIS-MENTEN
Proceso cinético de orden cero:
A altas concentraciones de sustrato ([S] >> kM) la fórmula queda:
v = k3 [ET]
En este caso, la velocidad de reacción es independiente de la concentración de sustrato, y como tanto k3 como [ET] son constantes, aparece el término Vmax (Velocidad máxima de reacción) entendida como la velocidad que alcanzaría la reacción cuando toda la enzima disponible está unida al sustrato
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CINETICA DE MICHAELIS-MENTEN
Si introducimos la fórmula de la Vmax a la fórmula despejada hasta ahora obtenemos la forma más conocida de la ECUACION DE MICHAELIS-MENTEN:
v = Vmax [S]
kM + [S]
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MODELO DE LINEWEABER-BURKE
Lineweaber y Burke linearizaron la ecuación de MM usando una representación de doble recíproco tomando
para ello el inverso de los valores de los extremos, dando como resultado una línea recta cuya fórmula es:
y = mx + c
donde el punto de corte de la recta en el eje “y” representa 1/Vmax y con el eje “x” -1/Km
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MODELO DE LINEWEABER-BURKE
1 = Km + 1
v Vmax [S] Vmax
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IMPORTANCIA DE LA CINETICA ENZIMATICA
1. Permite explicar cómo funciona una enzima
2. Permite predecir cómo se comportará una enzima en vivo
3. Permite definir :• Vmax : velocidad máxima de una reacción a una concentración
de enzima determinada• Km : concentración de sustrato necesaria para alcanzar la mitad
de la velocidad máxima de una reacción enzimática
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FACTORES QUE AFECTAN LA ACTIVIDAD ENZIMATICA
• Concentración de sustrato• Temperatura• pH
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EFECTO DE LA CONCENTRACION DE SUSTRATO• A bajas concentraciones de sustrato ([S] ↓), la velocidad de la
reacción aumenta linealmente (V↗) teniendo entonces una reacción de 1er. Orden.
• A medida que aumenta la concentración de sustrato ([S]↗), va disminuyendo la velocidad de la reacción (V↘)hasta llegar a un punto en el que se hace constante (reacción de orden 0). En este momento, la concentración de enzima es igual a la concentración de complejo enzima-sustrato ([E] = [ES]), y la velocidad alcanzada es se conoce como Velocidad máxima (Vmax)
EFECTO DE LA CONCENTRACION DE SUSTRATO
EFECTO DEL PH • Debido al carácter anfótero de los aa constituyentes de
las enzimas, el pH del medio puede favorecer o perjudicar la actividad enzimática.
• El pH más adecuado para la actividad catalítica se conoce como pH óptimo.
• Pocas décimas de desviación en el pH óptimo pueden afectar drasticamente la actividad catalítica e incluso llegar a producir la desnaturalización de su componente protéico. De allí la importancia de mantener estable el pH intracelular.
EFECTO DEL pH
PEPSINA UREASA ARGINASA
EFECTO DE LA TEMPERATURA
• En general, los aumentos de temperatura aumentan la velocidad de las reacciones: por cada 10°C la velocidad se duplica.
• Las enzimas a partir de cierta temperatura se empiezan a desnaturalizar por el calor.
• La temperatura a la cual la actividad catalítica es máxima se conoce como temperatura óptima.
EFECTO DE LA TEMPERATURA
INHIBICION DE LA ACTIVIDAD
ENZIMATICA
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INHIBICION ENZIMATICA
Los INHIBIDORES ENZIMATICOS son compuestos que reducen o anulan la actividad enzimática. Los hay de 2 tipos:
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INHIBICION COMPETITIVA
El inhibidor se une a la enzima por el mismo sitio que se une el sustrato (sitio activo), por lo tanto ambos compiten. Ej.: inhibidores de la proteasa
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INHIBICION NO COMPETITIVA
El inhibidor no se une al mismo sitio que el sustrato
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INHIBICION ACOMPETITIVAEl inhibidor se une a un sitio diferente que el sustrato, pero su unión a la enzima aumenta la afinidad de ésta por el sustrato dificultando su disociación e impidiendo la formación del producto.
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INHIBICION ACOMPETITIVA
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INHIBICION IRREVERSIBLE
Modifican colaventemente la estructura de la enzima mediante la alteración tridimensional de la estructura del sitio activo.
Ej.: El diisopropilfluorofosfato (DFP) es hidrolizado por la enzima pero el grupo fluor se mantiene unido a una serina en el sitio activo, inactivándolo. Además, el DFP reacciona con el centro activo de la acetilcolinesterasa en la sinapsis neuronal, lo que lo convierte en una potente neurotoxina con una dosis letal de menos de 100 mg.
INHIBICION IRREVERSIBLE
REGULACION DE LA ACTIVIDAD
ENZIMATICA
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REGULACION DE LA ACTIVIDAD ENZIMATICA
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ZIMOGENOSUn amplio número de enzimas se sintetizan en forma de precursores inactivos de masa molecular mayor a la de la enzima madura activa. Estos precursores reciben el nombre de proenzimas o zimógenos.
El zimógeno, sufre un proceso de escisión en el lisosoma en el que libera una cadena de aa llamada péptido de activación, proceso a partir del cual se genera la enzima activa.
Ej.:
TRIPSINOGENO TRIPSINA
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LISOSOMA
ENTEROCINASA
ENZIMAS ALOSTERICOS
Hay enzimas que pueden adoptar 2 conformaciones interconvertibles: R (relajada) y T (tensa).
Siendo la forma R la más activa
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ENZIMAS ALOSTERICAS
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Enzima Relajada
Enzima Tensa
Modulador Alostérico
positivo negativo
Moléculas que favorecen las formas R o T y se unen a la enzima por un sitio diferente a su sitio activo
MODULADORES ALOSTERICOS
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ISOENZIMASEnzimas que difieren en la disposición de sus aa pero que tienen la misma actividad enzimática. Tienen cinéticas diferentes así como también diferentes mecanismos de regulación.
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ENZIMAS EN EL DIAGNOSTICO CLINICO
• CPK (creatinfosfoquinasa) • Fracción M: CK-MM (muscular)• Fracción B: CK-BB (cerebral)• Fracción MB CK-MB (cardíaca)
• Patologías: miopatías congénitas, infarto al miocardio, cirugía y traumatismo cardíaco, ejercicio intenso
• LDH (lactadodeshidrogenasa)• Fracción H (miocardio)• Fracción M (músculo)
• HHHH (LDH 1): miocardio y eritrocito• HHHM (LDH 2): miocardio y eritrocito• HHMM (LDH 3): cerebro y riñón• HMMM (LDH 4): hígado y músculo esquelético• MMMM (LDH 5): músculo esquelético
• Patologías: infarto al miocardio, cancer, distrofia muscular, hepatitis aguda, dermatomiositis, ACV, hemopatías
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CLASIFICACION DE LA ENZIMAS EN EL DIAGNOSTICO CLINICO• Aminotransferasas
• AST: aspartato aminotransferasa• Hígado y Miocardio
• ALT: alanina aminotransferasa• Hígado
• Patologías: infarto al miocardio, hepatitis aguda, pancreatitis aguda
• Fosfatasas• ACP: fosfatasa acida (próstata, hígado, hueso, bazo)
• Patologías: cancer de próstata metastatizado, enfermedad osea, embolismo pulmonar, hemopatías malignas, enfermedades de Gaucher, Niemann-Pick, Hodgkin, Paget)
• ALP: fosfatasa alcalina (hueso, intestido delgado, hígado, placenta)• Patologías: intericia obstructiva, hiperparatiroidismo primario, osteítis
deformante, neoplasias oseas o prostáticas, mieloma múltiple, raquitismo, hipotiroidismo infantil, enfermedad celíaca, escorbuto.
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CLASIFICACION DE LA ENZIMAS EN EL DIAGNOSTICO CLINICO• Amilasa (pancreas, saliva)
• Patología: pancreatitis aguda, úlcera gástrica, litiases pancreática por obstrucción del conducto de oddi, parotiditis
ACTIVIDADES
Elabore un mapa mental que incluya breve descripcón e imágenes sobre los factores que afectan la actividad enzimática.
Trabajo grupal: grupos de max. 4 estudiantes
Formato: Mapa Mental (imagen)
Extensión: 1 hoja
Forma de entrega: enviar por email
Tiempo de entrega: Lunes 5-5-14
Ponderación: 9% de su calificación parcial
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REFERENCIAS• http://www.monografias.com/trabajos5/enzimo/enzimo2.shtml• http://temasdebioquimica.wordpress.com/2008/07/12/especifi
cidad-enzimatica/
• http://genesis.uag.mx/edmedia/material/quimicaII/enzimas.cfm#enzimatica
• http://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/lb/ciencias_quimicas_y_farmaceuticas/schmidth02/parte02/03.html
• http://es.wikipedia.org/wiki/Cin%C3%A9tica_enzim%C3%A1tica
• http://www.uib.es/facultat/ciencies/prof/josefa.donoso/campus/modulos/modulo4/modulo4_14.htm
• http://www.med.unne.edu.ar/catedras/bioquimica/pdf/ez-clinico.pdf