ENZIMASENZIMAS

Catalizadores proteínicos que Catalizadores proteínicos que incrementan las tasas de reacción incrementan las tasas de reacción sin experimentar cambios durante sin experimentar cambios durante el proceso global.el proceso global.

ENZIMASENZIMAS

Entre muchas reacciones Entre muchas reacciones biológicas posibles desde el punto biológicas posibles desde el punto de vista energético, las enzimas de vista energético, las enzimas catalizan en forma selectiva las catalizan en forma selectiva las sustancias reactivas llamadas sustancias reactivas llamadas sustratos por vías de utilidad.sustratos por vías de utilidad.

Las enzimas de este modo dirigen Las enzimas de este modo dirigen todos los sucesos metabólicos.todos los sucesos metabólicos.

NOMENCLATURANOMENCLATURA

Cada enzima recibe dos nombres:Cada enzima recibe dos nombres: Su nombre recomendado que es Su nombre recomendado que es

corto, cómodo para el empleo corto, cómodo para el empleo cotidiano.cotidiano.

E segundo es el nombre sistemático, E segundo es el nombre sistemático, mas completo que se emplea mas completo que se emplea cuando es necesario identificar una cuando es necesario identificar una enzima sin ambigüedades.enzima sin ambigüedades.

NOMBRE NOMBRE RECOMENDADORECOMENDADO Tienen el sufijo ”asa” unido al del Tienen el sufijo ”asa” unido al del

sustrato de la reacción,sustrato de la reacción,(glucosidasa, sacarasa, ureasa) o (glucosidasa, sacarasa, ureasa) o una descripción de la actividad una descripción de la actividad efectuada ( lactato efectuada ( lactato deshidrogenasa, adenililciclasa).deshidrogenasa, adenililciclasa).

NOMBRE SISTEMÁTICONOMBRE SISTEMÁTICO

La International Union of Biochemistry La International Union of Biochemistry and Molecular Biology (IUBMB) and Molecular Biology (IUBMB) desarrolló un sistema de nomenclatura desarrolló un sistema de nomenclatura por medio del cual las enzimas se por medio del cual las enzimas se dividen en 6 clases principales, cada dividen en 6 clases principales, cada una con numerosos subgrupos.una con numerosos subgrupos.

Se une el sufijo “asa” a una descripción Se une el sufijo “asa” a una descripción bastante completa de la reacción bastante completa de la reacción química catalizada (oxido-reductasa del química catalizada (oxido-reductasa del D-glicerladehído 3- fosfato)D-glicerladehído 3- fosfato)

PROPIEDADESPROPIEDADES

Sitios catalíticos: contienen un Sitios catalíticos: contienen un surco especial denominado centro surco especial denominado centro activo que contiene cadenas activo que contiene cadenas laterales de aminoácidos que laterales de aminoácidos que crean una superficie tridimensional crean una superficie tridimensional complementaria con el sustrato.complementaria con el sustrato.

El sitio activo fija al sustrato El sitio activo fija al sustrato formando un complejo ES.formando un complejo ES.

EFICIENCIA EFICIENCIA CATALÍTICACATALÍTICA Las reacciones catalizadas por Las reacciones catalizadas por

enzimas son altamente eficientes y enzimas son altamente eficientes y proceden con una rapidez de 10proceden con una rapidez de 1033 a a 101088 veces mayor que las reacciones no veces mayor que las reacciones no catalizadas.catalizadas.

De manera característica cada De manera característica cada molécula enzimática es capaz de molécula enzimática es capaz de transformar de 100 a 1000 de sustrato transformar de 100 a 1000 de sustrato en producto cada segundo.en producto cada segundo.

ESPECIFICIDADESPECIFICIDAD

Las enzimas son altamente Las enzimas son altamente específicas y entran en específicas y entran en interacción con uno o unos pocos interacción con uno o unos pocos sustratos y catalizan solo un tipo sustratos y catalizan solo un tipo de reacción química.de reacción química.

COFACTORESCOFACTORES

Algunas enzimas se relacionan Algunas enzimas se relacionan con un cofactor no proteínico que con un cofactor no proteínico que se necesita para su actividad.se necesita para su actividad.

Entre los factores mas frecuentes Entre los factores mas frecuentes se encuentran los iones metálicos se encuentran los iones metálicos como Zn++, Mg++, Fe++, Mo+como Zn++, Mg++, Fe++, Mo++.+.

COENZIMASCOENZIMAS

Algunas veces se trata de moléculas Algunas veces se trata de moléculas orgánicas a menudo derivadas de las orgánicas a menudo derivadas de las vitaminas como : NAD, FAD.vitaminas como : NAD, FAD.

Holoenzima : Enzima + CofactorHoloenzima : Enzima + Cofactor

Apoenzima : Se refiere a la porción Apoenzima : Se refiere a la porción proteínica.proteínica.

REGULACIÓNREGULACIÓN

La actividad enzimática puede ser La actividad enzimática puede ser regulada, las enzimas se activan regulada, las enzimas se activan o se inhiben de modo que la tasa o se inhiben de modo que la tasa de formación de producto en de formación de producto en particular satisface las particular satisface las necesidades de la célula.necesidades de la célula.

Localización dentro de Localización dentro de la célula.la célula. Muchas enzimas están localizadas en Muchas enzimas están localizadas en

organelos específicos dentro de la organelos específicos dentro de la célula. Esta distribución en célula. Esta distribución en compartimientos sirve para aislar al compartimientos sirve para aislar al sustrato o al producto de la reacción de sustrato o al producto de la reacción de otras reacciones.otras reacciones.

Ofrece un ambiente favorable para la Ofrece un ambiente favorable para la reacción y organiza a las miles de reacción y organiza a las miles de enzimas que se encuentran dentro de la enzimas que se encuentran dentro de la célula.célula.

Cómo funcionan las Cómo funcionan las enzimas. enzimas. Su mecanismo de acción se Su mecanismo de acción se

considera desde 2 perspectivas:considera desde 2 perspectivas: En términos de los cambios de En términos de los cambios de

energía que ocurren durante la energía que ocurren durante la reacción, las enzimas ofrecen una reacción, las enzimas ofrecen una vía de reacción energéticamente vía de reacción energéticamente favorable.favorable.

Cómo funcionan las Cómo funcionan las enzimas. enzimas.

La segunda perspectiva describe La segunda perspectiva describe la manera en que el sitio facilita la manera en que el sitio facilita la catálisis desde el punto de la catálisis desde el punto de vista químico.vista químico.

CAMBIOS DE ENERGÍACAMBIOS DE ENERGÍA

Virtualmente todas las reacciones tienen Virtualmente todas las reacciones tienen una barrera energética que separa a los una barrera energética que separa a los reactivos de los productos.reactivos de los productos.

Esta barrera, llamada energía libre de Esta barrera, llamada energía libre de activación, es la diferencia de energía activación, es la diferencia de energía entre la de los reactivos y un entre la de los reactivos y un intermediario de alta energía que ocurre intermediario de alta energía que ocurre durante la formación del producto.durante la formación del producto.

VELOCIDAD DE VELOCIDAD DE REACCIÓN REACCIÓN

Para que las moléculas Para que las moléculas reaccionen deben contener reaccionen deben contener energía suficiente para superar la energía suficiente para superar la barrera energética del estado de barrera energética del estado de transición.transición.

Velocidad de reacción.Velocidad de reacción.

En ausencia de una enzima, solo En ausencia de una enzima, solo una porción pequeña de una una porción pequeña de una población de moléculas contará población de moléculas contará con energía suficiente para con energía suficiente para alcanzar el estado de transición alcanzar el estado de transición entre el reactivo y el producto.entre el reactivo y el producto.

Velocidad de reacción.Velocidad de reacción.

La velocidad de la reacción depende La velocidad de la reacción depende de número de éstas moléculas que de número de éstas moléculas que cuentan con energía.cuentan con energía.

Cuanto menor sea la energía libre de Cuanto menor sea la energía libre de activación, mas moléculas contarán activación, mas moléculas contarán con energía suficiente para pasar por con energía suficiente para pasar por el estado de transición y más rápida el estado de transición y más rápida será la velocidad de reacción.será la velocidad de reacción.

Factores que modifican Factores que modifican la velocidad de una la velocidad de una reacción.reacción. Concentración del sustrato.Concentración del sustrato.

Concentración de la enzima.Concentración de la enzima.

Temperatura.Temperatura.

pHpH

MICHAELIS - MENTENMICHAELIS - MENTEN

Propusieron un modelo simple Propusieron un modelo simple que explica la mayor parte de las que explica la mayor parte de las características de las reacciones características de las reacciones catalizadas por enzimas:catalizadas por enzimas:

E + S ES E + PE + S ES E + P

Constante de MichaelisConstante de Michaelis

Km es característica de una enzima y Km es característica de una enzima y su sustrato y refleja la afinidad de la su sustrato y refleja la afinidad de la enzima por ese sustrato.enzima por ese sustrato.

Km es numéricamente igual a la Km es numéricamente igual a la concentración del sustrato con la que concentración del sustrato con la que la velocidad de la reacción es igual a la velocidad de la reacción es igual a ½ de la Vmáx.½ de la Vmáx.

Km no varía con la concentración de la Km no varía con la concentración de la enzima.enzima.

Km bajaKm baja

Km numéricamente pequeña Km numéricamente pequeña refleja una afinidad elevada de la refleja una afinidad elevada de la enzima por su sustrato, porque se enzima por su sustrato, porque se requiere concentración baja de requiere concentración baja de este último para semisaturar la este último para semisaturar la enzima, es decir, llegar a una enzima, es decir, llegar a una velocidad que equivale a ½ de la velocidad que equivale a ½ de la velocidad máxima.velocidad máxima.

Km grandeKm grande

La Km numéricamente elevada La Km numéricamente elevada refleja una afinidad baja de la refleja una afinidad baja de la enzima por el sustrato porque se enzima por el sustrato porque se requiere una concentración requiere una concentración elevada de este último para elevada de este último para semisaturar la enzima.semisaturar la enzima.

Inhibición enzimática.Inhibición enzimática.

Cualquier sustancia que pueda Cualquier sustancia que pueda disminuir la velocidad de una disminuir la velocidad de una reacción enzimática se denomina reacción enzimática se denomina inhibidor .inhibidor .

CompetitivaCompetitiva No competitiva ReversibleNo competitiva Reversible IrreversibleIrreversible

Inhibición Inhibición Competitiva.Competitiva.

Se produce cuando el inhibidor Se produce cuando el inhibidor compite con el sustrato por compite con el sustrato por ocupar el centro activo de la ocupar el centro activo de la enzima.enzima.

EFECTOSEFECTOS

Max.: El S en cantidad creciente Max.: El S en cantidad creciente invierte el efecto de un inhibidor invierte el efecto de un inhibidor competitivo. A concentración competitivo. A concentración suficientemente elevada del suficientemente elevada del sustrato, la velocidad de la sustrato, la velocidad de la reacción alcanza la Vmáx reacción alcanza la Vmáx observada en ausencia de observada en ausencia de inhibidor.inhibidor.

EFECTOSEFECTOS

Km: Un inhibidor competitivo Km: Un inhibidor competitivo incrementa la Km aparente para incrementa la Km aparente para un sustrato determinado.un sustrato determinado.

Esto significa que, en presencia de Esto significa que, en presencia de un inhibidor competitivo, se un inhibidor competitivo, se requiere mas sustrato para lograr requiere mas sustrato para lograr ½ Vmáx.½ Vmáx.

FÁRMACOSFÁRMACOS

Estatinas : HMGCoA reductasaEstatinas : HMGCoA reductasa Alopurinol : Xantina oxidasaAlopurinol : Xantina oxidasa Captopril : Enzima convertidora Captopril : Enzima convertidora

A.A. Sulfametoxazol : síntesis PABASulfametoxazol : síntesis PABA Amoxicilina : Síntesis pared Amoxicilina : Síntesis pared

bacteriana.bacteriana.

Inhibición no Inhibición no competitiva.competitiva. Tiene un efecto característico Tiene un efecto característico

sobre Vmáx.sobre Vmáx. Ocurre cuando el inhibidor y el Ocurre cuando el inhibidor y el

sustrato se fijan en sitios sustrato se fijan en sitios diferentes de la enzima.diferentes de la enzima.

El inhibidor no competitivo puede El inhibidor no competitivo puede fijarse a la enzima libre o al fijarse a la enzima libre o al complejo ES y así impide que complejo ES y así impide que ocurra la reacción.ocurra la reacción.

EFECTOSEFECTOS

Vmáx : La inhibición no Vmáx : La inhibición no competitiva, no puede superarse competitiva, no puede superarse por el incremento de la por el incremento de la concentración del sustrato.concentración del sustrato.

Por este motivo, los inhibidores Por este motivo, los inhibidores no competitivos disminuyen la no competitivos disminuyen la Vmáx de la reacción.Vmáx de la reacción.

EFECTOSEFECTOS

Km : Los inhibidores no Km : Los inhibidores no competitivos no interfieren con la competitivos no interfieren con la fijación del sustrato a la enzima.fijación del sustrato a la enzima.

Por este motivo la enzima Por este motivo la enzima manifiesta la misma Km en manifiesta la misma Km en presencia o en ausencia de un presencia o en ausencia de un inhibidor de este tipo.inhibidor de este tipo.

EJEMPLOSEJEMPLOS

Algunos actúan formando enlaces Algunos actúan formando enlaces covalentes con grupos específicos covalentes con grupos específicos de enzimas.de enzimas.

El Pb forma enlaces covalentes El Pb forma enlaces covalentes con las cadenas laterales de con las cadenas laterales de sulfhidrilo de la cisteína en las sulfhidrilo de la cisteína en las proteínas.proteínas.

UTILIDADUTILIDAD

Por lo menos la mitad de los Por lo menos la mitad de los fármacos vendidos en los Estados fármacos vendidos en los Estados Unidos actúa como inhibidores Unidos actúa como inhibidores enzimáticos.enzimáticos.

Enzimas en el Enzimas en el diagnóstico clínico.diagnóstico clínico. Las enzimas presentes en el Las enzimas presentes en el

plasma se clasifican en dos plasma se clasifican en dos grupos :grupos :

Funcionales : desempeñan una Funcionales : desempeñan una función conocida en el plasma por función conocida en el plasma por ejemplo las enzimas de la ejemplo las enzimas de la coagulación.coagulación.

Enzimas en el Enzimas en el diagnóstico clínico.diagnóstico clínico.

Enzimas plasmáticas no Enzimas plasmáticas no funcionales :funcionales :

No tienen una función conocida No tienen una función conocida en el plasma y por lo general son en el plasma y por lo general son indicadoras de daño tisular.indicadoras de daño tisular.