Sin t

1
Introducción a la Enzimología
2
Catálisis
Ea
Ea
DG
DG
Reacción catalizada
Reacción no catalizada
3
Enzima Proteína dotada de actividad
catalítica - Enzimas proteolíticas -
Desnaturalización de enzimas - Purificación de
enzimas - Síntesis completa de una enzima A
partir de 1982, se sabe que no todas las enzimas
son proteínas existen moléculas de RNA con
actividad cata- lítica, las llamadas ribozimas
4
Las enzimas cumplen su papel catalítico gracias
a - Fijación estereoquímicamente
complementaria del substrato - Transformación
catalítica del mismo En ambas funciones
participan - Cadenas laterales de los
aminoácidos - Grupos o moléculas no proteicas
- Grupos prostéticos - Iones metálicos -
Cofactores
5
En la catálisis química se distingue entre
- Catálisis homogénea, cuando catalizador y
reactivos están en la misma fase físicoquímica
Por ejemplo, la hidrólisis ácida de la
sacarosa. - Catálisis heterogénea, cuando
catalizador y reactivos están en distinta fase
físicoquímica por ejemplo, la reacción en fase
gaseosa entre N2 y H2 para formar
amoníaco (proceso Haber), que es catalizada por
metales (sólidos)
La catálisis enzimática tiene características de
ambas
6
Los siguientes hechos
- Especificidad de la reacción enzimática -
Carácter heterogéneo de la catálisis enzimática
Nos llevan a postular la existencia de un Centro
Activo en la molécula de enzima, capaz de -
Fijar específicamente al substrato -
Transformarlo catalíticamente.
7
Lisozima y su substrato
8
Substrato molécula(s) sobre la(s) que actúa la
enzima Actividad enzimática velocidad a la que
cursa la reacción enzimática
Velocidad variación de la concentración en la
unidad de tiempo Unidades katal
moles.s-1 U.I. mmoles.min-1 (a 25ºC) La
velocidad es directamente proporcional de la
concentración de enzima por tanto, la velocidad
es una medida de la concen- tración de enzima en
una preparación.
9
Activador Agente que aumenta la actividad
enzimática Inhibidor Agente que disminuye la
actividad enzimática
Inhibidor reversible establece un equilibrio con
la enzima
E I
EI
Inhibidor irreversible modifica químicamente a
la enzima
E I
E
10
Cofactor (Coenzima) Átomo, ion o molécula que
participa en el proceso catalítico sin ser
enzima ni substrato.
Los cofactores participan de dos maneras
distintas
1. A través de una fijación muy fuerte a la
proteína y salen sin ser modificados del ciclo
catalítico 2. Como un segundo substrato salen
modificados del ciclo catalítico y por lo general
requieren otra enzima para volver al estado
original.
11
LAO L-aminoácido oxidasa es una flavoproteína
Las flavoproteínas tienen un grupo prostético
flavínico, que interviene en el proceso
catalítico sin salir modificado del mismo
12
LDH Lactato deshidrogenasa
Utiliza como cofactor NADH, el cual sale de la
reacción oxidado a NAD. La regeneración a NADH
requeriría otra enzima.
13
Isoenzimas formas moleculares distintas de una
enzima dentro del mismo organismo
Hexokinasa Presenta, al menos, cuatro formas
distintas - Hepática - Cerebral - Muscular -
Eritrocitaria
Las isoenzimas representan formas que tienen que
ver con la diferenciación celular, presentando
distintas características funcionales.
14
Especificidad de las enzimas, 1
Especificidad absoluta
Enzima Fumarato hidratasa Específica para
el isómero trans- por un lado y para el L- por
otro.
15
Especificidad de las enzimas, 2
Especificidad de grupo
Las carboxilesterasas hidrolizan todo tipo de
ésteres, independien- temente de la naturaleza de
R o R
16
Otras características de la acción enzimática
Eficiencia catalítica
En ocasiones llega a ser enorme con números de
recambio del orden de 108 s-1 Las enzimas que
han llegado a este límite reciben el nombre de
Enzimas plenamente evolucionadas, ya que un
incremento en la actividad no tendría sentido al
superar la velocidad de difusión de los
substratos.
17
Teorías de la acción enzimática, 1
Modelo de Llave y Cerradura (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 insuficient
e al no explicar algunos fenómenos de la
inhibi- ción enzimática, por ejemplo
18
Teorías de la acción enzimática, 2
Modelo de Ajuste Inducido (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 experimen- tales conocidos hasta el
momento.
19
Teorías de la acción enzimática, 3
La teoría del Ajuste Inducido se amplía en la
actualidad definiendo la acción enzimática como
Estabilización del Estado de Transición
Según lo cual, el Centro Activo enzimático es en
realidad complementario no al substrato o al
producto, sino al estado de transición entre
ambos.
20
Substrato un éster
Estado de transición intermediario
tetraédrico, inestable
Productos
21
Análogo de Estado de Transición
Derivado fosforilado, que no es substrato de la
reacción, pero que por su analogía estructural
ocupa el centro activo de la enzima e inhibe
fuertemente a la reacción