Enzimas Flashcards
¿Por qué incrementan la velocidad de la reacción las enzimas?
Para disminuir la energía de activación
¿Qué es la catálisis?
Son las transformaciones químicas que sufre el sustrato convirtiéndose a producto.
En una transformación química que no tiene catalizador (sin enzima), para que un sustrato con un reaccionante se convierta en un producto, se tiene que:
Suministrar toda la energía de activación hasta alcanzar un estado de transición.
Ese estado de transición permite transformar el sustrato en producto, en donde la variación de energía libre estándar de la transformación química es mayor para el sustrato que para el producto.
¿Qué pasa cuando el sustrato cuando sufre la catálisis?
Se convierte en un producto y libera la enzima.
Las enzimas al disminuir la energía de activación de la transformación química que ellas catalizan, incrementan la velocidad de la reacción hasta:
Alcanzar el estado de equilibrio. Las enzimas no cambian Keq: no cambia las energías libres de los reactivos o productos y por lo tanto no cambia el equilibrio de la reacción.
Apoenzima:
Hace referencia a la parte proteína, aminoacídica de la enzima. Es decir, parte proteica de una enzima que, para ser activa, requiere estar unida a la correspondiente coenzima. También se denomina apoproteína.
Holoenzima:
Es la proteína unido a una coenzima y/o ion metálico (cofactores o grupos
prostéticos). Esta unión genera la enzima activa.
Las enzimas para poder ser activan además de la parte apoenzimatica requieren unos ayudantes llamados:
Cofactores, grupos prostéticos o coenzimas.
Cofactor:
Es por lo general un compuesto que puede ser orgánico e inorgánico que se une a la parte apoenzimatica de la enzima mediante un enlace débil o laxo, es decir, se une laxamente a la parte apoenzimatica por que el enlace es débil.
El cobre es un cofactor para el sistema enzimático:
Citocromo oxidasa
Grupo prostético:
Componente orgánico o inorgánico que se va a unir a la parte apoenzimatica mediante un enlace fuerte, por lo general es un enlace covalente.
Diferencia entre cofactor y grupo prostético:
La diferencia radica en el tipo de enlace que lo une a la parte apoenzimatica. La diferencia es la forma como el compuesto orgánico o inorgánico se une a la parte apoenzimatica.
• Si el enlace es laxo o débil se habla de cofactor.
• Si el enlace es fuerte covalente, se habla del grupo prostético.
Coenzima:
Es un compuesto orgánico, son vitaminas o derivados de vitaminas del complejo B, que se necesitan para la actividad enzimática.
¿Por qué hay coenzimas que funcionan como grupos prostéticos?
Si la coenzima funciona como grupos protéticos es por que se une mediante enlaces covalentes.
Cosustrato
Cuando las coenzimas funcionan como cosustratos los cambios que le ocurren a la coenzima son opuestos a los cambios que le ocurren al sustrato.
El sitio activo es:
Es el sitio de unión del sustrato a la enzima y donde se lleva a cabo la catálisis.
Centro de fijación al sustrato
Es una región de la parte apoenzimatica de la enzima a la cual se va a unir el sustrato.
Centro activo o centro catalítico
El lugar donde ocurre la catálisis. No necesariamente es el centro de fijación al sustrato, puede ser o no ser.
Isoenzimas
Son enzimas que catalizan una misma transformación química pero que tienen propiedades físicas, químicas o inmunológicas distintas. En síntesis, se trata de proteínas diferentes estructuralmente que tienen la misma función.
¿Cuántas isoenzimas tiene la enzima lactato deshidrogenasa?
Tiene 5 isoenzimas. (LDH1, LDH12, LDH3, LDH4, LDH5)
¿Cuántas isoenzimas tiene la enzima lactato deshidrogenasa?
Tiene 5 isoenzimas. (LDH1, LDH12, LDH3, LDH4, LDH5)
Cuando las reacción ocurren en músculo cardiaco y en eritrocitos las enzimas lactato deshidrogenasas que predominan son las:
LDH1 y la LDH2.
Cuando las reacción ocurren en el cerebro y riñón las enzimas lactato deshidrogenasas que predominan son las:
LDH3
Cuando las reacción ocurren en músculo esquelético e hígado las enzimas lactato deshidrogenasas que predominan son las:
LDH4 y LDH5.
¿Cuántas isoenzimas tiene la enzima creatin cinasa (CK)?
Tiene 3 isoenzimas:
- CK1: Es el dimero BB. Predomina en cerebro
- CK2: Es el dimero MB. Predomina en musculo cardiaco.
- CK3: Es el dimero MB. Predomina en musculo esquelético.
¿Quién propuso la teoría de la llave y la cerradura?
Emil Fisher
¿Quién plantea la teoría del ajuste inducido?
Scotland
La teoría del ajuste inducido
La aproximación del sustrato a la enzima induce en ella un cambio conformacional que permite el acoplamiento electromagnético entre el sustrato y la enzima. (+ con – y – con +).
Teoría dinámica
Es similar a cuando se calza un guante. Es la teoría vigente.
¿Si la reacción es espontanea, se necesitan o no se necesitan enzimas?
Si una reacción es espontanea, esta no necesita de enzimas.
RIBOZIMAS
Las ribozimas son partículas de ARN que funcionan como catalizadores biológicos, es decir, enzimas.
El sitio activo tiene un ambiente:
Hidrofóbico
¿Por qué se dice que las enzimas tienen una especificidad Geométrica?
Porque son selectivas acerca de las identidades de los grupos químicos en sus sustratos.
¿Las enzimas afectan la energía de gibbs?
LAS ENZIMAS NO AFECTAN LA ENERGÍA LIBRE DE GIBBS.
- Oxidoreductasas
Reacciones de oxidación-reducción.
Claves:
Utilización de coenzimas: NAD+, NADP+ y FAD
Oxígeno como aceptor de electrones (en forma de hidrógeno)
Oxígeno incorporándose al sustrato
Subclases: Deshidrogenasas Oxidasas Reductasas Oxigenasas Hidroxilasas Peroxidasas Catalasas
- Transferasas:
Transferencia de un grupo funcional.
Claves:
-El grupo funcional estaba en una molécula donadora (A) y después de la reacción pasa a la molécula receptora (C )
-No se alteran los dobles enlaces (en casa de que hayan)
-No se incorpora H2O
-No se transfieren átomos de hidrógeno
-El oxígeno no es aceptor
- Siempre habrá un compuesto que dona el grupo y otro que acepta para que la reacción sea cataliza por una transferasa
- Si se transfieren grupo metilos se nombraría metiltransferasa (amino, acilo, fosfato, unidades de carbono como el metilo y grupos glucosilo)
Principales subclases:
- Transaldolasa y transcetolasa
- Acil-, metil, glucosil-, y fosforil transferasas
- Quinasas (cinasas): ejemplo: hexoquinasa
- Fosfomutasas
- Hidrolasas:
Ruptura de una molécula mediante la adición de H2O. Cuando participa la molécula de agua, siempre se rompe un sustrato en dos productos mínimo. SE INCORPORA EL AGUA (rompiéndose los productos)
Claves:
- El sustrato se rompe generalmente en dos productos
- Los componentes de la molécula de H2O aparecen por separado en los respectivos productos
- No se alteran los dobles enlaces (EN CASO DE QUE HAYAN)
Principales subclases: -Esterasas -Glucosidasas -Peptidasas -Fosfatasas -Tiolasas -Fosfolipasas -Amidasas Desaminasas Ribonucleasas
EJEMPLO: maltasa
- Liasas:
Añaden o eliminan elementos de agua, amonio o dioxido de carbono a los sustratos, lo que los lleva a la ruptura no hidrolítica de los enlaces. Generalmente enlaces dobles. (sintasas)
CUANDO ELIMINO ROMPO
CUANDO AÑADO CONDENSO: SIN GASTO ENERGÉTICO
Claves:
- Dobles enlaces
- No hay ruptura de sustrato cuando H2O se incorpora
- Durante la reacción de condensación de dos sutratos para formar producto, no se utiliza ATP
Subclases:
- Descarboxilasas (eliminan carbonos en forma de CO2)
- Aldolasas
- Hidratasas (añaden elementos de agua)
- Deshidratasas (eliminan elementos de agua)
- Sintasas
- Liasas
Las sintasas:
Son un tipo de liasas, que condensan dos sustratos utilizando agua, pero no se incorpora al producto.
- Isomerasas:
Transformación en su isómero. De un hidrógeno a otro.
CLAVES:
- Realizan movimiento intramolecular de un átomo de hidrógeno (y así cambiar la ubicación de un doble enlace)
- Particulares en cada clase de isoenzima
SUBCLASES:
- Isomerasas
- Racemasas
- Epimerasas
- Mutasas
¿Cuál es la isomerización metabólica más prevalente?
La intercorvensión aldosa-cetosa
- Ligasas:
Formación de enlaces. Requiere ATP. (sintetasa)
También condensan como las liasas, pero tienen que gastar energía. Catalizan reacciones en la que dos sustratos se unen para formar un producto.
CLAVES:
- El grupo fosfato no se incorpora al producto
- Particulares en cada subclase de isoenzima
SUBCLASES:
- Sintetasas
- Carboxilasas
El nombre de la enzima comienza:
El nombre de la enzima comienza por los nombres de los sustratos, seguido por el tipo de reacción, terminando en el sufijo asa.
- Alcohol deshidrogenasa (ADH) (EC 1.1.1.1)
Fosfatasa:
Usa agua para remover un grupo fosfato (hidrolasa)
Fosforilasa
Usa fosfato orgánico para romper un enlace y generar un producto fosforilado.
Deshidrogenasa:
Son enzimas capaces de catalizar la oxidación o reducción de un sustrato por sustracción o adición de dos átomos de hidrógeno. (Uso de NAD+ o FAD)
OXIDORREDUCTASA
Le quitan H al sustrato por medio de los aceptores de H (FAD y NAD). incorporación o transferencia de hidrógeno o de oxígeno
• El NAD deriva de la vitamina B3 y el FAD deriva de la vitamina B2
Oxigenasa:
Uno o dos átomos de oxígeno son incorporados.
¿Cuál es la coenzima para las transaminasas?
Son un conjunto de enzimas del grupo de las transferasas, pues transfieren grupos amino desde un metabolito a otro, generalmente aminoácidos.
LA COENZIMA DE LAS TRANSAMINASAS ES LA VITAMINA B6 FOSFATO PIRIDOXAL
¿Qué diferencia existe entre una sintasa y una sintetasa?
Las sintetasas utilizan energía proveniente de nucleótidos trifosfato tales como el ATP, GTP, CTP, TTP; mientras que las sintasas catalizan reacciones impulsadas por otros mecanismos.
Enzimas alostéricas:
Las enzimas alostéricas, también llamadas reguladores, son un tipo de enzimas con la capacidad de cambiar de conformación al unirse un efector o modulador alostérico, que muchas veces corresponde al producto final de una vía metabólica en la que la enzima está implicada.
Zimógenos o proenzimas:
Un zimógeno o proenzima es un precursor enzimático inactivo, es decir, no cataliza ninguna reacción como hacen las enzimas. Para activarse, necesita de un cambio bioquímico en su estructura que le lleve a conformar un centro activo donde pueda realizar la catálisis.
Ejemplos de Zimógeno:
-La mayoría de los factores de coagulación sanguínea son Serin Proteasas sintetizadas de forma inactiva, es decir, como zimógenos al hígado y secretadas al plasma. Entonces ellas están circulando, pero están inactivas porque no hay ningún traumatismo vascular que implique desencadenar el proceso de coagulación sanguínea.
En el momento en el que ocurra un traumatismo de ciertas severidad que implique que se desencadene el proceso de coagulación sanguínea, esos factores de coagulación que en su mayoría son Serin proteasas vana a activarse para desencadenar el proceso de coagulación sanguínea, de tal manera que el organismo no pierda sangre.
- En el proceso digestivo de los alimentos (intestino delgado) se producen enzimas de forma inactiva que van a ser activadas cuando haya la necesidad de digerir alimentos.
- El páncreas, por ejemplo, es una glándula mixta es endocrina y exocrina. En la parte exocrina del páncreas se producen una serie de enzimas que tienen que ver con la digestión de las proteínas, pero el páncreas las sintetiza y secreta a la luz del intestino de manera inactiva, a través del conducto pancreático.
¿Qué factores externos afectan la actividad de las enzimas?
Temperatura, pH y concentración.
Efecto del PH en las enzimas:
El centro activo o catalítico de la enzima genera todo un ambiente eléctrico, si se modifica el pH del medio donde esta la enzima, se está modificando el ambiente eléctrico, es decir, se está afectando la actividad de la enzima.
- El sitio activo de la enzima esta frecuentemente compuesto de grupos ionizables que deben estar en la forma iónica adecuada para mantener la conformación, unir los sustratos o catalizar la reacción.
- La actividad de la enzima debe ser medida al pH óptimo.
- El pH optimo varia de un sistema enzimático a otro.
- Los sitios activos de lo enzima son aminoácidos, su carga cambia dependiendo del PH, si cambia la carga puede cambiar la configuración 3D del sitio activa.
Efecto de la temperatura en las enzimas:
• Tiene que haber una temperatura optima para el trabajo enzimatico y depende del organismo.
• Para sistemas enzimáticos de mamíferos las temperaturas optimas oscilan entre 37 °C y 42°C. En el caso de los humanos, la temperatura corporal es de 37 °C. A esa temperatura alcanzan
una máxima actividad.
En las bacterias que viven en aguas termales casi a 100 C (thermus aquaticus y pyrolobus furioso) adecuaron su sistema enzimático a esas temperaturas optimas.
• A medida que aumenta la temperatura por lo general aumenta la actividad catalítica dentro del margen de estabilidad de la enzima.
• Después de la temperatura óptima la enzima empieza a desnaturalizarse y pierde su actividad catalítica
¿Qué consecuencia traería la labilidad térmica en el sistema de la glucosa 6-fosfato deshidrogenas?
La labilidad térmica en el sistema de la glucosa 6-P deshidrogenasa se asocia a una crisis de anemia hemolítica, hay personas que nacen con eso, entonces la glucosa 6-p deshidrogenasa a la temperatura normal se desnaturaliza.
Ese sistema enzimático participa en la vía de las pentosas y esa vía uno de sus objetivos es producir NADP reducido, que es utilizado en los eritrocitos para reducir el glutatión, el cual es un agente protector para la integridad de la membrana eritrocitaria. Si la enzima presente en los eritrocitos sufrió labilidad térmica la producción de NADP reducido cae y la de glutatión reducido, se pierde el efecto protector, ocurre la inestabilidad de la membrana eritrocitaria y se presentan la crisis de anemia hemolítica.
La labilidad térmica en la glucosa 6-P deshidrogenasa esta asociada con una crisis de anemia hemolítica hereditaria.
La anemia hemolítica:
Se presenta cuando la médula ósea no está produciendo suficientes glóbulos rojos para reemplazar a los que se están destruyendo.
CAUSAS:
- La anemia de las células falciformes.
- La deficiencia de G6PD (glucosa-6-fosfato deshidrogenasa)
- La anemia hemolítica por deficiencia de PK (piruvato quinasa)
La anemia megaloblástica:
En la anemia megaloblástica, hay una disminución de los glóbulos rojos. Las células son demasiado grandes, no están completamente desarrolladas, y tienen forma anormal. Tener muy poco ácido fólico o vitamina B-12 son causas comunes de la anemia megaloblástica.
¿Qué implicaciones fisiopatológicas podría tener el cambio de PH para el sistema de las alcohol deshidrogenasas?
¿Por qué el citocromo oxidasa no produce peróxido de hidrogeno sino agua?
Energía de Gibbs:
Energía potencial para que se ejecute una reacción química. Se simboliza con la letra G. Predice la dirección en la cual procederá de modo espontáneo una reacción (direccionalidad)
Energía de activación Ea:
Para que una reacción enzimática sea favorable o desfavorable, debe superar una barrera energética que separa los reactivos y productos, La barrera se llama Energía de activación Ea, es la diferencia de energía entre los reactivos y un intermedio de alta energía, el estado de transición (T*) que se forma durante la conversión del reactivo en producto.
Si la energía de activación disminuye, ¿Qué pasa con la velocidad del producto?
Producción del producto a mayor velocidad
Estado de transición:
Donde interviene la enzima para que resulte el producto.
La velocidad de reacción:
Es la velocidad a la que la reacción procede hacia el equilibrio. Para una reacción catalizada por una enzima, la velocidad es usualmente expresada como la cantidad de producto producido por minuto.
¿Por qué una enzima acelera las reacciones?
- La energía de activación disminuye porque una Rx bimolecular se convierte en unimolecular
- Hay pérdida de entropía. La enzima congela los movimientos de traslación y de rotación del sustrato.
- Límite superior para catálisis: velocidad de difusión.
FACTORES QUE INFLUYEN LA CINÉTICA ENZIMÁTICA:
- Temperatura
- PH
- Concentración de enzima
- Concentración de sustrato
- Presencia de moduladores (inhibidores)
Si yo quiero incrementar la V0:
- incremente la concentración de sustrato en el medio
- esta se incrementará hasta que la enzima quede
totalmente saturada por el sustrato (es decir, que no exista enzimas libres. Que todas están unidas a su sustrato)
¿Cuándo se obtiene la velocidad máxima de la reacción (Vmax)?
Cuando la enzima está totalmente saturada por el sustrato se obtiene la velocidad máxima de la reacción (Vmax)
La cinética de Michaelis-Menten.
En el año 1913, Leonor Michaelis y Maud Menten propusieron una ecuación de velocidad que explica el comportamiento cinético de las enzimas.
¿Qué es el KM?
Es la concentración de sustrato que va a permitir alcanzar la mitad de la velocidad máxima.
Km es una expresión para el equilibrio entre la velocidad de formación del complejo Enzima-sustrato y la velocidad de descomposición.
¿Que mide la km?
Mide el grado de afinidad que la enzima tiene por su sustrato.
● Km no es la constante de afinidad de la enzima para el sustrato. La constante de afinidad de la enzima para el sustrato es Ka.
RELACIÓN KM-AFINIDAD
- Cuando la enzima tiene un Km alto, su grado de afinidad por el sustrato es más bajo
– Cuando la enzima tiene un Km bajo, su grado de afinidad por el sustrato es alto.
¿QUÉ ES UN INHIBIDOR?
Efector que hace disminuir la actividad enzimática, a través de interacciones con el centro activo u otros centros específicos (alostéricos).
Esta definición excluye todos aquellos agentes que inactivan a la enzima a través de la desnaturalización de la molécula enzimática.
Inhibición irreversible:
• En la irreversible la molécula inhibidora se une al centro activo o catalítico de la enzima mediante un enlace fuerte, un enlace covalente. De tal manera, que se dificulta la liberación del inhibidor o la enzima.
● Inhibición permanente.
● Modificaciones químicas de los gps. Catalíticos.
● Modifica la enzima, está siempre inhibida
● Para distinguirlo de los reversibles se someten a
diálisis y si no se separan enzima e inhibidor, este es permanente.
Reactivos de grupos–SH:Agente alquilante,por ejemplo yodoacetato. Organofosforados: Actúan sobre enzimas sericas Únicamente sobre la ser activa Inhibidores sobre la acetilcolinesterasa
INHIBIDORES ISOSTÉRICOS:
Ejercen su acción sobre el centro activo.
Se dividen en reversibles e irreversibles
Inhibición Competitiva:
Inhibición reversible. El inhibidor se fija al centro activo de la enzima libre impidiendo la fijación del sustrato. Depende del cociente entre la concentración del sustrato sobre la concentración del inhibidor. Esto quiere decir que se puede romper este proceso inhibitorio, aumentando la concentración de sustrato en el medio pues habrá más probabilidad de que el sustrato ocupe el centro de la enzima, con respecto al inhibidor.
Características:
Las fijaciones de sustrato inhibidor son mutuamente exclusivas.
A muy altas concentraciones de substrato desaparece.
Por lo general, el inhibidor competitivo es un análogo químico. (Se parecen) o Elinhibidorestanespecíficocomoelsubstrato.
No competitiva:
El inhibidor se fija a la enzima independientemente de que lo haga o no el substrato; el inhibidor, por tanto, no impide la fijación del substrato a la enzima, pero sí impide la acción catalítica. En este tipo de inhibición resulta modificada la Vmax y mientras la Km se mantiene igual.
Anticompetitiva
El inhibidor se fija únicamente al complejo enzima-substrato una vez formado, impidiendo la acción catalítica. Ambas constantes cinéticas van a estar modificadas Km y Vmax.
Sustratos suicidas
Son moléculas que le sirven de sustrato a la enzima, y esta lo modifica, el producto modificado se une covalentemente al centro activo de la enzima, inhibiéndola reversiblemente. Son compuestos relativamente poco reactivos hasta que se unen al sitio activo de una enzima específica. Ese inactivador pasa los primeros pasos de una reacción enzimática normal, pero después se convierte en un compuesto muy reactivo que se combina irreversiblemente con la enzima en lugar de ser transformado en el producto normal.
TIENE POR LO TANTO:
La especificidad del inhibidor competitivo y la potencia de los inhibidores irreversibles.
INHIBIDORES ALOSTÉRICOS:
Ejercen su acción sobre otra parte de la molécula, causando un cambio conformacional con repercusión negativa en la actividad enzimática.
Las enzimas alostéricas son aquellas cuya actividad en el sitio activo se podría MODULAR, con la presencia de los efectores en un sitio diferente.
LAS ESTRUCTURAS MODULADORAS NO DEBEN PARECERSE AL SUSTRATO O AL PRODUCTO DIRECTO.
Efectores alostéricos positivos:
POSITIVO (activación): estimula la expresión del sitio activo. Aumenta la actividad catalítica. Unirse a la enzima para que ella exponga el sitio activo.
Efectores alostéricos negativos:
NEGATIVA (inhibición): cambia la forma del sitio activo y ya no puede relacionarse con el sustrato. Disminuye la actividad catalítica.
