Enzimología Flashcards
Definición de enzima
Catalizador biológico de las reacciones químicas de las células de todos los seres vivos. Estas son fundamentales para que las reacciones biológicas ocurran a velocidades compatibles con la vida.
La mayoría de las enzimas son
Proteínas, pero también existen algunas denominadas ribozomas que corresponden a RNA con actividad catalítica.
Una ruta metabólica es
Una serie de reacciones químicas que ocurren de manera secuencial, que generan un producto final a partir de un sustrato, estando mediadas en cada etapa por una enzima en particular.
Nuestro organismo posee una gran cantidad de enzimas, existiendo algunas de ellas que son reversibles, es decir, que….
Catalizan las reacciones químicas en una u otra dirección dependiendo de la cantidad de sustratos y productos disponibles.
Existen también enzimas reguladas, las cuales son…
Enzimas cuya velocidad de catálisis puede aumentar o disminuir de acuerdo a las condiciones ambientales de la célula en la que se encuentran. Por ello, estas enzimas son marcapasos de las vias metabólicas, ya que la velocidad de la ruta va a depender de esta enzima.
Las enzimas pueden presentar alteraciones en su estructura, ya sea por mutaciones genéticas o la actividar farmacológica de algunas sustancias. Por ejemplo, la glucosa-6-fosfatasa que se encarga de sintetizar glucosa a partir de la glucosa-6-fosfato (proveniente del glucógeno o gluconeogénesis), al presentar alteraciones, puede desencadenar….
Hipoglicemia. También, puede alterar las concentraciones celulares de distintos metabolitos en el torrente sanguíneo, y a su vez, ocasionar patologías, que pueden detectarse por la medición en el suero de los niveles enzimáticos.
Cuando ocurre un infarto cardíaco, las concentraciones de las enzimas, como la queratina-quinasa, …….
Aumentan, ya que son liberadas al torrente sanguíneo.
Las enzimas ….. la velocidad de las reacciones químicas en relación con reacciones no enzimáticas.
Aceleran.
Existen choques productivos y no productivos, para que ocurra la transformación de los reaccionantes en productos, estos deben colisionar…. Los choques productivos son aquellos que:
Entre sí. Son aquellos que colisionan en cierta posición permitiendo la formación del producto.
Para aumentar la cantidad de choques productivos, y por ende, la velocidad de la reacción, podemos:
Aumentar la temperatura (los reaccionantes se mueven más rápido, aumentando la cantidad de choques y la probabilidad de que estos sean efectivos), o agregar una enzima a la solución.
Los ejes x e y de una curva de progreso, corresponden a:
X= tiempo Y= concentración del producto.
En una curva de progreso, la pendiente corresponde a:
La velocidad de la reacción qca.
En una curva de progreso de una reacción no enzimática, la curva es:
Lineal.
En el equilibrio, la velocidad de la curva de progreso es:
Igual a 0.
¿Las rx enzimáticas tienen un equilibrio distinto al de las rx no enzimáticas?
No. Keq es igual.
¿La energía libre de G del sustrato es mayor o menor a la energía libre del producto?
Es mayor, por ende, las rx son espontáneas. Por ende, ΔG<0.
El estado de transición de rx enzimáticas es, con respecto a las rx no enzimáticas….
Distinto, ya que incluye al complejo enzima-sustrato y enzima-producto (ES y EP respectivamente) como intermediarios.
La energía libre de activación (Ea) en una rx enzimática es, con respecto a una rx no enzimática…
Menor.
El estado de transición en rx no enzimáticas corresponde a un estado ….. energía. Posterior a la formación del producto, dicha energía se…
De alta energía. Libera.
Las enzimas, respecto al ΔG…
Disminuyen el ΔG de activación, pero no alteran el de las rx (producto y sustrato).
Las enzimas, poseen, respecto a su eficacia:
Un alto grado, ya que pueden acelerar las rx en varios ordenes de magnitud. Esto se debe al sitio activo.
El sitio activo de una enzima, es una….
Hendidura en su superficie, en que los sustratos se encuentran en la orientación y distancia apropiadas para que ocurra la rx, facilitando los choques activos.
El sitio activo de una enzima es…
Flexible, experimenta cambios conformacionales al unirse al sustrato.
El modelo de encaje inducido corresponde a…
Cuando la enzima deja pasar al sustrato para que se una, y despues se cierra para favorecer la interacción.
El sitio activo de una enzima, le otorga…
Especificidad, es decir, sólo reacciona con sustratos específicos.
La primera etapa de la rx química corresponde a:
Formación del complejo enzima-sustrato, este es reversible.
La segunda etapa de la rx qca es…
La catálisis o transformación del sustrato en producto en el sitio activo. Luego, se disocia el complejo enzima-producto y se libera este último. Las enzimas pueden ser utilizadas múltiples veces, cabe resaltar.
Los aminoácidos del sitio activo pueden participar tanto de….. como….
De la unión de la enzima al sustrato, o de la conversión del sustrato en producto (catálisis).
Las enzimas, vs catalizadores inorgánicos actuan….
- En condiciones moderadas de pH, t° y presión.
- A mayores velocidades.
- Con alta especificidad (no se activan aunque las moléculas sean parecidas al sustrato).
- Con capacidad de regular la catálisis.
La interacción entre enzima y sustrato ocurre con:
- Especificidad espacial (estereoespecificidad) y
- Especificidad de rx qcas.
Los elementos inorgánicos que participan de la catálisis son:
Cofactores enzimáticos. Por ejemplo Fe+2 y Fe+3 en la citocromo c oxidasa.
Los elementos orgánicos que participan de la catálisis son:
Coenzimas.
Cuando las coenzimas se unen covalentemente, se denominan….
Grupos prostéticos. Por ejemplo, FAD en la succinato deshidrogenasa.
Una oxidorreductasa, cataliza:
Reacciones redox.
Una transferasa, se encarga de…
Transferir grupos químicos.
Las enzimas terminan en el sufijo…
asa.
El complejo enzima sustrato requiere menor…
Ea.
Las hidrolasas catalizan…
La ruptura de enlaces a través de la incorporación de una molécula de agua (hidrolisis).
Las liasas catalizan..
La transformación de un enlace simple en uno doble.
Las ligasas catalizan…
La transferencia de grupos químicos con la utilización de un nucleótido que otorga la energía necesaria para la reacción.
Las deshidrogenasas catalizan…
La transferencia de equivalantes reductores.
Las oxidasas catalizan…
Rx de oxidación.
Las fosfatasas catalizan…
La remoción de grupos fosfato.
Las carboxilasas catalizan…
La carboxilación de un sustrato.
Las quinasas catalizan…
La transferencia de un grupo fosfato a través de una molécula de ATP al sustrato.
La reacción catalizada vs la no catalizada (reversibles)
S+E -> ES -> EP -> P +E vs S -> P
Para determinar las propiedades catáliticas o cinéticas de una enzima, debemos medir….
La velocidad de las reacciones que catalizan y los factores que influyen en esta.
La velocidad de una reacción mide…
La velocidad de síntesis del producto.
A medida que aumenta la concentración de producto, [P], la rx se torna…
Reversible, se puede sintetizar sustrato a partir de producto.
El equilibrio en la curva de progreso, corresponde a…
Una velocidad igual a 0, ya que la velocidad de la rx de síntesis de producto y de síntesis de reactante se igualan.
Para medir la eficacia de una enzima, debemos medir…
La V0 o Velocidad inicial en la primera parte de la curva, que corresponde al sentido directo de la rx, en la cual sólo se forma producto a partir de sustrato, en caso contrario, la formación de sustrato afectará a la velocidad real. Esta primera parte de la curva corresponde a una recta, luego la V comienza a disminuir.
Si aumentamos la concentración de sustrato, la velocidad inicial…
Aumentará, hasta llegar a un pto máximo, en la cual la enzima se satura de la cantidad de sustrato, igualandose las V0.
Si aumentamos la concentración de sustrato, la velocidad inicial…
Aumentará, hasta llegar a un pto máximo, en la cual la enzima se satura de la cantidad de sustrato, igualandose las V0. Esto ante condiciones de [E] constantes.
La V0 es…
Constante.
La curva de saturación, tiene como ejes x e y a…
x=
La curva de saturación, tiene como ejes x e y a…
x= [S] (unidad de concentración).
y= V0 según la cantidad de sustrato disponible. (moles de producto/min).
La [E] es constante.
La curva de saturación, tiene una forma de
Hipérbola asintótica. Las enzimas que tienen este comportamiento se conocen como Michaelianas.
A partir de la curva de saturación, podemos calcular los siguientes parámetros:
Vmáx y Km.
La velocidad máxima es aquella…
Que pese a aumentar la concentración de sustrato, la velocidad máxima inicial no sigue aumentando, ya que la [S] supera a [E].
La Km o Constante de Michael, es….
La [S] con la que se alcanza Vmáx/2.
E + S –> ES, la cte corresponde a:
k1.
E + S
k2.
ES –> E + P, la cte corresponde a:
k3 o cte de velocidad catalítica (kcat) o lenta, también denominada número de recambio.
ES
k4. Sin embargo, es despreciable, ya que la [P] es muy pequeña.
Cuando la formación del complejo ES es muy rápida y la síntesis del producto muy lenta, esta corresponde a la etapa limitante de la velocidad, por ende, obtendremos la siguiente fórmula:
V0=k3[ES]
Si la [ES] se mantiene cte durante un cierto tiempo de la rx, tendremos que:
Velocidad de formación de ES = Velocidad de disociación de ES.
Entonces….
k1[E][S]=k2[ES] + k3 [ES]
La concentración total de la enzima [Et] es igual a la concentración de la enzima libre [E] más la concentración de la enzima que está formando el complejo [ES], por ende:
[Et]=[E] + [ES]
[E]=[Et] - [ES]
Entonces… k1[E][S]=k2[ES] + k3 [ES] —>
k1 ([Et] - [ES]) [S]=k2[ES] + k3 [ES]
k1 [Et] [S] - k1 [ES] [S] =k2[ES] + k3 [ES]
k1 [Et] [S] = k2[ES] + k3 [ES] + k1 [ES] [S]
[ES] = k1 [Et] [S] / (k2 + k3 + k1 [S])
[ES] = [Et] [S] / {(k2 + k3)/ k1 } + [S]
(k2 + k3)/ k1 = Km, Por ende [ES] = [Et] [S] / {(k2 + k3)/ k1 } + [S] ….
[ES] = [Et] [S] / Km + [S], si V0=k3[ES]. V0 = k3[Et][S] / Km + [S]
Si la velocidad máxima se consigue cuando toda la enzima está como complejo ES….
[k3] [Et] = Vmáx
La ecuación de Michaelis-Menten es…
V0 = Vmáx [S] / Km + [S]
El número de recambio representa…
El número de moléculas de sustrato convertidas a producto por unidad de tiempo y por molécula de enzima.
La Km de la glucoquinasa, respecto a la hexoquinasa es…
Mucho mayor. Por ende, la glucoquinasa es menos afín por la glucosa que la hexoquinasa.
(k2 + k3)/ k1 = Km. Sin embargo, Km realmente es…
k2/ k1 = Km, ya que k3 es la constante limitante de la rx, y por ende, es muy pequeña y despreciable.
Cuando Km es muy alta significa que….
k2»_space;> k1, por ende, el complejo ES tiende a disociarse.
Cuando Km es muy baja significa que….
k1»_space;» k2, por ende, el complejo ES tiende a unirse. De esta forma, la afinidad de la enzima por el sustrato es mayor.
Vmáx=k3[ES]= k3 [Et], lo anterior porque…
Cuando tenemos la Vmáx, todas las enzimas están como complejo enzima-sustrato, siendo una medida de [].
Si se afectan aminoácidos que participan de la catálisis de la rx química, que pasara con Vmáx y Km
Como en Km k3 es prácticamente despreciable, no habran mayores cambios en la Km. En cambio, Vmáx disminuirá, ya que depende de la cte catalítica.
Para la fosforilación se requiere de una enzima…
Quinasa. La rx es: Proteína + ATP = Proteína-fosfato + ADP.
Para la desfosforilación se requiere de una enzima…
Fosfatasa. La rx es:
Proteína-Fosfato + H20 = Proteína + HP04-.
Si se afectan aminoácidos que participan de la unión del complejo ES de la rx química, disminuyendo fuertemente la unión, que pasara con Vmáx y Km.
Km se verá afectada, ya que k2»>k1, por ende, Km aumentará, ya que la afinidad de la enzima por el sustrato es menor.
Por otro lado, la Vmáx no se ve afectada.
La formación del complejo ES a través de enlaces … lo que explica su reversibilidad.
Débiles.
El sensor de la glicemia en el ser humano corresponde a….
La glucoquinasa, ya que se satura a mayores cantidades que la hexoquinasa. Por ende, es más sensible a cambios de la [glucosa].
El pH puede cambiar el valor de la Vmáx, hasta…
Inactivarla, dependiendo de la enzima en particular. Un valor en específico puede aumentar mucho su Vmáx.
La temperatura suele aumentar la Vmáx de una reacción. Sin embargo, puede llegar a…
Desnaturalizar la enzima por calor.
Los parámetros Km y Vmáx en una curva de saturación, son posibles de….
Estimar.
Para calcular los valores exactos de Km y Vmáx, debemos…
Realizar un gráfico de dobles recíprocos, donde el eje X corresponda a 1/[S] y el eje Y a 1/V0. De esta manera, la pendiente corresponderá a Km/Vmáx[S]. La cte será 1/Vmáx.
