T5 - Cinética enzimática Flashcards
¿Qué son las enzimas?
Son, principalmente enzimas globulares, que actúan como biocatalizadores.
- Presenta gran poder catalitico y aumentan la velocidad de reacción.
- Presentan condiciones de reacción suaves (medio acuosos, pH=7, 37ºC)
- Son altamente específicos, tanto con el sustrato como por la reacción.
- Tienen capacidad de regulación (inhibidas por producto)
- NO alteran los equilibrios de reacción.
¿En qué consiste la catálisis de una reacción?
Para que ocurra una reacción los reactivos deben colisionar con la orientación adecuada y la energía suficiente.
Una forma de acelerar las reacción es aumentar la temperatura para que se incremente el movimiento cinético de las partículas y tengan más energía.
Un catalizador es una sustancia que se combina de un modo transitorio con los reactivos de una reacción, de manera que estos alcanzan el ET a menor energía sin alterar los equilibrios de reacción. Cuando se forman los productos se regenera el catalizador libre.
ESTADO DE TRANSICIÓN
Estado por el que debe pasar una molécula reaccionante durante su transformación a otra (producto). Es un estado muy inestable y enérgico a partir del cual es igual de probable que la reacción transcurra en un sentido u otro.
ENERGÍA DE ACTIVACIÓN
Energía necesaria para alcanzar el ET. A mayor Ea, menor velocidad de reacción, porque será más difícil alcanzar el ET. La Ea actúa como barrera energética crucial para la vida, sin ellas las moléculas complejas revertirían espontáneamente hasta moléculas más sencillas.
Los enzimas aumentan la velocidad de reacción al estabilizar el ET, por lo que disminuyen la Ea.
Clasificación de las enzimas
en 1961 se creó la Comisión de Enzimas (CE) de la Unión internacional de Bioquímica y Biología Molecular (IUBMB) que estableción un sistema de clasificación:
1)OXIDORREDUCTASAS: catalizan reacciones de oxido-reducción o transferencia de e- (ej. Malato deshidrogenasa)
2) TRANSFERASAS: catalizan reacciones de transferencia de un grupo químico desde una molécula dadora a otra aceptora (ej. hexoquinasa)
3) HIDROLASAS: catalizan reacciones de ruptura de enlaces C-C, C-O o N-N por transferencia de grupos funcionales al agua (ej. glucosa-6-fosfatasa)
4) LIASAS: catalizan reacciones de adición de grupos a dobles enlaces o de formación de dobles enlaces por eliminación de grupos (enolasas, fumarasas)
5) ISOMERASAS: catalizan reacciones que implican reordenamientos intramoleculares (ej. triosa fosfato isomerasa)
6) LIGASAS: Catalizan reacciones de condensación entre dos sustratos acoplado al uso de energía química como la hidrólisis de ATP (ej. piruvato carboxilasa).
NOMBRES COMUNES DE ENZIMAS
DESHIDROGENASAS: reacciones oxido-reducción con transferencia de H - Oxidorreductasas
OXIDASAS: reacciones oxido-reducción donde el aceptor es el O2 - oxidorreductasas
QUINASAS: Reacciones de transferencia de un grupo fosforilo (fosforilación) - Transferasas
FOSFATASAS: Hidrolisis de un grupo fosforilo (defosforilación) - hidrolasas
SINTETASAS: reacciones de condensación con aporte energético - ligasas.
COENZIMAS
Moléculas que poseen propiedades fisico-químicas que no se encuentran en la cadena polipeptídica del enzima y que actúan junto a él para catalizar una reacción enzimática.
COFACTOR: Ión metálico - metaloenzimas
GRUPO PROSTÉTICO: coenzima unido covalentemente al enzima.
APOENZIMA: componente proteico de la enzima.
HOLOENZIMA: enzima funcional completo.
Clasificación de COENZIMAS por función
La mayoría de los coenzimas son formas modificadas de las proteínas.
REDOX:
(Vitamínico)
- NAD+ y NADP+ / Vit B3
- FAD y FMN / vit B2
- Ácido ascórbico /vit C
(NO vitamínico)
- Uniquinona (Coenzima Q)
- Ácido lipoico
TRANSPORTE:
(Vitamínico)
- TPP, pirofosfato de tiamina
- PLP, fosfato de piridoxal
- Coenzima A / vit B5
- Biocitina / Vit B8
- TH4, Tetrahidrofolato / Vit B9
- Coenzima B12 o cobamida
(NO vitamínico)
- Ácido lipoico
- S-adenosilmetionina (G-Met)
Cofactores metálicos
Participan en el proceso de catalisis de 3 formas:
- Reacciones de óxido-reducción (Cambios en el estado de oxidación)
- Estabilizando o apantallando las cargas negativas.
- Uniéndose al sustrato y facilitando su orientación apropiada.
ej:
Mg2+ - reacciones catalizadas por reacciones que necesitan ATP
Zn2+ - unido a metalotioneína
CU2+ - se transporta en el plasma unido a la proteína ceruloplasmina
¿Qué importancia tiene el estudio de la cinética enzimática?
- Determina las afinidades de unión de sustratos/inhibidores a la enzima y la velocidad catalítica máxima.
- Conocer el mecanismo catalítico de un enzima.
- Entender el papel de un enzima concreto en una vía metabólica.
- Una velocidad enzimática anormal puede dar pistas sobre una patología determinada.
INHIBICIÓN ENZIMÁTICA
Los inhibidores son moléculas que interfieren con la catálisis enlenteciéndola o deteniendo la reacción. Puede ser:
REVERSIBLE: Unión no covalente del inhibidor al centro activo del enzima, fácil disociación.
- I. Competitiva: el sustrato y el inhibidor son similares estructuralmente. (ej. Alcohol deshidrogenasa frente a metanol y etanol)
- I. Acompetitiva: El inhibidor se une al complejo ES y provoca una distorsión del centro activo. (ej. enzimas con varios sustratos)
- I. No competitiva: el inhibidor se une al enzima por otro lugar distinto del centro activo. (ej. Penicilina)
IRREVERSIBLE: Unión covalente del inhibidor al centro activo del enzima, disociación lenta.
- Análogos del ET, se emplean como marcadores de afinidad, para conocer los aa que forman parte del centro activo.
INHIBIDORES SUICIDA
Son compuestos poco reactivos que se unen al centro activo del enzima específico, el cual los convierte en un compuesto muy reactivo que se combina irreversiblemente con el enzima.
REACCIONES BISUSTRATO
SECUENCIALES o DESPLAZAMIENTO SIMPLE:
- Reacción bi-bi ordenada: hay un orden obligado de adición de los sustratos al enzima. La unión del 1er sustrato se requiere para que la enzima forme el sitio de unión del 2º. (ej. lactato deshidrogenasa)
- Reacciones bi-bi al azar: no existe preferencia sobre el orden de adición de los sustratos. (ej. Creatina quinasa)
PING-PONG o DOBLE DESPLAZAMIENTO: Se liberan 1 o más productos antes de que se incorporen todos los sustratos. Los sustratos A y B no se encuentran el uno con el otro en la superficie de la enzima.
coeficiente de eficacia catalítica
Kcat/Km
Es el mejor parámetro para medir la eficiencia catalítica y para discriminar entre sustratos que compiten por el mismo enzima.
La velocidad de reacción está limitada por la velocidad de formación de complejos. La eficacia máxima se da cuando K2»>K1
Los enzimas que se acerquen a un coeficiente entorno a 10^8 o 10^9 se dice que han alcanzado la PERFECCIÓN CATALÍTICA.
La velocidad de reacción está influenciada por la concentración de enzima, por el pH y la Tª, pero Km no varía.
CONSTANTE CATALÍTICA
Es una constante de velocidad global para el proceso de transformación del sustrato en producto.
- Si SOLO existe una etapa limitante, la Kcta será la cte de velocidad de esa etapa.
- Si existe más de 1 etapa limitante, la Kcat englobará las ctes de velocidad de las diferentes etapas.
En condiciones de saturación la mayor parte de la enzima se encuentra en forma de EP, por lo que Kcta será una medida directa de producción catalítica de producto en condiciones óptimas.
