Tema 7 ENZIMAS

Question 1

Propiedades generales de los enzimas:

Answer 1

• Son los catalizadores de las reacciones químicas que se producen en los sistemas biológicos. Ayudan a que reacciones que de por sí no podrían producirse, se produzcan.
• Tienen gran poder catalítico; son capaces de convertir una gran cantidad de sustrato por unidad de tiempo.
• Poseen un elevado grado de especificidad de sustrato. Un enzima tiene un sustrato específico y su unión tiene mucha afinidad.
• Funcionan en soluciones acuosas en condiciones suaves de pH y temperatura Tienen un rango determinado de actuación y, si estas condiciones cambian, el enzima pierde su función.

Question 2

• 2 tipos de enzimas:

Answer 2

• Proteínas (las más abundantes)
• Pequeñas moléculas de ARN con capacidad catalítica

Question 3

Hay algunas que para poder funcionar requieren de una pequeña ayuda. Estas enzimas tienen 2 partes:

Answer 3

• Apoenzima: parte proteica de la enzima.
• Grupo prostético (parte no proteica de la enzima):
• Cofactores (iones orgánicos)
• Coenzimas (pequeñas moléculas, como por ejemplo vitaminas)
  Holoenzima = apoenzima + grupo prostético

Question 4

Elementos inorgánicos que sirven como cofactores para enzimas:

Answer 4

mayor parte de cofactores de origen orgánico se tratan de iones y normalmente son cationes divalentes (2 cargas positivas) y ayudan en reacciones. Mg: reacciones catalizadas por quinasas (fosforilación:
transferencia de grupos fosfato, -inasa → fosforila).

Question 5

algunas coenzimas que sirven como ?

Answer 5

transportadores transitorios de átomos específicos o grupos funcionales.

Question 6

Propiedades de las apoenzimas:

Answer 6

• Mayor eficiencia catalítica.
• condiciones ambientales suaves
• Especificidad.
• Capacidad catalítica regulable.

Question 7

Mayor eficiencia catalítica:

Answer 7

Debido a la capacidad de los enzimas de unir específicamente ligandos y orientarlos adecuadamente, las reacciones enzimáticas son 106 - 1012 veces más rápidas que las no catalizadas o las catalizadas por catalizadores químicos no enzimáticos.

Question 8

Capaces de catalizar reacciones químicas bajo unas condiciones ambientales suaves :

Answer 8

(ej. Homeostasis → constante pH y Tº; condiciones normales). En general, los catalizadores químicos no enzimáticos requieren condiciones más extremas, como temperatura y presión elevadas, pH extremo…

Question 9

• Especificidad. :

Answer 9

Los enzimas reconocen específicamente reactivos y productos. Raramente existen reacciones secundarias en la catálisis enzimática.

Question 10

• Capacidad catalítica regulable:

Answer 10

La actividad de los enzimas puede aumentar o disminuir mediante mecanismos de regulación (regulación alostérica, modificación covalente, cambios de la cantidad de enzima).

Question 11

Las enzimas se clasifican según la reacción catalizada:

Answer 11

• Nomenclatura:
• Número clasificatorio:
• Nombre sistemático:
• Nombre trivial:

Question 12

• Nomenclatura:

Answer 12

Número clasificatorio de 4 dígitos (E.C.)
- Nombre sistemático
- Nombre trivial
ATP + D-Glucosa → ADP + D-Glucosa-fosfato

Question 13

Número clasificatorio:

Answer 13

E.C. 2.7.1.1.
2. Clase: Transferasa
7. Subclase: Fosfotransferasa
1. Fosfotransferasas con OH como aceptor
1. D-glucosa como aceptor del fosfato

Question 14

Nombre sistemático:

Answer 14

ATP glucosafosfotransferasa

Question 15

Nombre trivial:

Answer 15

hexoquinasa

Question 16

Clases de enzimas más abundantes e importantes:

Answer 16

1. Oxidorreductasas: la función que catalizan es la transferencia de electrones (reacciones de oxidación-reducción).
2. Transferasas: reacciones de transferencia de grupo (cogen un grupo funcional de una molécula y se lo transfieren a otros). Importante → transferencia grupos fosfato; ej. Quinasas.
3. Hidrolasas: reacciones de hidrólisis (ruptura de enlaces con la participación de moléculas de H20) (romper enlace peptídico o glucosídico).
4. Liasas: añaden/quitan dobles enlaces (=).
5. Isomerasas: reorganizan las moléculas teniendo en cuenta sus propiedades isoméricas
   (azúcares → cambian de lado grupo - OH, D- o L-) (transferencia grupo funcional dentro de una misma molécula dando lugar a isómeros).
6. Ligasas: unen enlaces/moléculas… → “pegamento”. Formación enlaces sencillos.

Question 17

Sitio activo:

Answer 17

• En condiciones fisiológicas las reacciones sin catalizar tienden a ser lentas.
• Muchas reacciones bioquímicas suponen situaciones poco probables.
• Una enzima soluciona estos problemas proporcionando un ambiente tridimensional favorable a la reacción.

Question 18

Características de los centros activos:

Answer 18

1. El centro activo es una hendidura tridimensional formada por grupos que provienen de diferentes partes de la secuencia lineal de aminoácidos. Es el lugar donde se va a unir el sustrato.
2. Supone una pequeña porción del volumen total del enzima.
3. Son hoyos o hendiduras en los que el agua queda normalmente excluida (hidrofóbicos).
4. Los sustratos se unen al enzima por numerosas fuerzas débiles.
5. La especificidad del enlace depende de la disposición exactamente definida de los átomos
   del centro activo.

Question 19

Interacciones en el centro activo
Interacciones entre S y E:

Answer 19

1. No covalentes: puente de hidrógeno, van der Waals, electrostáticas, hidrofóbicas.
2. Covalentes: enlace E-S o grupos que se transfieren entre E y S.
   - Unión a cofactores
   - Unión a cadenas laterales de aminoácidos
   La máxima intensidad en la interacción aparece sólo durante el estado de transición.
   Las interacciones que estabilizan el estado de transición no tienen por qué ocurrir sólo en el centro activo, sino también en otros lugares alejados.
   Propiedades importantes de los enzimas: especificidad, catálisis, regulación.
   E: enzima; S: sustrato

Question 20

Energética de las reacciones:

Answer 20

Las enzimas alteran las velocidades de reacción pero no los equilibrios.
La energía de fijación entre enzima y sustrato proporciona especificidad de reacción y catálisis.
Las enzimas cogen la energía de activación necesaria para realizar una reacción y la disminuyen de manera que el tiempo necesario para que la reacción se dé es mucho menor (ej. café frío: microondas y cazo/fuego → enzima).
Con la enzima → menos energía y menos tiempo.
Entre el sustrato y el producto encontramos una forma intermedia, dónde está la máxima energía. Es el estado de transición (es un punto medio entre el sustrato y el producto).

Question 21

Cinética enzimática:

Answer 21

Parte que estudia una enzima desde el punto de vista matemático.
La concentración de sustrato afecta la velocidad de reacción catalizada por enzimas.

Question 22

Gráfica: X → concentración sustrato; Y → velocidad.

Answer 22

Al principio la velocidad es elevada y las enzimas se unen a los sustratos, pero cuando las enzimas ya están todas ocupadas, la velocidad es constante, llegando a su velocidad máxima. La constante se calcula en el punto medio de la velocidad máxima.

Question 23

Km (constante de Michaelis-Menten):

Answer 23

es un parámetro cinético importante por múltiples razones:
KM es la concentración de un sustrato para la cual la velocidad de reacción es la mitad de la velocidad máxima.
2. El valor de KM caracteriza la interacción de la enzima con un sustrato dado.
Km baja → > afinidad de la enzima por el sustrato porque necesitamos < cantidad de sustrato
para saturar las enzimas
Km alta → < afinidad, necesitamos > moléculas de sustrato

Question 24

Unidades de la velocidad de reacción

Answer 24

Se define la unidad de actividad enzimática (U) como la cantidad de enzima que cataliza la conversión de 1 umol de sustrato en un minuto. (1 umol/min).

Question 25

*¿Cómo se llama la representación en la cual puedes calcular parámetros de cinética como Km (X) o V máx (Y)?

Answer 25

Representación de dobles inversos o de Lineweaver-Burk

Question 26

Regulación de las reacciones enzimáticas

Answer 26

1. Por efecto del pH y la T°: todas las enzimas tienen, tanto un rango de pH, como un rango de Tº de activación. Por debajo y por encima de estos rangos la enzima pierde su actividad (se inactiva).
2. Presencia de inhibidores: la inhibición es el proceso mediante el cual cesa la actividad de una enzima y se lleva a cabo a través de unas moléculas que se llaman inhibidores.

Question 27

Tipos de inhibición:

Answer 27

• Inhibición competitiva:
• Inhibición no competitiva:

Question 28

• Inhibición competitiva:

Answer 28

tanto la molécula de inhibidor como la de sustrato, van a competir entre sí por unirse al mismo centro activo. Ocurre porque el inhibidor estructuralmente se parece mucho al sustrato. Cuando uno se une, el otro no puede. Forman complejos El (enzima inhibidor). En cuanto a los parámetros cinéticos, la V máx no se altera, se mantiene igual. Pero la Km aumenta y la afinidad va disminuyendo. Como no se unen a la vez, la velocidad máxima no se ve interferida.
Un inhibidor implica: menor afinidad → Km alta. (Ej. AINE’S)

Question 29

• Inhibición no competitiva:

Answer 29

el sustrato se une a su centro activo y el inhibidor al suyo propio teniendo cada uno un sitio independiente del del otro. Si se une el inhibidor, el sustrato no puede. Si se une el sustrato, el inhibidor sí puede, pero cesa la acción de la enzima.
Cinéticamente la V máx disminuye y la Km aumenta. Como se pueden unir a la vez: disminuye la velocidad máxima (disminuye sí o sí porque el inhibidor se une, en mayor o menos cantidad, pero se une)

Question 30

Los 3 tipos de inhibición son reversibles: si el inhibidor se va, la reacción continúa de la misma manera.

Answer 30

• Inhibidores irreversibles:
  3. Proteólisis:
  4. Regulación por expresión génica
  5. Retroalimentación en regulación de la actividad enzimática:
  6. Modificación covalente:

Question 31

• Inhibidores irreversibles:

Answer 31

inactivan permanentemente a la enzima; una vez se unen, ya no se van. Además, permiten determinar los residuos del sitio activo.
Una clase de inhibidores muy conocidos son los inactivadores suicidas, moléculas generalmente inertes que sólo cobran actividad cuando son transformadas por el enzima al que inactivan. El enzima los reconoce como sustratos, los modifica y reaccionan covalentemente con el enzima. (ej. difluormetilornitina en el tratamiento de la tripanosomiasis africana).

Question 32

3. Proteólisis:

Answer 32

muchas de las enzimas que existen se activan o inactivan por proteólisis. El enzima inactivo que se activa por proteólisis, se llama zimógeno. Estos zimógenos sólo se activan cuando se necesitan (ej. proteasas intestinales). El corte se realiza entre enlaces covalentes (fuertes) y es irreversible.

Question 33

5. Retroalimentación en regulación de la actividad enzimática:

Answer 33

una retroalimentación es cuando una ruta o una enzima se puede regular a sí misma.
2 tipos:
* Negativa: la ruta se regulará de manera que cese la acción de las enzimas participantes.
* Positiva: la ruta se regula de manera que aumenta la acción de las enzimas participantes.

Question 34

6. Modificación covalente:

Answer 34

manera de regulación enzimática que consiste en la adición de grupos covalentes en la propia enzima.
La más importante → fosforilación/desfosforilación.
* Activación por corte proteolítico
- Es una modificación covalente: se rompe un enlace covalente.
- Irreversible
Forma común de regulación de enzimas con riesgo para la célula
- Zimógenos: se sintetizan como precursores (peligrosos); se activan con un corte proteolítico, se elimina un trozo de la molécula.