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Clasificación de las enzimas y
factores que afectan la velocidad de
la Rx enzimáticala Rx enzimática
Dr. José Luis Cárdenas López
2014-1
Ejemplo
MALWMRLLPLMALWMRLLPLMALWMRLLPLMALWMRLLPL LALLALWGPDLALLALWGPDLALLALWGPDLALLALWGPD PAAAPAAAPAAAPAAAFVNQHL CGSHLVEALY
Sitios más probables de rompimiento de la cadena pora) Tripsina b) quimiotripsina c) pepsina (asumiendo están a condiciones óptimas)
LVCGERGFFY TPKTRREAED
LQVGQVELGG GPGAGSLQPL ALEGSLQKRG
IVEQCCTSIC SLYQLENYCN
Nombrar las enzimas
• Nombres triviales
– Generalmente “sustratoasas” (hidrolíticas)
• Ej. Amilosa –Amilasa
• Ej. Proteina –Proteinasa o proteasa
– Otras enzimas, nombre de la reacción– Otras enzimas, nombre de la reacción
• Substrato oxidasa NADH oxidasa
• Substrato deshidrogenasa lactato deshidrogenasa
– Otras reciben nombres que no dicen nada de la rx que catalizan ni del substrato: Papaina, Ficina, etc.
Clasificación de las enzimas (EC i.j.k.l,
cuatro números)
• Primer número es el tipo de reacción catalizada
• 1. Oxidoreductasas. rx oxido-reducción
• 2. Transferasas. Transferencias de grupo de una molécula a otra
• 3. Hidrolasas. Rompimiento hidrolítico de C-C, C-N, C-O o • 3. Hidrolasas. Rompimiento hidrolítico de C-C, C-N, C-O o C-N
• 4. Liasas. Rx de eliminación
• 5. Isomerasas. Rearreglos estructurales
• 6. Ligasas. Formación de enlaces con hidrólisis de un grupo fosfato de “alta energía” (sintetasas)
Oxido-reductasas
• Donador:aceptor oxidoreductasa
• Donador�la molécula que se oxida
• Comunmente: “donador deshidrogenasa”, a menos que el aceptor sea O2, en ese caso menos que el aceptor sea O2, en ese caso “donor oxidasa”. Ejemplo:
• 1.1.1.1 es la alcohol deshidrogenasa
• 1. oxidoreductasa, 1. actúa en grupos CHOH 1. el NAD+ es el aceptor, 1. el etanol es el donador
Transferasas
• AX+B�A+BX
• X no puede ser H
• B no puede ser H20
• EC 2.3.1.9 es la AcCoA acetiltransferasa• EC 2.3.1.9 es la AcCoA acetiltransferasa
• 2. transferasa, 3. se transfiere un grupo acil, 1.
un grupo acil, mas no aminoacil, 9. acetil CoA
es el aceptor
Hidrolasas
• AX+H20�AH+XOH
• Ejemplo:
• EC 3.2.1.1.
• 3. hidrolasa, 2. actúa en grupos glucosídicos, • 3. hidrolasa, 2. actúa en grupos glucosídicos,
1. hidroliza enlaces O-glucosil. 1. produce un
glucano, mas no glucosa o maltosa.
• (Alfa-amilasa)
Liasas
• Rompimiento no hidrolítico de enlaces,
generalmente C-C, C-N, C-S, decarboxilasas y
adiciones a dobles enlaces
R-CH=CH-R + HX R-CH2-CH-R
X
adiciones a dobles enlaces
• EC. 4.1.1.53. fenilalanina carboxi-liasa
• 4. liasa, 1.actua en enlace C-C, 1. actua en
grupos carboxilo, 53. especifico a esta enzima
Isomerasas
• Nombre trivial depende del tipo de
isomerización
• EC 5.1.3.20. D-ribosa cetol isomerasa
• 5. isomerasa, 1. intercambio ceto y alcohol, 3. • 5. isomerasa, 1. intercambio ceto y alcohol, 3.
denota el substrato, 20. específica a la enzima.
Ligasas
• A+B +ATP � AB +( AMP+PPi ó ADP +Pi)
• Puede llamarse sintetasa
• EC 6.2.1.3. Acetato:CoA ligasa (acilCoA
sintetasa)sintetasa)
• 6. ligasa, 2. forma enlace C-S, 1. enlace acido-
tiol, 3. específico a esta enzima
Ejemplos de enzimas (2000)
Tipo de enzima Conocidas ejemplo
oxidoreductasas 650 polifenoloxidasa
transferasas 720 transglutaminasa
hidrolasas 640 Proteasas, hidrolasas 640 Proteasas, lipasas
liasas 250 Histidina carboxilasa
isomerasas 120 Fosfoglucosa isomerasa
ligasas 100 acetilCoA ligasa
Factores que influyen en la velocidad de
reacción enzimatica
• Cantidad de la enzima
• Distribución en los tejidos
• Sustrato y cofactores
• pH• pH
• Temperatura
• Fuerza Iónica
• Actividad molecular
• Inhibidores endógenos
Cantidad de la enzima
• Velocidad inicial: Concentración de la enzima
• Varía en la etapa de desarrollo
• Dieta y ejercicio
• Peces de la profundidad 3-4 órdenes de • Peces de la profundidad 3-4 órdenes de
magnitud en la [enzima] LDH en músculo
Distribución de la enzima
• Isoenzimas: formas moleculares de la misma enzima, ej. H4 LDH inhibida por baja conc de piruvato y la M4 LDH es inhibida por alta conc de piruvato
• Postmortem puede haber liberación de enzimas de lisosomas o de las membranas celulareslisosomas o de las membranas celulares
• Congelado-descongelado de pescado activa la oxaloacético transaminasa y la acetilglucosaminidasa
• La irradiación de pescado (100 Krads) activa la fosfatasa ácida y la acetilglucosaminidasa
Sustrato y cofactores
• El Km o afinidad con el sustrato es dependiente de la temperatura de rx, siendo la temp del ambiente del organismo donde hay menor Km
• La presión del habitat también afecta el Km, sobre todo a los peces que no viven en aguas profundas
• La conc de cofactores puede afectar igual o más que la conc de sustrato o de enzima
Cofactores• Compuestos no proteicos que colaboran en la catálisis
• Los cofactores puede ser un ión metalico o bien una molécula orgánica compleja llamada coenzima.
• El complejo enzima –cofactor catalitícamente activo recibe el nombre de HOLOENZIMA.
• Cuando se separa el cofactor, la proteína restante, que • Cuando se separa el cofactor, la proteína restante, que por si misma es inactiva catalíticamente, se denomina APOENZIMA
• Muchos se derivan de minerales y vitaminas de la dieta
Unidad funcional: Holoenzima
Apoenzima (proteína) + grupo prostético o
cofactor
Parte proteica de una enzima: Apoenzima, No
tiene actividad catalítica.
Ejemplos
• Coenzima 1, NAD+/NADH (provienen de la niacina)
• Coenzimas de la flavina, FMN/FMNH2 (Vit B2, Riboflavina)
• Tiamina pirofosfato
• Ac. lipoico
• Coenzima A
• Biotina
Piridoxina• Piridoxina
• Coenzima Q
• Heme
• Vitamina C
• Ac. fólico
• Cianocobalamina
• Iones metálicos
• S-adenosil metionina
COFACTORES (iones) ENZIMAS
Na+ ATPasa (junto con Na+ y
Mg2+)
K+ Piruvato quinasa (junto con
Mg2+)
Se Glutation peroxidasa
Ni2+ ureasa
Zn2+ Alcohol deshidrogenasa
Anhidrasa carbónica
Cu2+ Tirosinasa
Citocromo oxidasaCitocromo oxidasa
Fe2+o Fe3+ Citocromos
Peroxidasa
Catalasa
Mg2+ Hexoquinasa
Glucosa 6 fosfatasa
Piruvato quinasa (junto con
K+)
Mn2+ Arginasa
Ribonucleótido reductasa
pH
• El efecto del pH en la actividad tiene forma de
campana, pero el óptimo es operativo (temp,
sustrato, I, etc)
• Enzimas homólogas pueden diferir • Enzimas homólogas pueden diferir
notablemente en su pH óptimo y en su
estabilidad
Temperatura
• La relación entre temp y vel de rx están
definidas por la energía de activación de
Arrehnius (Ea)
• En el pescado la Ea es menor en peces de • En el pescado la Ea es menor en peces de
temp baja que en peces de temp tropical
• La termoestabilidad también se relaciona con
el habitat de los peces
Fuerza iónica (I)
• Cantidad y tipo presente de iones en la
solución
• son necesarios en el centro activo de algunas
enzimas para su normal funcionamientoenzimas para su normal funcionamiento
Breve desviación
• Consideremos una solución 1 M de NaCl y 1 M
de (NH4)2SO4
• ¿Tienen la misma concentración de iones?
• No, la Molaridad no mide esto• No, la Molaridad no mide esto
• G.N. Lewis inventó el témino “fuerza iónica”
2
2
1i
i
izmI ∑=m= Concentración en molaridad (moles /L)
Z= carga del ión i
2
2
1i
i
izmI ∑=
12
)1(*11*1 22
=−+=IPara NaCl
32
)2(*11*2 22
=−+=IPara (NH4)2SO4
Que pasa con los ácidos débiles y aquellos buffers que tienen varios pKa´sFosfato? carbonato? Se debe usar la ecuación de HH
Ecuación de Henderson Hasselbach
][
][log
HA
ApKpH
−
+=
¿De donde viene? Kd= Ka+Kb
][
]][[
HA
HAKa
+−
= ]log[][
][loglog +
−
+= HHA
AKa
KaHA
AH log
][
][log]log[ −=−
−+
Calcular
• Fuerza iónica de la solución 1M de MgSO4
• ¿Qué tal si fuera 0.2 M Fe2(SO4)3 ?
• Relación de forma cargada a no cargada de
una solución Tris-HCl a pH 8.9 (pKa del Tris-HCl
8.06)
• 200 mM de buffer carbonato a pH 10, como lo
hacemos
Ejercicio tarea
• 200 mM de buffer carbonato a pH 10, ¿cómo
lo hacemos? y ¿cual será su fuerza iónica?
H2CO3 HCO3- + H+
CO3-2 + H+
A pH 10 el H2CO3 será casi nada, se puede ignorarPor lo que 0.2 M = [HCO3
-] + [CO3-2], usar pKa=10.3
Actividad molecular
• Peces de agua fria mayor act mol,
especialmente a bajas temp de reacción
• Turnover number (número de recambio o
Kcat) = moles de sustrato convertido a Kcat) = moles de sustrato convertido a
producto por mol de enzima a la Vmax
• Eficiencia fisiológica= Vmax/Km, se conserva
en muchos casos en lugar de los parámetros
Vmax o Km
Inhibidores endógenos
• El músculo puede contener inhibidores
específicos de enzimas, ej. Calpastatina,
inhibidores de serina proteasas , cistatinas
• Los inhibidores endógenos existen como • Los inhibidores endógenos existen como
complejos con las enzimas, y esto sirve como
mecanismo de regulación de la actividad