CARACTERISTICAS CARACTERISTICAS GENERALESGENERALES

• Las enzimas son proteínas altamente especializadas que tienen como función la catálisis o regulación de la velocidad de las reacciones químicas que se llevan a cabo en los seres vivos.

• Son Son catalizadores específicoscatalizadores específicos: cada enzima : cada enzima cataliza un solo tipo de reacción, y casi siempre cataliza un solo tipo de reacción, y casi siempre actúa sobre un único sustrato o sobre un grupo actúa sobre un único sustrato o sobre un grupo muy reducido de ellos.muy reducido de ellos.

• En una reacción catalizada por un enzima: La En una reacción catalizada por un enzima: La sustancia sobre la que actúa el enzima se llamasustancia sobre la que actúa el enzima se llama sustratosustrato, este une a una región concreta de la este une a una región concreta de la enzima, llamadaenzima, llamada centro activo centro activo. .

COMPONENTES DE UNA COMPONENTES DE UNA ENZIMAENZIMA

•HOLOENZIMA, formada por una proteína (apoenzima) y un cofactor o una coenzima..

•APOENZIMA es la parte proteica de una enzima.

COFACTORESCOFACTORES• Son iones inorgánicos que se unen Son iones inorgánicos que se unen

temporalmente a las enzimas.temporalmente a las enzimas.

Molécula Papel en la reacción catalizada

Hierro, Fe Hierro, Fe 2+2+ o Fe o Fe 3+3+ Oxidación / Oxidación / reducciónreducción

Cobre, Cu Cobre, Cu ++ o Cu o Cu 2+2+ Oxidación / Oxidación / reducciónreducción

Zinc, ZnZinc, Zn2+2+ Ayuda a unir el Ayuda a unir el NADNAD

GRUPOS PROSTÉTICOSGRUPOS PROSTÉTICOS::• Están permanentemente unidos a las Están permanentemente unidos a las

enzimas.enzimas.

Molécula Papel en la reacción catalizada

Hemo Hemo Une iones O2 y electrones, contiene Une iones O2 y electrones, contiene el cofactor hierroel cofactor hierro

Flavina Flavina Une electronesUne electrones

Retinal Retinal Cofactor en la absorción de la luzCofactor en la absorción de la luz

COENZIMASCOENZIMAS• Moléculas pequeñas que tiene carbono, Moléculas pequeñas que tiene carbono,

interaccionan débilmente durante la catálisis. interaccionan débilmente durante la catálisis. La mayor parte de las coenzimas son La mayor parte de las coenzimas son vitaminas, muchas de las cuales deben ser vitaminas, muchas de las cuales deben ser incorporadas con la dieta.incorporadas con la dieta.

Molécula Papel en la reacción catalizada

Biotina transporta -COO- Coenzima A transporta -CH2-CH3 NAD y FAD transportan electrones

NOMENCLATURANOMENCLATURA• A cada enzima se le asignan dos A cada enzima se le asignan dos

nombres.nombres.• El El nombre sugeridonombre sugerido..• El nEl nombre sistemáticoombre sistemático, este , este

nombre permite reconocer a la nombre permite reconocer a la enzima sin ambigüedad y enzima sin ambigüedad y localizarla en el metabolismo.localizarla en el metabolismo.

Nombre sugerido Muchas de las enzimas poseen en su nombre el Muchas de las enzimas poseen en su nombre el sufijo “-asa” unido al nombre del sustrato de la sufijo “-asa” unido al nombre del sustrato de la reacción que cataliza, por ejemplo: reacción que cataliza, por ejemplo: - UreasaUreasa: proteína cuyo sustrato es la urea.: proteína cuyo sustrato es la urea.- LactasaLactasa: proteína cuyo sustrato es la lactosa.: proteína cuyo sustrato es la lactosa. También suele utilizarse este sufijo a la También suele utilizarse este sufijo a la descripción de la reacción que la enzima descripción de la reacción que la enzima cataliza: cataliza: - LactatoLactato deshidrogenasadeshidrogenasa: deshidrogena al : deshidrogena al lactatolactato- AdenilatoAdenilato ciclasaciclasa: hace un ciclo en la adenina.: hace un ciclo en la adenina. Algunas enzimas poseen nombres que no Algunas enzimas poseen nombres que no representan su actividad o sustrato: representan su actividad o sustrato: Lisozima, Tripsina.

Nombre sistemáticoCada enzima tiene un número clave (E.C.) que caracteriza al tipo de reacción según la clase (primer dígito), subclase (segundo dígito) y subclase (tercer dígito). El cuarto dígito es para la enzima específica. Asi, E.C. 2.7.1.1 denota la clase 2 (una transferasa), subclase 7 (transferencia de fosfato), sub-clase 1 (una función alcohol como aceptor de fosfato). El último dígito denota a la enzima hexocinasa: D-hexosa-6-fosforotransferasa.

CATÁLISIS ENZIMÁTICACATÁLISIS ENZIMÁTICA• El mecanismo de acción de una enzima El mecanismo de acción de una enzima

se puede entender desde dos se puede entender desde dos perspectivas.perspectivas.

• La primera trata a la catálisis desde el La primera trata a la catálisis desde el punto de vista de los cambios en energía punto de vista de los cambios en energía que ocurren durante la reacción.que ocurren durante la reacción.

• La segunda describe cómo el sitio activo La segunda describe cómo el sitio activo facilita químicamente la catálisis de la facilita químicamente la catálisis de la enzima.enzima.

Cambios de energía que ocurren durante la reacción..

• Virtualmente todas las reacciones químicas tienen una barrera energética que separa a los reactivos, reactantes o substratos de los productos. Esta barrera se denomina energía libre de activación.

• El lugar donde la energía libre de activación es máxima, se denomina estado de transición.

A T* B

Mecanismo de acción Mecanismo de acción enzimáticaenzimática

• Una enzima, por sí misma, no puede llevar a cabo una reacción, su función es modificar la velocidad de la reacción.

• Tal variación se debe a la disminución de la energía de activación Ea.

¿Como realiza esta acción una enzima?

•Orienta a los sustratosOrienta a los sustratos: parte de la energía : parte de la energía de activación se utiliza para que los sustratos de activación se utiliza para que los sustratos roten y se enfrenten con los átomos roten y se enfrenten con los átomos correctos para formar los enlaces. correctos para formar los enlaces.

•Agregan cargas a los sustratosAgregan cargas a los sustratos: las : las cadenas laterales (R) de los aminoácidos de cadenas laterales (R) de los aminoácidos de las enzimas pueden participar directamente las enzimas pueden participar directamente haciendo a los sustratos químicamente más haciendo a los sustratos químicamente más reactivos.  reactivos. 

•Inducen la deformación en el sustratoInducen la deformación en el sustrato: : cuando una sustancia se une al sitio activo, la cuando una sustancia se une al sitio activo, la enzima puede causar que los enlaces se enzima puede causar que los enlaces se estiren, poniéndolo en un estado de estiren, poniéndolo en un estado de transición inestable.transición inestable.

•Cambio de forma de la enzima al Cambio de forma de la enzima al unirse al sustratounirse al sustrato: el modelo de llave - : el modelo de llave - cerradura de Fisher fue actualizado cerradura de Fisher fue actualizado cuando se descubrió que las enzimas cuando se descubrió que las enzimas son flexibles y sus sitios activos pueden son flexibles y sus sitios activos pueden cambiar (expandirse) para acomodarse cambiar (expandirse) para acomodarse a sus sustratos. Este cambio de forma a sus sustratos. Este cambio de forma causado por la unión al sustrato se causado por la unión al sustrato se denomina denomina ajuste inducidoajuste inducido..

CONCEPTOS BÁSICOS DE CONCEPTOS BÁSICOS DE CINÉTICA QUÍMICACINÉTICA QUÍMICA

• En una reacción de En una reacción de orden ceroorden cero, la velocidad , la velocidad de formación del producto es independiente de de formación del producto es independiente de la concentración de sustrato:la concentración de sustrato:

v = kv = k• En una reacción de En una reacción de primer ordenprimer orden la velocidad la velocidad

de formación de los productos es directamente de formación de los productos es directamente proporcional a la concentración del sustrato:proporcional a la concentración del sustrato:

v = k [A]v = k [A]• Una reacción de Una reacción de segundo ordensegundo orden es aquella en es aquella en

la que la velocidad de formación del producto la que la velocidad de formación del producto depende de la concentración de dos sustratos depende de la concentración de dos sustratos (como en una reacción de condensación):(como en una reacción de condensación):

v = k [Av = k [A11] [A] [A22]]

•Cuando [S]Cuando [S]00 es es pequeñapequeña, la velocidad , la velocidad inicial es directamente inicial es directamente proporcional a la proporcional a la concentración de sustrato, concentración de sustrato, y por tanto, y por tanto, la reacción la reacción es de primer ordenes de primer orden. .

•A altas [S]A altas [S]00, la enzima se , la enzima se encuentra saturada por el encuentra saturada por el sustrato, y la velocidad ya sustrato, y la velocidad ya no depende de [S]no depende de [S]00. En . En este punto, este punto, la reacción la reacción es de orden ceroes de orden cero y la y la velocidad es máxima velocidad es máxima (Vmax).(Vmax).