Enzimas - Tema 5 - Bioquímica e Inmunología - PDF

Tema 5 Enzimas Bioquímica e Inmunología Dr. José A. Pellicer Balsalobre Grado en Odontología  Introducción ❑ Proteínas más notables y altamente especializadas ❑ Catalizadores de las reacciones de los sistemas biológicos ❑ Poseen un elevado grado de especificidad de sustrato ❑ Funcion...

Tema 5 Enzimas Bioquímica e Inmunología Dr. José A. Pellicer Balsalobre Grado en Odontología  Introducción ❑ Proteínas más notables y altamente especializadas ❑ Catalizadores de las reacciones de los sistemas biológicos ❑ Poseen un elevado grado de especificidad de sustrato ❑ Funcionan en reacciones acuosas (pH y Tª muy suaves) ❑ Actúan en secuencias organizadas ❑ Excepción de ribozimas, todas son proteínas ❑ Su actividad catalítica depende de la integridad de su conformación proteica nativa 2  Propiedades de las enzimas ❑ Eficacia: Muchas reacciones enzimáticas ocurren en condiciones óptimas de 108 a 1011 veces más rápidamente que sin catalizar. ❑ Versatilidad: Catalizan una amplia gama de reacciones. ❑ Especificidad: ❑ Especificidad de sustrato: La enzima diferencia un compuesto de otro con características estructurales muy similares. Diferencia un compuesto de su isómero. ❑ Especificidad de función: Un mismo sustrato puede ser atacado por enzimas distintas, y cada una de ellas va a modificarlo de diferente manera. 3  Enzimas Cofactores y coenzimas ❑ Una enzima asociada a un cofactor o coenzima recibe el nombre de holoenzima. ❑ La parte proteica de una enzima se denomina apoenzima o apoproteina. ❑ Algunas enzimas son capaces de catalizar las reacciones biológicas sin necesidad de otros factores. ❑ Otras requieren la presencia de cofactores inorgánicos (Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+), o la presencia de una molécula orgánica denominada coenzima. ❑ Un cofactor o coenzima que se une de forma fuerte o incluso covalente a la enzima se denomina grupo prostético. 4 Clasificación de las enzimas 1. Oxidorreductasas Catalizan reacciones de oxidación - reducción Oxidasa 2. Transferasas Catalizan reacciones en las que un grupo funcional pasa de una molécula a otra Quinasas 5 Clasificación de las enzimas 3. Hidrolasas Catalizan la ruptura de sustratos utilizando agua Fosfatasa Adiciona grupos a dobles enlaces o forma enlaces 4. Liasas múltiples por la eliminación de los grupos Descarboxilasa 6 Clasificación de las enzimas 5. Isomerasas Cataliza reacciones de isomerización, transfiere grupos dentro de la misma molécula para dar diferentes isómeros Glucosa isomerasa Cataliza la formación de enlaces con alta energía 6. Ligasas (covalentes) por la ruptura de ATP Sintetasa 7 Centro activo de las enzimas 8 Funcionamiento de las enzimas k1 k2 S+E ES P+E k-1 Unión S Etapa catalítica ❑ 1ª etapa: la enzima (E) se une a la molécula se sustrato para dar complejo enzima-sustrato (ES). Dos etapas: ❑ 2ª etapa: el complejo se fragmenta dando producto (P) y la enzima (E). 9  Energía de activación y estado de transición ❑ La catálisis enzimática se consigue Formas de disminuir la energía de rebajando esta barrera mediante la ventaja activación y aumentar velocidad reacción: energética que supone la creación de 1. Catálisis ácido-base general. complejo enzima-sustrato. 2. Catálisis covalente. 3. Catálisis por iones metálicos. 10 Cinética enzimática ❑ Cinética: Estudio de la velocidad de reacción y la forma en que cambia en respuesta a cambios en parámetros experimentales. ❑ La velocidad de una reacción mide la variación con el tiempo de una de las sustancias implicadas en la reacción (sustrato o producto). Mide la desaparición de sustrato o la aparición de producto. ❑ La concentración de las especies reaccionantes ❑ Temperatura ❑ Presión ❑ pH ❑ Presencia de catalizadores 11 Cinética enzimática Modelo de Michaelis-Menten Orden cero v= cte= V máx Primer orden v = k [S] 12  Cinética enzimática Modelo de Michaelis-Menten. Vmax ❑La velocidad máxima es la tasa máxima teórica que se obtiene en unas condiciones determinadas. ❑El valor exacto no se obtiene experimentalmente: se obtiene un valor aproximado cuando la velocidad comienza a ser independiente de la concentración de sustrato ([S] →∞). ❑ Para alcanzar la Vmax, todas las moléculas de enzima deberían estar unidas al sustrato. ❑Algunas transformaciones matemáticas permiten obtener un valor numérico de Vmax a partir de los datos experimentales. 13 Cinética enzimática Modelo de Michaelis-Menten. KM ❑Se define como la [S] que se requiere para alcanzar la mitad de la Vmax, concentración a la cuál, la mitad de los centros activos de las moléculas de enzima del ensayo están ocupados por moléculas de sustrato (en el estado estacionario). ❑Es un indicador de la afinidad E por el S: ❑Valor bajo KM : gran estabilidad complejo ES, es decir, elevada afinidad de la E por S, necesita menos S para unirse al 50 % de la enzima. ❑Varía de una enzima a otra, y para una misma enzima, según los diferentes sustratos. 14 Cinética enzimática Modelo de Lineweaver-Burk 15 Inhibición enzimática INHIBIDORES REVERSIBLES INHIBIDORES IRREVERSIBLES ❑Inhibidores competitivos ❑Inhibidores no competitivos ❑Inhibidores acompetitivos 16  El inhibidor compite por el centro activo Inhibición enzimática Inhibidores competitivos 17 Inhibición enzimática Inhibidores no competitivos 18 Inhibición enzimática Se une al complejo ES no a la E libre Inhibidores acompetitivos 19 Regulación enzimática Modificación covalente 20  Regulación enzimática Modificación covalente ❑ Varias enzimas se sintetizan y almacenan en forma de precursores inactivos denominados proenzimas o zimógenos. ❑ Los zimógenos se convierten en las enzimas activas por la rotura irreversible de uno o varios enlaces peptídicos. ❑ Por ejemplo: el quimiotripsinógeno se produce en el páncreas. Tras segregarse al intestino delgado, se convierte mediante varios pasos en su forma activa. 21 Regulación enzimática Alosterismo ❑ Las enzimas alostéricas son enzimas reguladoras. ❑ Estas enzimas, además del centro activo donde se une el sustrato, poseen otros lugares de unión, donde se unen efectores (moduladores). ❑ Estos efectores inducen un cambio de conformación que puede: o Aumentar (modulador positivo) la afinidad de la enzima por el sustrato. o Disminuir (modulador negativo) la afinidad de la enzima por el sustrato. 22 Regulación enzimática Alosterismo ❑ Son reguladas por unión no covalente de moduladores. ❑ Poseen un centro activo y otros lugares de unión donde se unen los efectores. ❑ En aquellos casos en que el mismo sustrato tiene un efecto modulador se denominan interacciones homotrópicas y son casi siempre positivas. ❑ En las enzimas homotrópicas, el centro activo y el sitio regulador son el mismo. ❑ Cuando el ligando es una molécula diferente, se dice que es una interacción heterotrópica y en este caso pueden ser positivas o negativas. 23 Regulación enzimática Alosterismo ❑ La mayoría de las enzimas alostéricas son oligoméricas y están formadas por varias subunidades. En este tipo de enzimas, la unión del efector a una de las subunidades provoca un cambio de conformación que se transmite a las otras subunidades con lo que se consigue un efecto cooperativo. 24 Regulación enzimática Alosterismo Estas enzimas tienen diferentes parámetros cinéticos ❑ En esta curva sigmoidea hay un valor de [S] que coincide con la mitad de la Vmax, y se denomina K0,5, pero no tiene el mismo significado que Km. 25  Regulación alostérica Regulación enzimática Alosterismo ❑En el caso de los reguladores heterotrópicos, es más difícil predecir la curva de saturación. El caso más habitual es que se modifique el valor de K0.5, sin que se altere Vmax. ❑Efectos de un modulador positivos y uno negativo sobre una enzima alostérica. 26 Dr. José A. Pellicer Balsalobre [email protected] UCAM Universidad Católica de Murcia © UCAM © UCAM