Similitudes y Diferencias entre los catalizadores inorgánico y las enzimas

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1 CINETICA ENZIATICA Enzimas: Determinan la pauta de las reacciones quimicas Intervienen en mecanismos de transduccion de Energia Estabilizan un estado de transicion Poseen alta especificidad de sustrato. Formacion del complejo enzima-sustrato odelo de llave-cerradura (Fisher 890) odelo de ajuste inducido (oshlad 958) Espectro de piridoxal fosfato (grupo prostético de la Triptofano sintetasa) Efecto de la unión de los sustratros. Similitudes y Diferencias entre los catalizadores inorgánico y las enzimas La enzima es un catalizador SIILITUDES No se consume durante la reacción, se recupera intacto al final de la misma. odifica el mecanismo de la reacción llevando a la reacción por un camino cuyo estado de transición es de menor energía que el que se alcanza en ausencia de enzima y como consecuencia la Energía de activación de la reacción catalizada es menor queladelamisma reacción global en ausencia de catalizador. No afecta el estado de equilibrio sino la velocidad con que se alcanza el equilibrio DIFERENCIAS Estructura química: ENZIAS= proteínas o RNA (ribozimas) Inorgánico: x.ej.metales (Ag, Pt,) Especificidad Estabilidad

2 La enzima acelera la velocidad de la reacción. No afecta el equilibrio de la reacción sino la velocidad con la que éste se alcanza E no modifica el estado de equilibrio E permite que el equilibrio se alcance más rápidamente A - B E + A EA E + B eq eq 0 Reacción catalizada transcurre en varias etapas elocidad de reacción global= velocidad de etapa más lenta º etapa: formación de complejo EA º etapa: formación y liberación del producto == + lenta En consecuencia = [EA] = cat CLASES DE ENZIAS CLASE TIPO DE REACCIÓN EJEPLO - Oxidoreductasas Redox Lactato deshidrogenasa. Transferasas Transferencia de grupo Nucleósido monofosfato quinasa (NP inasa) 3. Hidrolasas Reacciones de hidrólisis Quimotripsina (Transferencias de grupos al agua) 4. Liasas Adición o remoción de grupos para formar dobles enlaces Fumarasa 5. Isomerasas Isomerización (tranferencia intramoleculara de grupos) 6. Ligasas Ligado de dos sustratos a expensas de la hidrólisis de ATP Triosa fosfato isomerasa Aminoacil-tRNA sintetasa 6 Li Li d d d t t A i il trna IUPAB (International Union of Pure and Applied Biochemistry) EC (Enzyme Commission) EC ATP + NP === ADP + NDP : transferasa; 7 transfiere grupo fosfato; 4 el aceptor del foforilo es un fosfato; 4: especifica el aceptor.

3 COFACTORES ENZIÁTICOS: Orgánicos: Grupo prostético (unión fuerte) y Coenzimas (unión debil) Inorgánicos: iones itaminas hidrosolubles Forman coenzimas Acido nicotínico 3

4 itaminas liposolubles Rol en la visión, crecimiento, reproducción Antioxidante 4

5 EOLUCIÓN TEPORAL DE LA REACCIÓN CATALIZADA POR ENZIA Estado pre-estacionario Estado estacionario en la [ES] E + S ES E + P E + S ES E + P Estado equilibrio E+S ES E+P Estado pre-estacionario tiempo ECANISO DE REACCIÓN: Etapas elementales (EEs) EE A - B eq eq 0 0 elocidad Global =[A] EEs Reacción catalizada transcurre en varias etapas elocidad de reacción global= velocidad de etapa más lenta º etapa: formación de complejo EA º etapa: formación y liberación del producto == + lenta E + A EA E + B - - = [EA] En consecuencia = [EA] = cat = cat [EA] 5

6 ELOCIDAD INICIAL E + S ES E + P - - pediente dp dt Si [S] -- [ES] Dado que = [ES] [S] pendiente y el equilibrio se alcanza más rápido 0 elocidad Inicial, es una velocidad medida a un tiempo suficientemente corto tal que a todas las [S]: a) la velocidad es constante (grafico dpvs dt es una recta) b) la cantidad de S consumido sea <5% Parámetros cinéticos: y máx Cómo se calculan Qué significan Qué ocurre cuando [S] >> cat Quéocurre ecuando do[s] << [ E ] T 6

7 dp dt = [ES] = cat = cat [ES] = cat [E T ] Ecuación de ichaelis-enten dp.[ ES] dt Trabajar en condiciones de corto tiempo de reacción y estado estacionario en [ES] [E][S]= - [ES]+ [ES] [E][S] =( - + )[ES] [ E].[ S] [ ES] 0 = - + [E T ]=[ES] + [E] [E]=[E T ] - [ES] ([ ET ] [ ES]).[ S] [ ES] [ E [ ES] T ]. [ S].[ ET ]..[ ES] [ ES][ ].[ S ] [ E T ][ ].[ S ] [ ES] [ ET ]. [ ES]( ).[ S] Ecuación de ichaelis-enten y.[ S] cuando. [. [S] S ] [S] cuando [S]>>. = 7

8 Ecuación de las dobles recíprocas o de Lineweaver-Bur.[ S].... E + S ES E + P ES - [ E ][ S ] ES - : a) se alcanza cuando E está saturada con sustrato b) Permite calcular nº de recambio Número de recambio molesp molese.tiempo [ E T ] (s - ) ES : Constante de disociación del complejo ES Si << - es una medida de la estabilidad del complejo ES Actividad específica: si la enzima está pura es y si no esta pura??? moles P/(min.mg prot) 8

9 Eficiencia catalitica Enzimas para las cuales cat / está cerca de la velocidad de difusión (reacción controlada por difusión) cuando [S] << cat [ ET ] Pendiente de la curva de vs [S]. cat / : permite comparar preferencia de la E por diversos sustratos Si o etapa es muy rapida. >> - cat es el limite máximo de la eficiencia catalitica (no puede superar la velocidad de difusión) INHIBICION REERSIBLE Inhibidores competitivos y no competitivos 9

10 I) Reactivos especificos de grupos INHIBICION IRREERSIBLE Union a Ser en el sitio activo de la quimotripsina Union a Cys en el sitio activo de la acetilcolinesterasa II) arcadores de afinidad: son similares al sustrato; se unen covalentemente III) Inhibicion basada en el mecanismo (suicida): por ej.n,n-dimetilpropalgilamida inhibe a la onoaminooxidasa mediante la modificacion covalente del grupo postetico (FAD) después de la oxidacion del inhibidor. Análogos del estado de transicion pueden ser inhibidores Ej.: Anticuerpos cataliticos Ferroquelatasa cataliza union de Fe + en Protoporfirina IX. En el estado de transición de esta reacción el tetrapirrol se curva etilmesoporfirina es curva. Se usó como antígeno para producir Anticuerpo anti metilprotoporfirina Este Ac fue capaz de catalizar la reacción de incorporación de Fe + a Protoporfirina IX etilmesoporfirina 0

11 Reacciones bi-sustrato Son reacciones Bi Bi sustratos y productos a) Desplazamiento secuencial o simple: se forma compuesto ternario a) ordenado a) al azar b) Doble desplazamiento o ping-pong: no se forma compuesto ternario a) Desplazamiento secuencial ordenado Notación de Cleland

12 a) Desplazamiento secuencial al azar b) Doble desplazamiento o ping-pong

13 CINETICA ENZIÁTICA DE REACCIONES BI SUSTRATO Para reacciones monosustrato Parámetros del estado estacionario son m y cat/m Para reacciones bi sustrato La cinética de estado estacionario ayuda a conocer si se forma compuesto ternario durante la reacción o no. Se usan gráficos de dobles recíprocas / vs. /[S] 3