LAS ENZIMAS ENZIMAS CLASIFICACIÓN ESTRUCTURA FUNCIÓN. Biocatalizadores. proteica. velocidad reacción. Energía activación. Inorgánica.

Transcripción

1 LAS ENZIMAS ENZIMAS ESTRUCTURA puede ser FUNCIÓN CLASIFICACIÓN Holoenzima formada Estrictamente proteica Biocatalizadores actúan Ligasas Isomerasas Liasas Hidrolasas Transferasas Oxidorreductasas de naturaleza Cof actor Apoenzima naturaleza Energía activación velocidad reacción Inorgánica actúan como Orgánica llamados Coenzimas por ejemplo Vitaminas se clasifican en Cinética Concent. sustrato Temperatura ph Inhibidores enzimática tipos No competitivos Reversibles tipos Irreversibles Competitivos Hidrosolubles (B, C) Liposolubles (A, D, E, K)

2 ENZIMAS Los enzimas son proteínas que catalizan reacciones químicas en los seres vivos. Los enzimas son catalizadores, es decir, sustancias que, sin consumirse en una reacción, aumentan notablemente su velocidad. No hacen factibles las reacciones imposibles, sino que solamente aceleran las que espontáneamente podrían producirse.

3 Eficiencia catalítica La mayoría de las reacciones catalizadas por enzimas son muy eficientes y transcurren desde 10 6 hasta veces más rápido que la misma reacción no catalizada. Típicamente, cada molécula de enzima es capaz de transformar cada segundo de 100 a 1000 moléculas de substrato en producto. El número de estas moléculas transformadas a producto por molécula de enzima en cada segundo, se conoce como el número de recambio.

4 Eficiencia de las reacciones catalizadas por algunas enzimas Enzima Velocidad en ausencia de enzima Velocidad de reacción catalizada Rendimiento Anhidrasa carbónica 1.3 x x x 10 6 Corismato mutassa 2.6 X X 10 6 Triosafosfato isomerasa 4.3 X X 10 9 Carboxipeptidasa A 3.0 X X AMP nucleosidasa 1.0 X X Nucleasa estafilococal 1.7 X X 10 14

5 ENZIMAS Catálisis E a E a G G Reacción no catalizada Reacción catalizada

6 ASPECTOS GENERALES Prácticamente todas las reacciones químicas que tienen lugar en los seres vivos están catalizadas por enzimas. Los enzimas son catalizadores específicos: cada enzima cataliza un solo tipo de reacción, y casi siempre actúa sobre un único sustrato o sobre un grupo muy reducido de ellos.

7 ASPECTOS GENERALES En una reacción catalizada por un enzima: La sustancia sobre la que actúa el enzima se llama sustrato. El sustrato se une a una región concreta del enzima, llamada centro activo. El centro activo comprende: (1) un sitio de unión formado por los aminoácidos que están en contacto directo con el sustrato y (2) un sitio catalítico, formado por los aminoácidos directamente implicados en el mecanismo de la reacción Una vez formados los productos el enzima puede comenzar un nuevo ciclo de reacción

8 ASPECTOS GENERALES Modelo llave-cerradura de la acción enzimática (Fisher): cada enzima se une a un único sustrato debido a que el lugar activo y el sustrato poseen estructuras complementarias. Modelo del ajuste inducido (D. Koshland). Se toma en cuenta la estructura flexible de las proteínas; el sustrato no se ajusta con precisión a un lugar activo rígido.

9 ASPECTOS GENERALES Enzima y sustrato Unión al centro activo Formación de productos

10 ASPECTOS GENERALES Los enzimas, a diferencia de los catalizadores inorgánicos catalizan reacciones específicas. Sin embargo hay distintos grados de especificidad. El enzima sacarasa es muy específico: rompe el enlace β-glucosídico de la sacarosa o de compuestos muy similares. Así, para el enzima sacarasa, la sacarosa es su sustrato natural, mientras que la maltosa y la isomaltosa son sustratos análogos.

11 ASPECTOS GENERALES El enzima actúa con máxima eficacia sobre el sustrato natural y con menor eficacia sobre los sustratos análogos. Entre los enzimas poco específicos están las proteasas digestivas como la quimotripsina, que rompe los enlaces amida de proteínas y péptidos de muy diverso tipo.

12 NOMENCLATURA Nombre sistemático: Grupo transferido ATP: hexosa fosfotransferasa Donador Aceptor Número sistemático Grupo Subgrupo Enzyme Comission EC Sub-subgrupo Enzima Nombre común: Hexokinasa

13 CLASIFICACIÓN DE LOS ENZIMAS En función de su acción catalítica específica, los enzimas se clasifican en 6 grandes grupos o clases: 1. Oxido-Reductasas 2. Transferasas 3. Hidrolasas 4. Liasas 5. Isomerasas 6. Ligasas

14 1.- OXIDORREDUCTASAS Catalizan reacciones de oxido-reducción, es decir, transferencia de hidrógeno (H) o electrones (e-) de un sustrato a otro, según la reacción general: AH 2 + B A + BH 2 Ared + Box Aox + Bred

15 1. OXIDORREDUCTASAS Nombre sistemático ALCOHOL: NAD + OXIDO-REDUCTASA Donador Aceptor Nombre numérico E.C Nombre común Alcohol deshidrogenasa 1. Oxido-reductasa 1. actúa sobre grupo CHOH como donador de e - 1. NAD + o NADP + como aceptor de e Etanol como sustrato específico

16 1. OXIDORREDUCTASA Los subgrupos se forman según la naturaleza del donador: 1.1 Actúan sobre el grupo alcohol 1.2 Actúan sobre el grupo aldehído 1.3 Actúan sobre el grupo CH - CH 1.4 Actúan sobre el grupo CH NH Actúan sobre el grupo CH NH 1.6 Actúan sobre el grupo NADH o NADPH etc.

17 1. OXIDORREDUCTASAS Los sub-subgrupos se forman según la naturaleza del aceptor: NADH o NADPH como aceptor Citocromos como aceptor Oxígeno como aceptor Disulfuro como aceptor Quininas o compuestos similares Etc.

18 1.- OXIDORREDUCTASAS E.C

19 LA MAYOR PARTE DE LAS OXIDORREDUCTASAS SE CONOCEN COMO: 1. Deshidrogenasas 2. Oxidasas 3. Peroxidasas 4. Oxigenasas 5. Reductasas

20 2. TRANSFERASAS Catalizan reacciones en las que hay una transferencia de grupos de una molécula a otra. Ejemplos de estos grupos: amino, carboxilo, carbonilo, metilo, fosforilo y acilo (RC=O). Los nombres comunes triviales suelen incluir el prefijo trans. Entre los ejemplos están transcarboxilasas, transmetilasas y transaminasas.

21 2. TRANSFERASAS A - X + B ATP: D-Hexosa-6- Fosfotransferasa A + B - X Dador Aceptor grupo transferido Número sistemático Nombre común 2. Transferasa 7. Transfiere grupos fosfato 1. grupo alcohólico como aceptor 1. D-hexosa EC Hexoquinasa

22 2. TRANSFERASAS Clasificación de subgrupos de transferasas 2.1 Grupos monocarbonados 2.2 Grupos aldehído o ceto 2.3 Acíltransferasas 2.4 Glicosiltransferasas 2.5 Alquil o Ariltransferasas 2.6 Grupos nitrogenados 2.7 Grupos fosfato 2.8 Grupos sulfato

23 3. HIDROLASAS Catalizan reacciones en las que se produce la ruptura de enlaces por la adición de agua (hidrólisis). Ejemplos: Esterasas, Fosfatasas y Peptidasas. A - B + H 2 O A OH + H B No se suelen utilizar nombres sistemáticos en las hidrolasas. Muchas de ellas conservan su nombre primitivo: Tripsina, Pepsina, Quimotripsina, Papaína, etc.

24 3. HIDROLASAS E.C

25 3. HIDROLASAS Acetilcolina hidrolasa 3. Hidrolasa 1. Actúa sobre enlaces ésteres 1. Actúa sobre ésteres carboxílicos 7. Actúa sobre acetilcolina como sustrato específico.

26 3. HIDROLASAS 3.1 Actúa sobre enlaces esteres Esterasas (Carboxilesterasas, Fosfoesterasas, sulfoesterasas) 3.2 Glicosidasas 3.3 Actúan sobre enlaces éteres (Éterhidrolasas) 3.4 Actúan sobre enlaces péptidicos (péptidohidrolasas) Etc.

27 4. LIASAS Catalizan reacciones en las que se eliminan grupos (por ejemplo: H 2 O, CO 2 Y NH 3 ) para formar un doble enlace o se añaden a un doble enlace. A=B + X ABX COO- H2O COO- CH HO CH CH CH 2 COO- COO- Fumarato L-Malato (trans)

28 4. LIASAS

29 4. LIASAS 4. Liasa Piruvato carboxilasa 1. Rompe enlaces C-C 1. Separa el grupo CO 2 1. Actúan sobre piruvato como sustrato específico

30 5. LIASAS EJEMPLOS DE LIASAS: Descarboxilasas Hidratasas Deshidratasas Desaminasas Sintasas

31 5. ISOMERASAS Catalizan varios tipos de reordenamientos intramoleculares. Las epimerasas catalizan la inversión de átomos de carbono asimétricos. Las mutasas catalizan la transferencia intramolecular de grupos funcionales. 1.1 rasemasas y epimerasas 1.2 cis-trans-isomerasas 1.3 oxidoreductasas intramoleculares 1.4 mutasas 1.5 otras liasas

32 5. ISOMERASAS

33 5. ISOMERASAS D-Gliceraldehído-3-fosfato Ketoisomerasa (Trifosfato isomerasa) 5. Isomerasa (cataliza cambios moleculares) 3. Supone una oxidoreducción intramolecular 1. Interconversión entre aldosas y cetosas 1. Triosafosfato como sustrato específico

34 6. LIGASAS Catalizan la formación de un enlace entre dos moléculas de sustrato. La energía para estas reacciones la aporta siempre la hidrólisis del ATP. A + B + ATP C + D + ATP A-B + ADP + Pi o bien C-D + AMP + PPi

35 6. LIGASAS

36 6. LIGASAS Piruvato: CO 2 ligasa (piruvato carboxilasa) 6. Ligasa 4. Unión C-C 1. Reacción de carboxilación 1. Piruvato como sustrato específico

37 6. LIGASAS Los nombres de muchas ligasas incluyen el término sintetasa y otras se denominan carboxilasas Aminoacil trna-sintetasa Glutamina sintetasa Carboxilasas