Metabolismo celular I. Reacciones enzimáticas

Transcripción

1 Metabolismo celular I Reacciones enzimáticas

2 Reacciones químicas: Son transformaciones, por medio de las cuales unas sustancias se convierten en otras. Podemos distinguir dos grupos: 1) reacciones químicas sin transferencia de electrones. Por ejemplo, si mezclamos una solución de cloruro de sodio (NaCl) con otra solución de nitrato de plata (AgNO 3 ), se forma un precipitado blanco, de cloruro de plata (AgCl), que es insoluble en agua: Ag + +NO Na + + Cl - AgCl + Na + + NO 3-2) reacciones químicas con transferencia de electrones. Estas reacciones se llaman reacciones de óxidorreducción, o redox. Un ejemplo de estas, es la combinación de Na y de Cl para formar NaCl, que podríamos representar así: Hay una transferencia de un electrón, del átomo de Na al de Cl.

3 Nivel de energía Para que una reacción ocurra, hay que darle un poco de energía. Podemos representar una reacción química,así: Barrera de activación Energía de activación Nivel de energía de los reactivos Camino de la reacción Nivel de energía del producto Esa energía que hay que dar, se emplea en superar la barrera de activación.

4 Nivel de energía En una reacción exergónica, se libra energía Energía de activación Barrera de activación Camino de la reacción Energía liberada Nivel de energía de los reactivos Nivel de energía del producto

5 Nivel de energía En una reacción endergónica, hay que suministrar energía para esa reacción que suceda Energía de activación Barrera de activación Energía que hay que suministrar Nivel de energía del producto Nivel de energía de los reactivos Camino de la reacción

6 Las células existen en un rango limitado de temperaturas (entre 0 C y 100 C); en este rango, muy pocas reacciones químicas van a ocurrir con velocidad sificiente como para permitir la vida de las células. Las células están formadas por un conjunto organizado de macromoléculas, cada una de las cuales tiene una estructura altamente específica. Hace falta energía para sintetizar macromoléculas a partir de sustancias simples. Aquí es donde aparecen las enzimas, que aceleran las reacciones químicas. Las enzimas son proteínas.

7 Nivel de energía Las enzimas reducen la barrera de activación de las reacciones químicas que catalizan. Podríamos graficarlo como: Barrera de activación Energía de activación c/enzima Nivel de energía del sustrato Camino de la reacción Nivel de energía del producto Las enzimas son catalizadores biológicos: aceleran las reacciones, pero no se consumen en la reacción

8 Propiedades de las enzimas Especificidad: una sola sustancia (el sustrato), o un grupo reducido de sustancias relacionadas químicamente con el sustrato, pueden unirse a la enzima y participar de una reacción.

9 Las enzimas se unen con su sustrato en un lugar llamado sitio activo. El sitio activo es el lugar de la enzima donde ocurre la reacción. The ATP-binding pocket in myosin is formed by three loops: the phosphate-binding loop (P-loop), the Switch-1 loop, and the Switch-2 loop. Only the closed Switch-1 / closed Switch-2 (C/C) conformation (shown here) is catalytically active. The arrow shows the attack of the water onto the gammaphosphate. The connection between Ser237 and the Mg(2+) (green) coordination sphere keeps Switch-1 closed in presence of ATP. The paths show that immediately after hydrolysis, this connection is broken, preparing for the subsequent opening of Switch-1.

10 Modelo de la llave y la cerradura

11 Velocidad de reacción Propiedades de las enzimas Saturación: Con bajas concentraciones de sustrato, la velocidad de reacción, v, es proporcional a [S] Pero a medida que se aumenta [S], el aumento de la velocidad deja de ser proporcional a [S] Llega un punto en el que v se vuelve totalmente independiente de [S] y v no crece más: se llegó a la saturación. Concentración de sustrato [S]

12 Velocidad de reacción La ecuación de Michaelis y Menten describe la velocidad de reacción en función de la concentración de sustrato : K M V max ½V max Esta ecuación describe una hipérbola rectangular, con límites V max y -K M Concentración de sustrato [S]

13 Propiedades de las enzimas Dependencia de la temperatura: Las reacciones químicas ocurren más rápidamente cuando aumentamos la temperatura. Hasta cierto punto, las reacciones catalizadas por las enzimas se comportan de la misma manera. Al aumentar la temperatura la reacción se acelera, pero después de alcanzar una temperatura llamada temperatura óptima, la reacción ya no sigue acelerando, sino que comienza a decaer con temperaturas más altas. La enzima se desnaturaliza y se pierde la actividad catalítica.

14 Dependencia de la temperatura

15 Propiedades de las enzimas Dependencia del ph: El sitio activo de una enzima está compuesto por grupos ionizables que deben mantener la configuración del sitio activo para unir el sustrato. Como al cambiar el ph cambia la ionización de esos sitios, hay un rango de ph en el cual la reacción transcurre en condiciones óptimas.

16 Dependencia del ph

17 Velocidad de reacción Muchas enzimas no siguen una relación hiperbólica. V max La curva puede ser más achatada que una hipérbola, o tener una forma sigmoidea. Concentración de sustrato [S]

18 Enzimas alostéricas Las explicaciones para estos tipos de comportamiento, es que hay más de un sitio activo (la enzima se une a dos o más moléculas de sustrato, y esos sitios interactúan entre sí), o que hay sitios para moléculas que regulan la actividad de la enzima. Hablamos de sitios alostéricos ( en otro lugar )

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20 Inhibición Cualquier sustancia que reduce la velocidad de una reacción catalizada por una enzima, es un inhibidor. La inhibición de la actividad de las enzimas, es uno de los mecanismos regulatorios más importantes de las células. Mecanismos simples de inhibición: Inhibición competitiva: cuando el inhibidor se combina con la enzima e impide que el sustrato se una a ella. Inhibición no competitiva: El inhibidor se une tanto a la enzima libre como al complejo enzima-sustrato; Inhibición acompetitiva: El inhibidor solo se une al complejo enzima-sustrato, pero no a la enzima libre.

21 Inhibición por producto final La inhibición por producto final es un mecanismo de feedback negativo que las células usan para regular la producción de una molécula dada. La enzima 1 transforma el sustrato original en un producto que a su vez, es sustrato de la enzima 2. Esto se repite varias veces; el producto final de la cadena enzimática se combina con la enzima 1 para que no haya un exceso de producción del producto final, ni se acumulen los productos intermedios.

22 Intermediarios energéticos: ATP

23 Intermediarios energéticos: ATP

24 Intermediarios energéticos: NADH

25 Intermediarios energéticos: FADH