enzimas - fabián rodríguez

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Diapositiva 1

Universidad Central de VenezuelaFacultad de MedicinaEscuela de Medicina Jos Mara VargasCaracas, Agosto 2012

Enzimas

Fabin RodrguezMdico Cirujano - UCVContenidoGeneralidades DefinicionesEstructura de una EnzimaCofactoresClasificacin y Nomenclatura de las EnzimasMecanismo de AccinSitio ActivoCurso de una reaccin qumicaCurso de una reaccin catalizadaDisminucin de la Energa de ActivacinInteraccin Enzima-SustratoUso de la Energa de FijacinGrupos catalticos especficosCintica enzimticaVelocidad de reaccin y tipos de reaccinEfecto de la Concentracin de la EnzimaEfecto del pHEfecto de la TemperaturaEfecto de la concentracin de sustratoReacciones con mltiples sustratosInhibicin EnzimticaInhibicin IrreversibleInhibicin ReversibleCompetitivaNo competitivaAcompetitivaRegulacin EnzimticaControl a nivel de SustratoControl por RetroalimentacinAolsterismoModulacin covalennteZimgenosIsoenzimasGENERALIDADESGeneralidadesCatalizador:

Sustancia que aumenta la velocidad o la rapidez de una reaccin enzimtica sin verse alterada ella misma en el proceso global

Enzimas:

Catalizadores biolgicos de alta especificidad, en su mayora son protenas

NO ALTERAN EL EQUILIBRIO DE LA REACCIN CATALIZADA

Definiciones4GeneralidadesEstructura de una EnzimaGrupoprosttico5Generalidades

Cofactores6CLASIFICACIN Y NOMENCLATURA DE LAS ENZIMASNomenclaturaATP: glucosa fosfotransferasa(Hexoquinasa)Nombre del sustrato, seguido del sufijo asa.ATP + D-glucosa ADP + D-glucosa 6-fosfato

2) Segn la Comisin de Nomenclatura de las Enzimas:EC 2.7.1.1Clase:TransferasaSubclase:FosfotransferasaSub-subclase:Grupo hidroxilo como aceptorSustratos:D-glucosa como aceptor del fosfatoClasificacin de las enzimasClasificacin de las enzimasNClaseTipo de reaccin1OxidoreductasasTransfiere electrones2TransferasasTransfiere grupos3HidrolasasReacciones de hidrlisis (transferencia de grupos al agua) 4LiasasAdicin de grupos a dobles enlaces o formacin de dobles enlaces por eliminacin de grupos5IsomerasasTransferencia de grupos dentro de la molcula6LigasasFormacin de enlaces C-C, C-S, C-O y C-N por reacciones acopladas al ATPClasesClasificacin de las Enzimas1. Oxidoreductasas

Deshidrogenasas: Lactato Deshidrogenasa

Oxidasa: Citocromo Oxidasa

Peroxidasas: Glutation Peroxidasa

Catalasa:

Oxigenasa: Ciclo Oxigenasa

Hidroxilasa: Fenilalanina Hidroxilasa

Clases y Subclases10Clasificacin de las Enzimas2. Transferasas

Transcarboxilasas: Transaldolasa

Metiltransferasas: O6-Metilguanina Metiltransferasa

Aminotransferasas: Aspartato aminotransferasa

Quinasas: Hexoquinasa

Clases y Subclases11Clasificacin de las Enzimas3. Hidrolasas

Esterasas: Colesterol esterasa

Peptidasas: Aminopeptidasa

Fosfolipasas: Fosfolipasa C

Fosfatasas: Fosfoprotein fosfatasa

4. Liasas

Descarboxilasas: Piruvato Descarboxilasa

Deshidratasas: Fumarasa

Sintasas: Glucgeno Sintasa

Clases y Subclases12Clasificacin de las Enzimas5. Isomerasas

Racemasas: -Metilacil-CoA Racemasa

Mutasas: 2-fosfoglicerato mutasa

Epimerasas: Ribosa 5-Fosfato epimerasa

6. Ligasas

Carboxilasas: Piruvato Carboxilasa

Sintetasas: Acil CoA sintetasa

Clases y Subclases13MECANISMO DE ACCIN DE LAS ENZIMASMecanismo de AccinSitio Activo

Microambiente especialbolsaAminocidos con grupos R especficosComplementario al estado de transicinUn Sustrato se une al sitio activo15Mecanismo de AccinCurso de una Reaccin Qumica

Estado Basal: contribucin de una molcula a la energa del sistema.G: indica la direccin de la reaccin. Favorables si es (-)Estado de Transicin: estado intermedio entre los estados basales. Posee ms energaEnerga de activacin G+: energa usada para ir del estado basal al de transicin.S PQue una reaccin sea favorable no quiere decir que sea rpidaBarrera energtica colinaAlineamiento de gruposFormacin de cargasReordenamiento de enlacesOtras transformaciones16Mecanismo de AccinCurso de una Reaccin Catalizada

E +S ES EP P +EUna enzima aumenta la velocidad de la reaccin al disminuir la energa de activacin.Durante una reaccin pueden formarse intermediarios de reaccinLa enzima induce al sustrato a formar intermediarios de reaccin de menor energa que el estado de transicin.17Mecanismo de AccinReordenamiento de los enlaces covalentes

Energa de Fijacin GBPuentes de HidrgenoEnlaces inicosEfecto HidrofbicoInteracciones de van der Waals

Disminucin de la Energa de Activacin18Mecanismo de AccinInteraccin Enzima Sustrato

Las enzimas son complementariasal Estado de Transicin y NO al sustrato.Modelo del Encaje InducidoDistorsin del sustrato y la enzima19Mecanismo de AccinEspecificidad

Estimulante hacia el estado de transicin en el cual hay:

Reduccin de la entropa de movimiento de las molculas en solucin

Desolvatacin

Distorsin electrnica del sustrato

Cambio en la conformacin del enzima

Usos de la Energa de Fijacin20Mecanismo de AccinGrupos Catalticos EspecficosGrupos funcionales de las enzimas que interaccionan covalentemente o por transferencia y contribuyen a la catlisis.21Mecanismo de AccinCatlisis cido-bsica

Grupos Catalticos Especficos

La transferencia de protones desde o hacia intermediarios cargados los estabiliza.Catlisis cido-base especficaUso de los componentes del agua

Catlisis cido-base generalUso de cidos o bases dbiles o aminocidos. Ej: Ribonucleasa22Mecanismo de AccinCatlisis Covalente

Catlisis por iones metlicos

Grupos Catalticos EspecficosLa formacin de un enlace covalente Enzima-Sustrato genera una ruta alterna.Los iones metlicos ayudan a orientar al sustrato o reacciones REDOX. Ej: Enolasa23Mecanismo de AccinMecanismo de Accin de la Quimotripsina

Grupos Catalticos EspecficosLa Quimotripsina es un ejemplo de catlisis covalente (inter. Acil-enzima) y cido-base general.

Realiza adems estabilizacin del estado de transicin (efecto de proximidad)

Estructura: 3 cadenas unidas por enlaces disulfuroSitio activo: aa apolares y residuos His57, Ser195, Asp102 y Gly19324Mecanismo de AccinFuncin del Mg ++ en la actividad de las quinasasTodas las quinasas necesitan un ion metlico divalente como el Mg2+ o el Mn2+ para transferir el grupo fosfato.

La formacin de los complejos con Mg++ apantalla parcialmente las cargas negativas e influye sobre la conformacin de los grupos fosfato.25Mecanismo de AccinLisozimaLa lisozima rompe el enlace glicosdico entre el MurNAc y la GlcNAc del peptidoglucanoLa lisozima solo se une a los sitios B, D y F. Rompe el enlace entre los sitios D y E gracias a la accin de los residuos Glu35 y Asp52

Realiza catlisis covalente y cido base general. Posee un mecanismo de tensin sobre el sustratoBACF26CINTICA ENZIMTICACintica EnzimticaDetermina y estudia la velocidad de una reaccin y el modo en que esta se modifica a consecuencia de la variacin en los valores de ciertos parmetros experimentales

28Cintica EnzimticaVelocidad de Reaccin

Cantidad de reactivo (sustrato) que ha reaccionado por unidad de tiempo

Esta determinada por [S] y k (Constante de velocidad)

Reaccin de Primer Orden

V= k[S]

Reaccin de Segundo Orden

V= k[S1][S2]

Velocidad de Reaccin y Tipos de Reaccin29Cintica EnzimticaEfecto de la Concentracin del EnzimaVelocidad de reaccin (M/min)

Concentracin de enzima (mM)A mayor[E] mayor velocidad30Cintica EnzimticaEfecto del pH

Las enzimas tienen una mayor velocidad a un pH determinado31Cintica EnzimticaEfecto de la Temperatura

Un aumento en la temperatura eleva la actividad de la enzima, hasta cierto punto en el cual comienza a desnaturalizarse.32Cintica EnzimticaEfecto de la Concentracin del Sustrato

Velocidad inicial V0

Velocidad cuando la [S] es mucho mayor a la [E] Velocidad Mxima Vmax

Velocidad en la cual todas las molculas de enzima estn ocupadas o saturadas con sustrato.33Cintica EnzimticaExpresin Cuantitativa de la Relacin [S]-V0 Paso limitante de la velocidad

En el inicio

V0 depende del paso limitante de velocidad

?

34

Cintica EnzimticaExpresin Cuantitativa de la Relacin [S]-V0Se tiene entonces

[Et] = [E] + [ES] [E]= [Et] [ES]

En base a [ES] en el estado estacionario

Despejando [ES]

Km

35Cintica EnzimticaExpresin Cuantitativa de la Relacin [S]-V0Sustituyendo

Considerando

A Vmax [ES] = [Et] V0= k2[ES] Vmax= k2[Et]

Sustituyendo se obtiene

Ecuacin de