LAS ENZIMAS

LAS ENZIMAS
ENZIMAS
ESTRUCTURA
FUNCIÓN
CLASIFICACIÓN
Biocatalizadores
Ligasas Isomerasas Liasas Hidrolasas Transferasas Oxidorreductasas
puede ser
Holoenzima
Estrictamente
proteica
formada
Cof actor
Apoenzima
naturaleza
de naturaleza
Inorgánica
Energía
activación
velocidad
reacción
Orgánica
llamados
actúan como
actúan
Coenzimas
por ejemplo
Cinética Concent. sustrato Temperatura pH Inhibidores
enzimática
tipos
Reversibles Irreversibles
tipos
Vitaminas
se clasifican en
No competitivos
Hidrosolubles
(B, C)
Liposolubles
(A, D, E, K)
Competitivos
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.
Eficiencia catalítica



La mayoría de las reacciones catalizadas por
enzimas son muy eficientes y transcurren desde
106 hasta 1014 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.
Eficiencia de las reacciones catalizadas por algunas enzimas
Enzima
Velocidad en
ausencia de
enzima
Velocidad Rendimiento
de
reacción
catalizada
Anhidrasa carbónica
1.3 x 10-1
1.0 x 106
7.7 x 106
Corismato mutassa
2.6 X 10 –5
50
1.9 X 106
Triosafosfato isomerasa
4.3 X 10 –6
4300
1.0 X 109
Carboxipeptidasa A
3.0 X 10 –9
578
1.9X 1011
AMP nucleosidasa
1.0 X 10 –11
60
6.0 X 1012
Nucleasa estafilococal
1.7 X 10 -13
95
5.6 X 1014
ENZIMAS
Catálisis
Ea
E a’
G
G
Reacción
no catalizada
Reacción
catalizada
ASPECTOS GENERALES
Prácticamente todas las reacciones
químicas que tienen lugar en los seres
vivos están catalizadas por enzimas.
Los
enzimas
son
específicos: cada enzima
tipo de reacción, y casi
sobre un único sustrato o
muy reducido de ellos.
catalizadores
cataliza un solo
siempre actúa
sobre un grupo
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
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.
ASPECTOS GENERALES
Enzima y sustrato
Unión al centro activo
Formación de productos
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.
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.
NOMENCLATURA
Nombre sistemático:
Grupo transferido
ATP: hexosa fosfotransferasa
Donador
Aceptor
Grupo
Número sistemático
Enzyme
Comission
Nombre común:
Subgrupo
EC 2.7.1.1
Hexokinasa
Sub-subgrupo
Enzima
CLASIFICACIÓN DE LOS ENZIMAS
En función de su acción catalítica específica,
los enzimas se clasifican en 6 grandes grupos
o clases:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Oxido-Reductasas
Transferasas
Hidrolasas
Liasas
Isomerasas
Ligasas
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:
AH2 + B
Ared + Box
A + BH2
Aox + Bred
1. OXIDORREDUCTASAS
Nombre sistemático
ALCOHOL: NAD+ OXIDO-REDUCTASA
Donador
Aceptor
Nombre numérico
E.C.1.1.1.1.
Nombre común
Alcohol deshidrogenasa
1. Oxido-reductasa
1. actúa sobre grupo –CHOH como donador de e1. NAD+ o NADP+ como aceptor de e1.- Etanol como sustrato específico
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 – NH2
1.5 Actúan sobre el grupo CH – NH
1.6 Actúan sobre el grupo NADH o NADPH
etc.
1. OXIDORREDUCTASAS
Los sub-subgrupos se forman según la
naturaleza del aceptor:
1.1.1 NADH o NADPH como aceptor
1.1.2 Citocromos como aceptor
1.1.3 Oxígeno como aceptor
1.1.4 Disulfuro como aceptor
1.1.5 Quininas o compuestos similares
Etc.
1.- OXIDORREDUCTASAS
E.C.1.1.1.28
LA MAYOR PARTE DE LAS OXIDORREDUCTASAS SE
CONOCEN COMO:
1.
2.
3.
4.
5.
Deshidrogenasas
Oxidasas
Peroxidasas
Oxigenasas
Reductasas
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.
2. TRANSFERASAS
A-X + B
A+B-X
ATP: D-Hexosa-6- Fosfotransferasa
Dador
Aceptor
grupo transferido
Número sistemático
EC.2.7.1.1.
Nombre común
Hexoquinasa
2. Transferasa
7. Transfiere grupos fosfato
1. grupo alcohólico como aceptor
1. D-hexosa
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
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 2O
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.
3. HIDROLASAS
E.C. 3.5.1.5.
3. HIDROLASAS
3.1.1.7 Acetilcolina hidrolasa
3. Hidrolasa
1. Actúa sobre enlaces ésteres
1. Actúa sobre ésteres carboxílicos
7. Actúa sobre acetilcolina como
sustrato específico.
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.
4. LIASAS
Catalizan reacciones en las que se eliminan grupos (por ejemplo:
H2O, CO2 Y NH3) para formar un doble enlace o se añaden a un
doble enlace.
A=B + X
COOCH
CH
COOFumarato
(trans)
H2O
COOHO CH
|
CH 2
COOL-Malato
ABX
4. LIASAS
4. LIASAS
4.1.1.1 Piruvato carboxilasa
4. Liasa
1. Rompe enlaces C-C
1. Separa el grupo CO2
1. Actúan sobre piruvato como
sustrato específico
5. LIASAS
EJEMPLOS DE LIASAS:
Descarboxilasas
Hidratasas
Deshidratasas
Desaminasas
Sintasas
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
5. ISOMERASAS
5. ISOMERASAS
5.3.1.1. 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
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
A-B + ADP + Pi o bien
C + D + ATP
C-D + AMP + PPi
6. LIGASAS
6. LIGASAS
6.4.1.1. Piruvato: CO2 ligasa
(piruvato carboxilasa)
6. Ligasa
4. Unión C-C
1. Reacción de carboxilación
1. Piruvato como sustrato específico
6. LIGASAS
Los nombres de muchas ligasas incluyen el
término sintetasa y otras se denominan
carboxilasas
Aminoacil tRNA-sintetasa
Glutamina sintetasa
Carboxilasas