ORLANDO PÉREZ DELGADOBIÓLOGO

C.B.P 7442

C

ENZIMAS

ASPECTOS GENERALES

CLASIFICACIÓN

CINÉTICAENZIMÁTICA

Propiedades

Modo de acción

Regulación de la actividad enzimática

Nomenclatura

Ajuste inducido

Llave cerradura

Oxidorreductasas

Transferasas

Hidrolasas

Liasas

Isomerasas

Ligasas

Cinética química

Cinética enzimática

Modelo cinético Michaelis - Menten

Cálculo de la Km y Vmax de una enzima

Actividad enzimática

Los factores que influyen de manera másdirecta sobre la actividad de un enzimason:

Las propiedades de los enzimasderivan del hecho de ser proteínas yde actuar como catalizadores. Comoproteínas, poseen una conformaciónnatural más estable que las demásconformaciones posibles.

Los cambios en la conformaciónsuelen ir asociados en cambios enla actividad catalítica.

EFECTO DEL pH SOBRE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

Los enzimas poseen grupos químicosionizables (carboxilos -COOH; amino -NH2; tiol -SH; imidazol, etc.) en lascadenas laterales de sus aminoácidos

La mayoría de los enzimas son muysensibles a los cambios de pH.

La pepsina gástrica tiene un pH óptimode 2, la ureasa lo tiene a pH 7 y laarginasa lo tiene a pH 10

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

En general, los aumentos detemperatura aceleran las reaccionesquímicas: por cada 10ºC deincremento, la velocidad de reacciónse duplica

La temperatura a la cual la actividadcatalítica es máxima se llamatemperatura óptima

La pérdida de actividad catalítica debida ala desnaturalización térmica.

EFECTO DE LOS COFACTORES SOBRE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

Una enzima requiere para su función lapresencia de sustancias no proteicas quecolaboran en la catálisis:

COFACTORES COENZIMAS

Los cofactores pueden seriones inorgánicos como elFe++, Mg++, Mn++, Zn++ etc.Casi un tercio de losenzimas conocidosrequieren cofactores.

Cuando el cofactor es unamolécula orgánica sellama coenzima. Muchosde estos coenzimas sesintetizan a partir devitaminas.

APOENZIMA + GRUPO PROSTÉTICO= HOLOENZIMA

La actuación del enzima (1) permite quelos reactantes (sustratos) se unan a sucentro activo con una orientación óptimapara que la reacción se produzca y (2)modifica las propiedades químicas delsustrato unido a su centro activo,debilitando los enlaces existentes yfacilitando la formación de otros nuevos

MODELO LLAVE-CERRADURA

El modelo llave-cerradura suponeque la estructura del sustrato y la delcentro activo son complementarias,de la misma forma que una llaveencaja en una cerradura. Este modeloes válido en muchos casos, pero no essiempre correcto.

MODELO DEL AJUSTE INDUCIDO

En algunos casos, el centro activoadopta la conformación idóneasólo en presencia del sustrato. Launión del sustrato al centro activodel enzima desencadena uncambio conformacional que dalugar a la formación del producto.

Una molécula de enzima no tiene por quéactuar siempre a la misma velocidad. Suactividad puede estar modulada por:

pH

T°

Cofactores

[Sustrato]Modificación

AlostéricaModificación

Covalente

Proteólsis

Isoenzimas

MODULACIÓN ALOSTÉRICA DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

EFECTO DE LA MODIFICACIÓN COVALENTE SOBRE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

EFECTO DEL pH SOBRE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

Hay varias formas mediante las cuales seasigna un nombre a una enzima:

NOMBRES PARTICULARES

Antiguamente, los enzimasrecibían nombresparticulares, asignados porsu descubridor. Al iraumentando el número deenzimas conocidos, se hizonecesaria unanomenclatura sistemáticaque informara sobre laacción específica de cadaenzima y los sustratossobre los que actuaba.

NOMBRE SISTEMÁTICO

El nombre sistemático de un enzima consta actualmente de 3 partes:

- El sustrato preferente- El tipo de reacción realizado- Terminación "asa"

Un ejemplo sería la glucosa fosfatoisomerasa que cataliza la isomerizaciónde la glucosa-6-fosfato en fructosa-6-fosfato.

NOMENCLATURA DE LA COMISIÓN ENZIMÁTICA

El nombre de cada enzima puede seridentificado por un código numérico,encabezado por las letras EC (enzymecommission), seguidas de cuatronúmeros separados por puntos.

la ATP: glucosa fosfotransferasa (glucoquinasa) se definecomo EC 2.7.1.2. El número 2 indica que es una transferasa,el 7 que es una fosfotransferasa, el 1 indica que el aceptor esun grupo OH, y el último 2 indica que es un OH de la D-glucosa el que acepta el grupo fosfato.

CLASE 1: OXIDORREDUCTASAS

CLASE 2: TRANSFERASAS

CLASE 3: HIDROLASAS

CLASE 4: LIASAS

CLASE 5: ISOMERASAS

CLASE 6: LIGASAS

Clase 1: OXIDORREDUCTASAS Catalizan reacciones deoxidorreducción, es decir,transferencia de hidrógeno (H) oelectrones (e-) de un sustrato a otro,según la reacción general:

Ejemplos son la succinato deshidrogenasao la citocromo c oxidasa.

AH2 + B A + BH2

Ared + BoxAox + Bred

Clase 2: TRANSFERASASCatalizan la transferencia de un grupoquímico (distinto del hidrógeno) de unsustrato a otro, según la reacción:

Un ejemplo es laglucoquinasa, que catalizala reacción representada enla Figura de la derecha:

glucosa + ATP ADP + glucosa-6-fosfato

A-B + C A + C-B

Clase 3: HIDROLASAS

Catalizan las reacciones de hidrólisis:

A-B + H2O AH + B-OH

Un ejemplo es la lactasa, que cataliza lareacción:

lactosa + agua glucosa + galactosa

Clase 4: LIASAS

Catalizan reacciones de ruptura osoldadura de sustratos:

A-B A + B

Un ejemplo es la acetacetato descarboxilasa, quecataliza la reacción:

ácido acetacético CO2 + acetona

Clase 5: ISOMERASASCatalizan la interconversión de isómeros:

Son ejemplos la fosfotriosa isomerasa y lafosfoglucosa isomerasa, que catalizan lasreacciones representadas en la tabla inferior:

A B

Clase 6: LIGASAS

Catalizan la unión de dos sustratos conhidrólisis simultánea de un nucleótidotrifosfato (ATP, GTP, etc.):

Un ejemplo es la piruvato carboxilasa, quecataliza la reacción:

piruvato + CO2 + ATP oxaloacetato + ADP + Pi

A + B + XTP A-B + XDP + Pi

Los principios generales de las reaccionesquímicas se aplican también a lasreacciones enzimáticas.

Cinética enzimática

Modelo cinético Michaelis - Menten

Cálculo de la Km y Vmax de una enzima

Actividad enzimática

La cinéticaenzimática estudiala velocidad de lasreaccionescatalizadas porenzimas.

La medida se realiza siempre en lascondiciones óptimas de pH, temperatura,presencia de cofactores, etc.

En estas condiciones, la velocidad de reacción observada es lavelocidad máxima (Vmax). La velocidad puede determinarse bienmidiendo la aparición de los productos o la desaparición de losreactivos.

En este esquema, k1, k2 y k3 son lasconstantes cinéticas individuales decada proceso y también reciben elnombre de constantes microscópicasde velocidad. Según esto, podemosafirmar que:

v1 = k1 [E] [S] v2 = k2 [ES] v3 = k3 [ES]

Vmax = k3 [ET]

[ET] = [E] + [ES]

Se define la unidad de actividad enzimática (U) como lacantidad de enzima que cataliza la conversión de 1 µmol desustrato en un minuto. La actividad específica es el númerode unidades de enzima por miligramo de proteína (U/mgprot)

Recientemente, el Sistema Internacional de unidades (SI) hadefinido la unidad de actividad enzimática como la cantidadde enzima que transforma 1 mol de sustrato por segundo.Esta unidad se llama katal

Amilasa Pancreatitis Aguda

CreatinacinasaTrastornos musculares e

infarto del miocardio

Fosfatasa ácida

Lipasa

Cáncer de Próstata

Pancreatitis Aguda

Lactato deshidrogenasa

Infarto del miocardio

PRINCIPALES ENZIMAS USADAS EN EL DIAGNOSTICO CLINICO