Enzimas

• Las enzimas son catalizadores biológicos que aceleran procesos químicos
• Catálisis:

  • Anabólico (construye)
  • Catabólico (degrada)
• Casi todas las enzimas son proteínas
• Las enzimas proporcionan un sitio donde se organiza y acelera la reacción
• El poder catalítico de las enzimas es de 10^6 - 10^12
• Cada enzima especifica una reacción química
• Las enzimas se pueden reutilizar y regular para mantener la homeostasis
• Las enzimas no se consumen ni se alteran permanentemente
• Clasificación de enzimas:

  1. Oxidorreductasas - catalizan reacciones de oxidación (pérdida) y reducción (ganancia)

  2. Transferasas - catalizan la transferencia de átomos

  3. Hidrolasas - catalizan el rompimiento de enlaces mediante hidrólisis

  4. Liasas - catalizan el rompimiento de enlaces mediante la eliminación de átomos

  5. Isomerasas - Catalizan la formación de isómeros

  6. Ligasas - catalizan la formación de enlaces acoplados con hidrólisis de ATP

  7. Translocasas/bombas - catabolizan el transporte de una sustancia a través de una membrana acoplado con hidrólisis de ATP
• COFACTORES + Apoenzima (genes):

  • Transfieren grupos de átomos
  • Transfieren electrones
  • Estabilizan el estado de transición
• Tipos de cofactores:

  • Coenzima: muchas se obtienen de vitaminas como Riboflavina (FAD, FMN), Niacina (NAD, NADP)
  • Inorgánico: generalmente minerales como Zinc, Magnesio, Hierro
• Las enzimas disminuyen la energía de activación de una reacción química, acelerando así el proceso
• Las enzimas prefieren unirse con los sustratos que con los productos
• Modelo de ajuste/acople inducido:

  • Permite disminuir el estado de transición
  • Las enzimas tienen afinidad a los sustratos, favoreciendo la unión y produciendo un mejor acople
• Cofactores grupo prostéticos:

  • Integrados en la estructura de enzimas y proteínas
  • Pueden ser de unión temporal o permanente
• Familia serina proteasa:

  • Tiene una serina en el sitio activo
  • Presenta regiones conservadas con secuencias similares en distintas enzimas
• Cinética enzimática:

  • Reacciones Exergónicas favorecen productos
  • Reacciones Endergónicas no favorecen productos
  • Reacciones Isoergónicas favorecen a cualquiera
• Fórmula de Lineawaver-Burk:

  • y = mx + b
  • y = 1/V0, m = Km/Vmax, x = 1/[S], b = 1/Vmax
  • Vmax = 1/b, Km = m*Vmax
• Inhibidor competitivo:

  • Afecta Km pero no afecta la velocidad máxima
  • Fórmula: Vi = Vmax * [S] / α * Km + [S]
  • α = efecto del inhibidor competitivo
• Porcentaje de inhibición:

  • % = Vf - V0 / V0 * 100
• Inhibidor NO competitivo:

  • Disminuyen Vmax pero no afectan km
  • No afecta x pero afecta y
  • Fórmula: 𝑉0 = 𝑉𝑚��𝑥 α ∗ [𝑆] 𝐾𝑚 + [𝑆]
• Regulación de actividad:

  • Mecanismo intrínseco (enzima y sustrato)
  • Cambios en la concentración de enzima:
  • Concentración alta = velocidad aumenta
  • Concentración baja = velocidad disminuye
  • Cambio en la concentración de sustrato:
  • Velocidad aumenta y luego se satura llegando a ser una meseta
  • Mecanismo extrínseco (molécula distinta)
  • Regulación competitiva:
  • Enzima + sustrato: Si el sustrato gana la actividad se da
  • Enzima + regulador: El regulador se une al sitio activo. Si el regulador gana la competencia la actividad no se da (inhibe)
  • Regulación alostérica:
• Corte proteico de zimógenos:

  • El zimógeno se sintetiza activo
  • El sitio activo está bloqueado por una misma parte de la enzima
  • Se necesita facilitar el acceso del sustrato, usualmente con la ayuda de una proteasa/peptidasa
  • Ejemplo: Tripsinógeno se activa a tripsina con la ayuda de una enteropeptidasa
• Regulación por envenenadores:

  • Son reguladores que no son propios del organismo
  • Interactúan con las enzimas en el sitio activo y se unen a un grupo en la enzima mediante un enlace covalente
  • Envenenador + enzima = enzima ya no sirve
  • Ejemplo: Acetil-colinesterasa se bloquea por organofosforados, provocando acumulación de acetil-colina y parálisis
• Notas:

  • ∆G = Ep - Es
  • ∆G menor a 0 (negativo)
  • Keq no puede ser 0
  • Las enzimas no afectan ∆G ni Keq
• Factores que afectan el índice de reacción incluyen temperatura, concentración de reactivo e ion hidrógeno
• reacción exergónica

  • delta G menor 0
  • Keq mayor 1
• reacción endergónica

  • delta G mayor a 0
  • 0 < Keq < 1
• reacción isoergónica

  • delta G = 0
  • Keq = 1
• El ritonavir es un farmaco que se utiliza para el tratamiento de la infeccion por VIH. Este farmaco se une al sitio activo de la enzima Proteasa del VIH, lo que inpide la liberacion de los peptidos necesarios para el ensamblaje y reproduccion del virus. La union del ritonavir al sitio activo de la enzima ocurre mediante la formacion de enlaces debiles

  • Regulación competitiva (inhibidor)
• El metabolito AMP es un activador de la enzima fosfofructoquinasa-1, la cual forma parte del proceso de glucolisis. La union del AMP a esta enzima ocurre en un sitio distinto al sitio activo, mediante enlaces debiles, lo que induce un cambio conformacional que permite aumentar la actividad de la fosfofructoquinasa.

  • Regulación alosterica
• La enzima glucogeno-sintasa se encarga de agregar unidades adicionales de glucosa a una molecula creciente de glucogeno, mediante enlaces alfa-1,4-glucosidicos. La accion de la enzima fosfoproteina-fosfatasa-1 sobre la glucogeno-sintasa produce su activacion, mientras que la accion de la enzima GS-quinasa produce su inactivacion

  • regulación covalente (fosforilacion)
• La enzima trombina es necesaria en el proceso de coagulacion sanguinea. Su forma activa se genera a partir de la protrombina inactiva, la cual es activada por la accion del complejo tenasa, que incluye a su vez una proteasa

  • corte proteico de zimogenos
• Los compuestos llamados organofosforados, encontrados en farmacos y algunos insecticidas, tienen la capacidad de unirse al sitio activo de la enzima colinesterasa, mediante enlaces covalentes irreversibles, lo que conlleva a la reduccion en la actividad de la enzima

  • Regulación por enevenadores