1 ENZIMAS Características Cofactores Tipos de enzimasMecanismos de catálisis Efecto del pH y la temperatura Cinética Regulación de la actividad enzimática

2 ENZIMAS COMO CATALIZADORES BIOLÓGICOSLas enzimas son proteínas que: Aumentan la velocidad de reacción No se transforman Participan en casi todas las reacciones que ocurren en un organismo Son altamente específicas Algunas son estereoespecíficas A + B + E  C +D + E Sustratos Productos

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4 Nomenclatura 1.- Se nombran por su sustrato más la terminación asaejemplo: carboxipeptidasa A 2.- Se nombran por su acción y a continuación se coloca el número de clasificación ejemplo: peptidil -L-aminoácido hidrolasa (EC EC: enzyme commission Número es clase, sub clase, sub-sub clase y un número arbitrario

5 ¿Porqué una enzima aumenta la velocidad de una reacción química?

6 Diagrama del estado de transición para una reacción espontánea

7 Diagrama del estado de transición para una reacción espontánea Efecto de un catalizador

8 Reacción catalizada por una enzima

9 Sitio activo

10 K = Lys D = Asp Q = Gln Sitio activo de la S-adenosil metionina sintetasa con SAM, PPi, Pi y 2Mg2+.

11 Modelos de sitio activo1.- Llave-cerradura

12 Modelos de sitio activo2.- Encaje-inducido

13 Interacciones entre el sustrato y la enzimaNo-covalentes Interacciones iónicas Dipolo Puentes de hidrógeno Apolares Covalentes Bases de Schiff

14 ¿Porqué una enzima disminuye la energía de activación?Sustratos Estado de transición Producto ¿Porqué una enzima disminuye la energía de activación? Pérdida de entropía en la formación del complejo ES Desestabilización del complejo ES

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16 Cofactores Son requeridos para convertir una enzima inactiva apoenzimas en la forma activa holoenzimas Iones esenciales, principalmente iones metálicos Coenzimas, compuestos orgánicos, derivados de las vitaminas Co-enzima o co-factor: no se encuentra unida covalentemente a la enzima Grupos prostéticos: se unen covalentemente a la enzima Sitio activo de la anhidrasa carbónica

17 Active Site Is a Deep Buried PocketWhy energy required to reach transition state is lower in the active site? It is a magic pocket (1) Stabilizes transition + (2) Expels water CoE (1) (2) (3) Reactive groups (4) - (4) Coenzyme helps (3) Juang RH (2004) BCbasics

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19 Coenzimas: NAD+ Nombre Rol metabólico Co-sustrato deNicotidamida adenina dinucleotido Rol metabólico Reacciones de óxido-reducción Co-sustrato de deshidrogenasas

20 Clasificación de las enzimas1.- Oxidoreductasas: Catalizan reacciones de oxido-reducción 2.- Transferasas: Transfieren un grupo funcional de una molécula a otra 3.- Hidrolasas: Catalizan el rompimiento hidrolítico de un enlace

21 Clasificación de las enzimas, cont….4.- Liasas: Catalizan la eliminación de un grupo generando un doble enlace, la adición de un grupo a un doble enlace o el rompimiento de un enlace que involucra rearreglo electrónico 5.- Isomerasas: Catalizan cambios geométricos o estructurales en una molécula 6.- Ligasas: Catalizan la unión de dos moléculas acopladas a la hidrólisis de ATP

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23 Mecanismos de catálisisCovalente Acido/base Ión metálico Proximidad y orientación

24 Triosa fosfato isomerasa

25 Triosa fosfato isomerasa

26 Serin-proteasas

27 Serin-proteasas Quimiotripsina

28 Mecanismo catalítico de una serin proteasa

29 Catalytic propensity of residue typesAnalysis of Catalytic Residues in Enzyme Active Sites (2002) Gail J. Bartlett, Craig T. Porter, Neera Borkakotiand Janet M. Thornton Journal of Molecular Biology, 324,

30 Efecto de la temperatura y el pHa) Efecto de la temperatura

31 Efecto del pH en reacciones enzimáticas