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