Cinética Enzimática: Propiedades de las Enzimas, Guías, Proyectos, Investigaciones de Química

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CINÉTICA ENZIMÁTICA

ENZIMAS

 LAS ENZIMAS son proteínas (RNA) que

catalizan reacciones químicas en las

células. Cada enzima es altamente

específica para la reacción que

cataliza. Esta especificidad está

determinada por el centro activo de la

enzima (en donde se hallan los grupos

químicos responsables de la catálisis).

Muchas enzimas necesitan co-factores

(co-reactivos, cosustratos) para cumplir

su función catalítica.

¿CÓMO ACTÚAN LAS ENZIMAS?  En una reacción catalizada por un enzima:  – La sustancia sobre la que actúa el enzima (sustrato).  – El sustrato se une a una región concreta del enzima (centro activo).  • Un sitio de unión formado por los aminoácidos que están en contacto directo con el sustrato.  • Un sitio catalítico, formado por los aminoácidos directamente implicados en el mecanismo de la reacción.  – Formados los productos el enzima puede comenzar un nuevo ciclo de reacción

 Hipótesis de la Cerradura y la llave (E. Fischer,

 Hipótesis del Ajuste Inducido (Daniel Koshland, 1958)  – E Induce al S a configuración aproximada al Estado de Transición  1. UNE S  2. REDUCE Ea  3. IMPULSA Catálisis  4. LIBERA P  5. SE REGENERA

 E+S P+E (E: Enzima, S: Sustrato, P: Producto)  Aparentemente: V= 𝑑⊏𝑃⊐ 𝑑𝑡 = 𝑘 ⊏ 𝐸 ⊐⊏ 𝑆 ⊐ 𝑉 ∝ ⊏ 𝑆 ⊐ k

MODELO DE MICHAELIS-MENTEN  Hipótesis básicas:  enzima y sustrato forman un complejo intermedio ES  [Eₒ]=[E]+[ES]= constante  El proceso ES P+E es irreversible (concentración de producto pequeña)  Hipótesis cuasi-estacionaria: después de una fase inicial transitoria, la concentración de las distintas formas enzimáticas (E,ES) no varia.

𝑘− 1 +𝑘 2 𝑘 1

𝑘− 1 𝑘 1

𝑒𝑠 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑐𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑗𝑜 𝑒𝑛𝑧𝑖𝑚𝑎 − 𝑠𝑢𝑠𝑡𝑟𝑎𝑡𝑜: 𝐸 + 𝑆 ES

𝑉𝑚𝑎𝑥 2 E+S ES P+E 𝑉 = 𝑉𝑚𝑎𝑥𝑠 𝑘𝑚+𝑠 .𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑠 << 𝐾𝑚: v ≈ 𝑉𝑚𝑎𝑥 𝐾𝑚

𝑘 1 𝑘− 1 𝑘− 1 𝑘 2

Representación de Lineweaver-Burk

 Representa 1/v frente a 1/s y permite determinar a partir de medidas experimentales parámetros básicos de la cinética enzimática como la constante de Michaelis y la velocidad máxima de reacción.

Representación integrada de

Michaelis-Menten

.

𝑙𝑜𝑔

=

−

INHIBICIÓN EN REACCIONES ENZIMÁTICAS  Inhibición enzimática: moléculas diferentes del sustrato pueden unirse al enzima reduciendo total o parcialmente su actividad catalítica. Estas moléculas reciben el nombre de inhibidores.

INHIBICIÓN COMPETITIVA  El inhibidor reduce la velocidad de reacción, pero la velocidad máxima (concentraciones de sustrato grandes) sigue siendo la misma.

MODULACIÓN ALOSTÉRICA DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA  Hay enzimas que pueden adoptar 2 conformaciones interconvertibles llamadas R (relajada) y T (tensa). R es la forma más activa porque se une al sustrato con más afinidad. Las formas R y T se encuentran en equilibrio.  Ciertas sustancias tienden a estabilizar la forma R. Son los llamados moduladores positivos. El propio sustrato es a menudo un modulador positivo.  Las sustancias que favorecen la forma T y disminuyen la actividad enzimática son los moduladores negativos.

MODULACIÓN ALOSTÉRICA DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA Las moléculas que favorecen la forma R pero que actúan sobre una región del enzima distinta del centro activo son los activadores alostéricos Si los moduladores negativos actúan en lugares distintos del centro activo del enzima (inhibición no competitiva) se llaman inhibidores alostéricos.