Introducción a las enzimas

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Published on March 8, 2014

Author: Felipushabilis

Source: slideshare.net

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Generalidades sobre las enzimas

Introducción a las Enzimas Características generales de las reacciones catalizadas y de las enzimas M. en C. Felipe Alcántara Sánchez

Fundamentos químicos de la vida Los seres vivos cuentan con sistemas para extraer, transformar y usar energía del ambiente

http://www.flopsclub.com/wp-content/uploads/2013/06/Yeast.jpg

The Nobel Prize in Chemistry 1907 was awarded to Eduard Buchner "for his biochemical researches and his discovery of cellfree fermentation".

Fosfofructocinasa 1 (PFK1) de Escherichia coli EC Number: 2.7.1.11 Enzima clave de la glucólisis. Reacción que cataliza: F6P + ATP <=> F1,6BP + ADP + H+ ∆Gº’ = -14.2 kJ/mol (Un valor tan negativo que la reacción es virtualmente irreversible in vivo) PDB: 1PFK 1,6 FBP ADP Mg2+ Interactions for instance 1PFK:FBP:A:323 Legend: black dashed lines - hydrogen bonds, salt bridges, metal interactions; green solid lines - hydrophobic interactions; green dashed lines - Pi-Pi, Pi-cation interactions Note: covalent bonds to proteins are not displayed. Image generated using PoseView

Monómero del fotosistema II de la cianobacteria Thermosynechococcus elongatus

La función de las enzimas • Las enzimas son catalizadores • Un catalizador aumenta la velocidad de la reacción química sin que sufra cambios o sea consumido en el proceso general • La mayoría de los catalizadores biológicos son proteínas llamadas enzimas (excepción, las ribozimas, son de RNA) • La sustancia sobre la que actúan las enzimas se le llama sustrato • Los catalizadores cambian la velocidad, pero no afectan el equilibrio de las reacciones

reactivoA reactivoB catalizador productoAB k1 aA bB aA bB cAB cAB k2 aA bB k eq cAB AB A a c B b

La teoría del estado de transición • Una reacción pasa por varias etapas, comenzando con los reactivos aislados y terminando con los productos. • Cada etapa tiene asociado un valor de energía (H). • La etapa o estado con valor máximo de energía es llamado estado de transición o estado activado (S‡ ,TS, Ea según el autor)

Reacciones exergónicas y endergónicas

Reacciones catalizadas • • • • • • Un catalizador disminuye la energía de activación. Se aumenta la fracción de moléculas que tienen suficiente energía para lograr el estado de transición. Esto hace que la reacción sea más rápida en ambas direcciones. La posición de equilibrio (cantidad de producto vs. cantidad de reactivo) no cambia con el catalizador. K = k1/k-1 Ejemplo: la catalasa puede acelerar la reacción de conversión de peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno por un factor de 1000000000 • Variación de la energía libre estándar: ∆Gº • Variación de la energía libre en condiciones fisiológicas: ∆Gº’ • Energía de activación: diferencia entre el estado de energía del estado basal y el de transición ∆G‡

Velocidad de una reacción • Dependen de: – – – – – – las concentraciones de reactivos y de productos: v=k[S] Temperatura Presión Fuerza iónica pH La barrera energética • La condición de equilibrio (∆Gº’) determina la dirección • La velocidad está ligada a la energía de activación (∆G‡)

¿Cómo es que las enzimas disminuyen la energía de activación? • Equivale a que las moléculas de reactivos: – – – – se aproximen se acomoden haya deformación de las nubes electrónicas haya rompimiento y formación de enlaces • Un catalizador actúan por superficie y es gracias a su configuración electro-geométrica que favorece la reacción. • La reducción de la energía de activación se logra en virtud de la interacción de unión con el sustrato

Mecanismo general de catálisis 1. El catalizador se une al sustrato en una conformación intermedia que semeja al estado de transición, pero tiene menor energía. Esto puede llevar a varios estados metaestables. 2. Los catalizadores pueden disminuir el valor negativo de la entropía que implica una orientación ordenada, al unirse a los sustratos sólo en la orientación adecuada.

Modelos para la interacción enzimasustrato

Acoplamiento de reacciones enzimáticas

Reacción general de la catálisis Complejo enzima-producto enzima sustrato producto Complejo enzima-sustrato

Fundamento de la cinética enzimática Al mantener constantes distintas condiciones y variar las concentraciones iniciales de los reactivos (digamos el reactivo A), es posible encontrar una relación directa entre la velocidad de reacción (v) y la concentración, expresados mediante la fórmula: v k A n

El orden de una reacción • Es un número relacionado con cuántas concentraciones afectan a la velocidad de una reacción. 1. Orden cero: la velocidad es independiente de la concentración 2. Primer orden: la velocidad depende de la concentración de un reactivo (...) etc. Tabla 1.2. Relación entre la ecuación de velocidad y el orden de una reacción determinados experimentalmente (Mortimer, 1983) Reacción 2 N 2 O5 ( g ) 4 NO2 ( g ) O2 ( g ) NO2 ( g ) 2 HCl ( g ) 2 NO( g ) 2 H 2 ( g ) 2 N 2 O( g ) Au NO( g ) Cl2 ( g ) N 2 ( g ) 2 H 2 O( g ) 2 N 2 ( g ) O2 ( g ) Ecuación de velocidad v k N 2 O5 v k NO2 HCl v k NO v k 2 H2 Valor sumado de n 1 2 3 Orden de la reacción 1º 2º 3º 0 0

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