SlideShare una empresa de Scribd logo

Enzimas (mecanismo, cinética y regulación).

•
•
B
BRIAN ANGULO

Las enzimasa​ b​ son moléculas orgánicas que actúan como catalizadores de reacciones químicas4​, es decir, aceleran la velocidad de reacción. Comúnmente son de naturaleza proteica, pero también de ARN (ver ribozimas5​). Las enzimas modifican la velocidad de reacción, sin afectar el equilibrio de la misma, ya que una enzima hace que una reacción química transcurra a mayor velocidad, siempre y cuando sea energéticamente posible (ver energía libre de Gibbs) 6​7​. En estas reacciones, las enzimas actúan sobre unas moléculas denominadas sustratos, las cuales se convierten en moléculas diferentes denominadas productos. Casi todos los procesos en las células necesitan enzimas para que ocurran a unas tasas significativas. A las reacciones mediadas por enzimas se las denomina reacciones enzimáticas. Debido a que las enzimas son extremadamente selectivas con sus sustratos y su velocidad crece solo con algunas reacciones, el conjunto (set) de enzimas presentes en una célula determina el tipo de metabolismo que tiene esa célula. A su vez, esta presencia depende de la regulación de la expresión génica correspondiente a la enzima. Como todos los catalizadores, las enzimas funcionan disminuyendo la energía de activación (ΔG‡) de una reacción, de forma que la presencia de la enzima acelera sustancialmente la tasa de reacción. Las enzimas no alteran el balance energético de las reacciones en que intervienen, ni modifican, por lo tanto, el equilibrio de la reacción, pero consiguen acelerar el proceso incluso en escalas de millones de veces. Una reacción que se produce bajo el control de una enzima, o de un catalizador en general, alcanza el equilibrio mucho más deprisa que la correspondiente reacción no catalizada. Al igual que ocurre con otros catalizadores, las enzimas no son consumidas en las reacciones que catalizan, ni alteran su equilibrio químico. Sin embargo, las enzimas difieren de otros catalizadores por ser más específicas. La gran diversidad de enzimas existentes catalizan alrededor de 4000 reacciones bioquímicas distintas.8​ No todos los catalizadores bioquímicos son proteínas, pues algunas moléculas de ARN son capaces de catalizar reacciones (como la subunidad 16S de los ribosomas en la que reside la actividad peptidil transferasa).9​10​ También cabe nombrar unas moléculas sintéticas denominadas enzimas artificiales capaces de catalizar reacciones químicas como las enzimas clásicas.11​

Salud y medicina
1 de 27
Descargar para leer sin conexión
2011 Enrique Castro 1 Enzimas: mecanismo, cinética y regulaciónEnzimas: mecanismo, cinética y regulación ➢ Concepto y clasificación  Propiedades y características  Clasificación de enzimas  Velocidad y orden de reacción ➢ Mecanismo de acción de las enzimas  Energía de activación y velocidad de reacción  Sitio activo y energía de unión  Mecanismos de catálisis  Coenzimas y cofactores ➢ Cinética enzimática  Modelo de Michaelis-Menten  Cinética mutisustrato  Mecanismos de inhibición ➢ Regulación de la actividad enzimática  Mecanismos generales de regulación  Regulación alostérica y cooperatividad  Regulación de rutas metabólicas Para © Enrique Castro Los trabajos de terceros retienen su licencia original 2011 Enrique Castro 2 Propiedades de los enzimasPropiedades de los enzimas ➢Proteínas • Ribozimas son excepción ➢Catalizadores • No alteran la posición del equilibrio (Keq , ΔG) ➢Especificidad • Una única reacción • Sin reacciones colaterales • No absoluta: varios sustratos ➢Eficacia • Aceleran enormemente la velocidad de reacción ➢Estereoselectivas • Complementariedad 3D Papaína: inespecífica Tripsina: muy específica (R,K) Trombina: absolutamente específica (R en secuencia definida) DHAP Dihidroxiacetona-fosfato GA3P L-gliceraldehído-3-fosfato
2011 Enrique Castro 3 Nomenclatura y clasificación de enzimasNomenclatura y clasificación de enzimas ➢Clases • ➢Subclases • 1: Oxidoreductasas • H: Deshidrogenasas • O2 : Oxigenasas (mono-, di-) 2: Transferasas • P: quinasas • NH2 : aminotransferasas (transaminasas) • Ac: acetil-transferasas D-Glucosa + ATP D-Glucosa-6-P + ADP Hexoquinasa ATP:glucosa fosfotransferasa EC 2.7.1.1 2: Transferasa 7: Fosfotransferasa 1: grupo aceptor -OH 1: compuesto aceptor 2011 Enrique Castro 4 Componentes adicionales: CofactoresComponentes adicionales: Cofactores ➢Cofactor • No proteico, termoestable, bajo Mrr • Unido permentemente • Ión metálico esencial para catálisis ➢Coenzima • Molécula orgánica esencial para catálisis • Unión transitoria: co-sustrato Covalente: grupo prostético Holo-enzima = apo-enzima + cofactor Cofactores aportan reactividad química especial Xantina oxidasa
2011 Enrique Castro 5 Curvas de progreso de reacciónCurvas de progreso de reacción A P k1 k-1 Keq v = − d [ A] dt = d [P] dt = k1⋅[ A] − k−1⋅[P] veq = k1⋅[ A]eq − k−1⋅[ P]eq =0 ; Keq= k1 k−1 = [P]eq [ A]eq En el equilibrio no hay más reacción neta: vA→P = vP→A ➢Velocidad inicial • Elimina dependencia de [P] v0 =− d [ A]0 dt = d [P]0 dt = k1⋅[ A]0 − k−1⋅[P]0 v0 = k1⋅[ A]0 [P]0 =0 Constante de velocidad Ecuación de velocidad Curva exponencial [ A]=[ A]0⋅e−kt v0 v0 2011 Enrique Castro 6 Velocidad y orden de reacciónVelocidad y orden de reacción ➢Reacciones de orden 0 • No depende de [A] ➢Reacciones de 1er orden (orden 1) • Dependencia lineal de [A] ➢Reacciones de 2º orden (orden 2) • Reacciones bimoleculares reales A P k v0= d [ P] dt = k v0= −d [ A] dt =k⋅[ A] ln  [ A] [ A]0 =−kt ; [ A]=[ A]0⋅e−kt [k] = M·s-1 A P k [k] = s-1 A + B P k 2 A P k v0= d [ P] dt = k⋅[ A][ B] v0= d [P] dt = k⋅[ A]2 [k] = M-1 ·s-1 Pseudo 1er orden • [B] constante (ej. Agua) • Etapa limitante monomolecular v0= d [ P] dt =k [ B]⋅[ A]=k '⋅[ A] k '=k [B] A + A A + A* k A* P k' k>>k'
2011 Enrique Castro 7 Enzimas: mecanismo, cinética y regulaciónEnzimas: mecanismo, cinética y regulación ➢ Concepto y clasificación  Propiedades y características  Clasificación de enzimas  Velocidad y orden de reacción ➢ Mecanismo de acción de las enzimas  Energía de activación y velocidad de reacción  Sitio activo y energía de unión  Mecanismos de catálisis  Coenzimas y cofactores ➢ Cinética enzimática  Modelo de Michaelis-Menten  Cinética mutisustrato  Mecanismos de inhibición ➢ Regulación de la actividad enzimática  Mecanismos generales de regulación  Regulación alostérica y cooperatividad  Regulación de rutas metabólicas 2011 Enrique Castro 8 Energía de activación y catálisisEnergía de activación y catálisis  GS  P= G 0 RT ln  [P] [S ]   G0 =−RT⋅lnK eq  k = kB T h ⋅e G ‡ RT Catalizador reduce ΔG‡ sin afectar a ΔGO N i N = gi Z ⋅e Ei k B T Ecuación de Eyring Distribución de Boltzmann Keq , ΔGº indican dirección de la reacción NO indican si ocurre rápidamente ΔG‡ indica velocidad de la reacción
2011 Enrique Castro 9 Centro activoCentro activo ➢Región catalítica especializada • Hendidura 3D superficial (unión S) • Volumen reducido ➢Microentorno único • Agua excluída (salvo reactiva) • pKa especiales ➢Multiplicidad de enlaces débiles • Energía de unión alta (15-50 kJ·mol-1 ) • Kd baja (10-2 -10-9 M) ➢Especificidad=complementariedad • Forma 3D complementaria E-S • Enlace direccionales • Llave en cerradura / Ajuste inducido Centro activo de Lisozima Proteína = andamiaje para centro activo en posición Unión de sustrato a RNasa 2011 Enrique Castro 10 Mecanismos generales de catálisis (1)Mecanismos generales de catálisis (1) ➢Estabilización del estado de transición • Desolvatación del sustrato (sustituye por unión ES) • Distorsión del sustrato (“tensión” similar a TS) • Alineamiento de grupos catalíticos • Reducción de entropía de reactivos Estado de transición Energía de unión: ΔH: Múltiples enlaces débiles E-S ΔS: Alineamiento adecuado La energía de unión ΔGB reduce la energía de activación ΔG‡
2011 Enrique Castro 11 Catálisis: unión al estado de transiciónCatálisis: unión al estado de transición 2011 Enrique Castro 12 Efectos entrópicos: alienamiento de gruposEfectos entrópicos: alienamiento de grupos ΔG=ΔH – TΔS Reducción de ΔS requiere inversión en ΔH ΔH: Red de enlaces débiles E-S
2011 Enrique Castro 13 Mecanismos generales de catálisis (2)Mecanismos generales de catálisis (2) ➢Catálisis ácido-base general • Aporte/secuestro de H+ o pares e- • Ionización de grupos • Ataques nucleofílicos a >C=O ➢Catálisis redox • Cofactores redox: grupos oxidantes/reductores Sustrato (péptido) Estado de transición ➢Catálisis covalente • Intermediario unido al enzima • Ruta alternativa ➢Catálisis por iones metálicos • Reactividad especial de orbitales d A—B + X: A—X + B:A—B A + B H2 O A—X A + X: H2 O lento rápido rápido Enlaces de coordinación Actividad redox X: grupo del enzima Mg:complejo de coordinación octaédrico (6 O) 2011 Enrique Castro 14 Unión ES: especificidad y estereoselectividadUnión ES: especificidad y estereoselectividad ➢Ajuste inducido • Complementario al unirse (Koshland) • Energía de unión : cambio conformacional ➢Complementariedad enzima-sustrato • Llave en cerradura (Fischer) • Estereoselectividad: unión a 3 sitios lisozima Hexasacárido substrato Encaje inducido en la hexoquinasa Inactiva aa catalíticos descolocados Activa aa catalíticos en posición
2011 Enrique Castro 15 Mecanismos catalíticos: Anhidrasa carbónicaMecanismos catalíticos: Anhidrasa carbónica CO2 + HO— HCO3 2— pKa(H2 O) = 14 A pH 7 [HO— ]= 10-7 M [HO— ]/[H2 O] = 10-7 /55.5 ≈ 2·10-9 pKa = 7 Estabilización por par iónico Dramático aumento de acidez de H2 O B: BH+ Transfiere H+ a superficie de proteína (y al medio) 2011 Enrique Castro 16 Mecanismos catalíticos: serín­proteasasMecanismos catalíticos: serín­proteasas
2011 Enrique Castro 17 Mecanismos catalíticos: serín­proteasasMecanismos catalíticos: serín­proteasas 2011 Enrique Castro 18 Coenzimas de nicotinamidaCoenzimas de nicotinamida Nicotinamidaadeninadinucleótido,NAD+ AMP adenina 2'P en NADP Nicotinamida oxidada Nicotinamida reducida Pliege de Rossmann en la ADH de hígado NAD+ NADH H+ Lactato + NAD+ Piruvato + NADH + H+ • Coenzimas difusibles • Unión transitoria al enzima • Co-sustratos
2011 Enrique Castro 19 Vitaminas B3Vitaminas B3 2011 Enrique Castro 20 Coenzimas de flavinaCoenzimas de flavina Riboflavina vit. B2 • Coenzimas no difusibles • Unión firme al enzima • Grupo prostético (covalente) Ac. Succínico Ac. Fumárico FAD FADH2
2011 Enrique Castro 21 Actividad enzimática: Dependencia de T y pHActividad enzimática: Dependencia de T y pH ➢Dependencia de T • Energía cinética molecular • Q10 • Estabilidad de la proteína ➢Dependencia del pH • Titulación de grupos ionizables esenciales (Henderson-Hasselbalch) • pKa aa catalíticos • Estabilidad de la proteína 20 40 60 80 100 T, ºC Ecuación de Arrhenius Q10 = V T 10 V T Curva bifásica asimétrica Desnaturalización térmica Curva acampanada simétrica Grupo desprotonado catalítico Grupo protonado catalítico k = A⋅e E a RT 2011 Enrique Castro 22 Enzimas: mecanismo, cinética y regulaciónEnzimas: mecanismo, cinética y regulación ➢ Concepto y clasificación  Propiedades y características  Clasificación de enzimas  Velocidad y orden de reacción ➢ Mecanismo de acción de las enzimas  Energía de activación y velocidad de reacción  Sitio activo y energía de unión  Mecanismos de catálisis  Coenzimas y cofactores ➢ Cinética enzimática  Modelo de Michaelis-Menten  Cinética mutisustrato  Mecanismos de inhibición ➢ Regulación de la actividad enzimática  Mecanismos generales de regulación  Regulación alostérica y cooperatividad  Regulación de rutas metabólicas
2011 Enrique Castro 23 Cinética enzimática: curva hiperbólica y saturaciónCinética enzimática: curva hiperbólica y saturación Saturación implica unión enzima-sustrato v ≠ k⋅[ A]n v = k⋅[S ] k '[S ] Curva de velocidad no canónica Saturación: Vmax v no aumenta al [S] E + S E·S P + E Etapa rápida cuasi-equilibrio Etapa lenta limitante, acúmulo ES 2011 Enrique Castro 24 Cinética de Michaelis­MentenCinética de Michaelis­Menten [S] << KM Orden 1 [S] >> KM Orden 0 E + S ES P + E k1 k2 k-1 1ª simplificación: v0 A t=0, [P]=0 y k-2 no afecta d [P] dt = v0 = k2⋅[ES ] 2ª simplificación: Estado estacionario [ES] no varía (k1 >>k2 ) Permite calcular [ES] d [ES ] dt =k1 [ E]T −[ES ][S ] − k−1⋅[ES ] − k2⋅[ ES ]=0 [ES ]= k1[E ]T [S ] k1 [S ]k2k−1 ; [ ES ]= [E ]T [S] [S ] k2k−1 k1 v0=k2⋅[ ES ]= k2[ E]T [S ] [S ] k2k−1 k1 v0= V max⋅[S ] K M [S ] K M = k2k−1 k1 V max=k2⋅[ E]T Ecuación de Michaelis-Menten KM : [S] a la que V=½Vmax VMax : V cuando [S]∞
2011 Enrique Castro 25 Parámetros cinéticos: KM , Vmax  y kcat Parámetros cinéticos: KM , Vmax  y kcat ➢Constante de Michaelis, KM • Afinidad E-S • Kd de ES ➢Velocidad máxima, Vmax • Saturación. • Actividad enzimática: [E]T ➢Constante catalítica, kcat • k de paso limitante P • 1er orden: Nº de recambio V max=k2⋅[ E]T KM = k2k−1 k1 ≃ k−1 k1 =KdSi k2 << k-1 Alta KM , baja afinidad Baja KM , alta afinidad Vmax mide actividad enzimática, [E]T Kcat : nº de molécula S convertidas por segundo kcat= Vmax [ E]T unidades • Usuales: μmol/min = UI • SI: catal = mol/s 2011 Enrique Castro 26 Límite de velocidad: Eficiencia catalíticaLímite de velocidad: Eficiencia catalítica E + S ES P + E k1 k2 k-1 v0= kcat⋅[E ]T [S ] K M [S ] v0= kcat KM ⋅[E]T [S]Si [S] << KM Velocidad máxima bimolecular: Límite de difusión (nº choques) vdifusion =108 -109 M-1 ·s-1 . Constante bimolecular de 2º orden kcat K M  vdiffusion kcat elevada • KM no puede ser bajo • Afinidad ES limitada KM alta • Baja afinidad, disociación rápida • kcat rápida kcat baja • KM debe ser bajo • Alta afinidad ES KM baja • alta afinidad, disociación lenta • kcat lenta
2011 Enrique Castro 27 Gráfico de Lineweaver­BurkeGráfico de Lineweaver­Burke v0= V max⋅[S ] KM [S ] ; 1 v0 = K M [S ] V max⋅[S ] 1 v0 = K M V max⋅[S ]  [S ] V max⋅[S ] 1 v0 = KM V max ⋅ 1 [S ]  1 V max Y = K M V max ⋅X  1 V max 1/[S], mM-1 1/Vmax 1/v0 ,(μmol/min)-1 -1/KM p=KM /Vmax 2011 Enrique Castro 28 Gráfico de Eadie­HofsteeGráfico de Eadie­Hofstee v0= V max⋅[S ] KM [S ] v0⋅KM v0⋅[S ]=V max⋅[S ] v0⋅ KM [S ] v0=V max v0=−KM⋅ v0 [S ] V max v0=−KM⋅ v0 [S ] V max Y =−K M⋅X V max v0 /[S], (μmol/min)/mM Vmax v0 ,(μmol/min) Vmax /KM p= -KM
2011 Enrique Castro 29 Mecanismo de reacciones bisustratoMecanismo de reacciones bisustrato ➢Mecanismo secuencial ordenado • ➢Mecanismo secuencial al azar • ➢Mecanismo ping-pong • 2011 Enrique Castro 30 Cinética de reacciones bisustratoCinética de reacciones bisustrato ➢Reacciones secuenciales • Ordenadas / al azar • Complejo ternario EAB ➢Reacciones ping-pong • Ordenadas • Sin complejo ternario EAB • Intermediario enzima modificada 1/[A] 1/v0 1/[A] 1/v0
2011 Enrique Castro 31 Mecanismos de inhibiciónMecanismos de inhibición ➢ Inhibición reversible • Competitivos • Acompetitivos • No-competitivos: puros/mixtos Eliminación del inhibidor restaura actividad enzimática ➢ Inhibición irreversible • Agentes desnaturalizantes • Reactivos de centro activo • Inhibidores suicidas Inactivación enzimática permanente Recuperación requiere biosíntesis Fármacos inhibidores irreversibles • Penicilina / transpeptidasa bacteriana • Aspirina / COX • Disulfiram / AlDH (alcohol) Venenos inhibidores irreversibles • Inhibidores AchE (organofosforados) • Amanitina / RNApol Inhibidores suicidas • Alopurinol / Xantina oxidasa • 5-Fluorouracilo / Timidilato sintasa • Deprenil / MAO H2 O +O2 H2 O2 Efectos cinéticos • Vmax (kcat o [E]T ) • KM K I = [E]⋅[ I ] [EI ] =1 [I ] K I Análogos del estado de transición • Muy baja KM (KI ) • Competitivos E+I EI KI Inhibidor en equilbrio con E KI : constante de disociación de EI 2011 Enrique Castro 32 Inhibición irreversible: bloqueo aa activoInhibición irreversible: bloqueo aa activo ➢Cisteín-enzimas • Agentes S-alquilantes (iodoacetato, pCl-Hg-benzoato) ➢Serín-enzimas • Organofosfatos Reactivación por pralidoxima I2 antiséptico Intoxicación por pesticidas
2011 Enrique Castro 33 Inhibición irreversible dirigidaInhibición irreversible dirigida 2011 Enrique Castro 34 Inhibición competitivaInhibición competitiva 1/[S], mM-1 1/Vmax constante 1/v0 ,(μmol/min)-1 -1/KM p=KM /Vmax I=0 +I  v0 /[S], (μmol/min)/mM Vmax constante v0 ,(μmol/min) Vmax /KM p= -KM I=0 +I  I se une a E: EI Excluye unión S E+S ES P+E + I EI KI v0= V max⋅[S] ⋅K M [S] 1 v0 = ⋅K M V max ⋅ 1 [S ]  1 V max v0=−⋅KM⋅ v0 [S ] V max KM ap  Vmax ap = KM ap =K M⋅1 [I ] K I  V max ap =V max K I = [E]⋅[ I ] [EI ] =1 [I ] K I Fármacos inhibidores competitivos • Metotrexato / DHF reductasa • Ibuprofeno / COX • Sildenafilo / PDE V • Estatinas /β-HMGCoA reductasa Inhibición superable por aumento de S
2011 Enrique Castro 35 Inhibidores enzimáticos análogos de sustratoInhibidores enzimáticos análogos de sustrato Análogo del sustrato de la DHF reductasa humana Análogo del sustrato de la DHPS bacteriana 2011 Enrique Castro 36 Inhibición acompetitivaInhibición acompetitiva 1/[S], mM-1 /Vmax 1/v0 ,(μmol/min)-1 -/KM p=KM /Vmax I=0 +I  v0 /[S], (μmol/min)/mM Vmax / v0 ,(μmol/min) Vmax /KM p= -KM / I=0+I  I se une sólo a ES: ESI E+S ES P+E + I ESI KI v0= V max  ⋅[S] K M  [S ] 1 v0 = KM V max ⋅ 1 [S ]   V max v0=− K M  ⋅ v0 [S ]  V max  KI = [E]⋅[ I ] EI =1 [I ] K I K M ap = K M 1 [ I ] KI  V max ap = V max 1 [ I ] K I  KM ap  Vmax ap  Fármacos inhibidores acompetitivos • Camptotecina / Topo I; etopósido / Topo II • Análogos 2º sustrato secuencial/ping-pong
2011 Enrique Castro 37 Inhibición no competitiva puraInhibición no competitiva pura 1/[S], mM-1 /Vmax 1/v0 ,(μmol/min)-1 -1/KM constante p=KM /Vmax I=0 +I  v0 /[S], (μmol/min)/mM Vmax / v0 ,(μmol/min) Vmax /KM p= -KM constante I=0 +I  I se une a E y ES E+S ES P+E + I EI KI + I ESI KI +S v0= V max  ⋅[S] K M [S ] 1 v0 = ⋅K M V max ⋅ 1 [S ]   V max v0=−KM⋅ v0 [S ]  V max  K M ap =K M V max ap = V max 1 [ I ] K I  KM ap = Vmax ap  K I = [E]⋅[ I ] [EI ] =1 [I ] K I Fármacos inhibidores no-competitivos • Digoxina / Na+ /K+ -ATPasa •Tacrina / AchE • Análogos alostéricos Inhibición insuperable por aumento de S 2011 Enrique Castro 38 Inhibición no competitiva mixtaInhibición no competitiva mixta 1/[S], mM-1 '/Vmax 1/v0 ,(μmol/min)-1 -'/KM p=KM /Vmax I=0 +I  I se une a E y ES E+S ES P+E + I EI KI + I ESI K'I +S P+E k2 k'2 v0= V max ' ⋅[S ]  K M ' [S]1 v0 = ⋅K M V max ⋅ 1 [S ]  ' V max K I = [E]⋅[ I ] [EI ] =1 [I ] K I KM ap =K M⋅ 1 [ I ] KI  1 [ I ] K ' I  V max ap = V max 1 [I ] K ' I  K ' I = [ES ]⋅[I ] [ ESI ] '=1 [ I ] K 'I KM ap  Vmax ap  Inhibición insuperable por aumento de S
2011 Enrique Castro 39 Enzimas: mecanismo, cinética y regulaciónEnzimas: mecanismo, cinética y regulación ➢ Concepto y clasificación  Propiedades y características  Clasificación de enzimas  Velocidad y orden de reacción ➢ Mecanismo de acción de las enzimas  Energía de activación y velocidad de reacción  Sitio activo y energía de unión  Mecanismos de catálisis  Coenzimas y cofactores ➢ Cinética enzimática  Modelo de Michaelis-Menten  Cinética mutisustrato  Mecanismos de inhibición ➢ Regulación de la actividad enzimática  Mecanismos generales de regulación  Regulación alostérica y cooperatividad  Regulación de rutas metabólicas 2011 Enrique Castro 40 Mecanismos genéricos de regulación enzimáticaMecanismos genéricos de regulación enzimática ➢Regulación alostérica • Modulador se une a otro sitio • Regula KM o kcat ➢Regulación de la Expresión • Inducción/represión • Ubiquitinación: degradación • Expresión diferencial de isoenzimas [Proteína] aagen biosíntesis degradación Expresión es un estado estacionario ➢Regulación covalente • Mod. Reversible • Proteolisis (irreversible) Efectos homotrópicos • Sustrato actuando en otro sitio • Usualmente ⊕ Efectos heterotrópicos • Efector <> Sustrato • Tanto ⊕⊖ Activador heterotrópico: aumenta unión de sustrato Inhibidor heterotrópico: dificulta unión de sustratoZimógenos pancreáticos Coagulación Caspasas apoptóticas Quinasas Señalización
2011 Enrique Castro 41 Regulación alostérica: cooperatividadRegulación alostérica: cooperatividad 2011 Enrique Castro 42 Cooperatividad cinéticaCooperatividad cinética Cinética no michaeliana (sigmoidal) Análisis de cooperatividad: representación de Hill ½Vmax Vmax K0.5
2011 Enrique Castro 43 Cinética cooperativaCinética cooperativa ➢ K enzimas • Efector modula KM ➢ V enzimas • Efector modula Vmax Cinética sigmoidal: activación/inactivación como interruptor (switch-like) 2011 Enrique Castro 44 Modelos de cooperatividadModelos de cooperatividad Equilibrio R-T L = T/R Stryer p. 282 fig. 10,15 ➢Modelo concertado • Dos estados conformacionales • Efector cambia equilibrio T-R • Inhibidor T, activador R ➢Modelo secuencial • Subunidades cambian separadamente • Múltiples formas en equilibrio
2011 Enrique Castro 45 Reg. por modificación covalente reversibleReg. por modificación covalente reversible ➢Uso regulador • Reversible • Modula actividad ➢Uso no regulador • Activación constitutiva • Anclaje Acilación Farnesilación -carboxilación sulfatación Funciones específicas no reguladoras 2011 Enrique Castro 46 Fosforilación como mecanismo reguladorFosforilación como mecanismo reguladorFosforilación como mecanismo reguladorFosforilación como mecanismo regulador Forma desfosforilada Forma fosforilada Proteína quinasa Proteína fosfatasa terminación de la señal • Actividad enzimática • Capacidad de unión •Reclutamiento •Translocación ➢Enzimas modificadoras de proteínas • Quinasas / fosfatasas • Actividad / unión ➢Dianas fosforilables • Múltiples sitios de fosforilación • Cambio estado conformacional • Actividad / unión ➢Organización en cascada • Activación secuencial • Amplificación Fosforilación ≠ activación A A* ⊕ B B* ⊕ C C* ⊕10 100 1000 x10 señal amplificación MKKK MKK MAPK ΔG≈-25 kJ/mol Δratio P/D x104 Pi: • 2 cargas, 3 pdh, tetraédrico (capacidad enlazante, reorganización) • Reacción rápida • ATP ubicuo
2011 Enrique Castro 47 Secuencias diana de fosforilaciónSecuencias diana de fosforilación Cada quinasa fosforila -OH en secuencias específicas Cada proteína puede contener múltiples dianas para varias quinasas • S/T: quinasas efectoras • Y: transducción • H: quinasas efectoras ➢ Múltiples efectos • P constitutiva • Localización secuestro • Activación/inactivación • Magnitud variable 2011 Enrique Castro 48 PKA: ejemplo de enzima reguladoraPKA: ejemplo de enzima reguladora  PKA • Heterotetrámero R2 C2 • 4 sitios cAMP, cooperativos • S/T-quinasa • Diana RRpS/T [cAMP]i 100%- 50%- Actividadquinasa ≈10 µM Activación cooperativa sigmoidal Umbral de activación -RRpS/T- OH proteína -RRpS/T- O- proteína PiATP ADP Fosforilación de proteínas diana (secuencia específica) Subunidades C Fosforilan dianas Subunidades R ligan 4 cAMP (cooperativo) Subunidades R Inhiben a sub. C AKAP localiza R Centro catalítico libre, activo Secuencia —RRGAI— pseudosustrato
2011 Enrique Castro 49 Reg. por proteolisis: zimógenos pancreáticosReg. por proteolisis: zimógenos pancreáticos Zimógenos inactivos (Gránulos de almacenamiento) Activación proteolítica (extracelular) Proteolisis re-posiciona el centro activo Activación por proteolisis en cascada Feedback ⊕ explosivo 2011 Enrique Castro 50 Activación por proteolisis: coagulaciónActivación por proteolisis: coagulación Fibrinopéptidos A y B Polimerización fibrina • Unión  - GHR • Unión  - GPR Monómero de fibrina Fibrinógeno GHR GPR Dom.  Dom.  Proteolisis por trombinaActivación por proteolisis en cascada Proteasa inactiva Proteasa activa
2011 Enrique Castro 51 Isoenzimas como mecanismo reguladorIsoenzimas como mecanismo regulador ➢Isoenzimas • Igual reacción • Diferente cinética • Diferente localización • Diferente expresión Ajuste fino del metabolismo en cada tejido o compartimento LDH H4 • KM Lac baja (alta afinidad) • Inhibición alostérica Pyr LDH M4 • KM Lac alta (baja afinidad) • No efecto alostérico Pyr Lac Pyr NAD+ NADH Pyr Lac NADH NAD+ Adaptado producción aerobia Pyr Adaptado producción anaerobia Lac Recambio de isoenzimas LDH en corazón (adaptación a aerobio) Hexoquinasas I-III • KM Gluc baja (0.1 mM, alta afinidad) • Inhibición por producto Hexoquinas IV (glucoquinasa) • KM Gluc alta (10 mM, alta afinidad) • SIN inhibición por producto 2011 Enrique Castro 52 Regulación de rutas metabólicasRegulación de rutas metabólicas ➢Enzimas reguladas/reguladoras • Reacciones más lentas (paso limitante) • Inicio/ramificación/fin de rutas (etapa de compromiso) ➢Retroalimentación (feedback) • Usualmente negativo • Precursores ⊕ / Productos finales ⊖ Paso limitante g g' Etapa de compromiso retroalimentación retroalimentación ➢Compartimentación • Separar tras membranas • Regulación independiente en zonas • Transporte regulado •Regular actividad •Regular expresión
2011 Enrique Castro 53 Enzimas como marcadoresEnzimas como marcadores CPK3 CPK2 ➢Ensayos enzimáticos • Medida Vmax (conocer KM ) • Identificació de isoenzimas (selectividad tisular)

Recomendados

Enzimas
EnzimasEnzimas
Enzimas
sergio pedraza
 
Enzimas 1
Enzimas 1Enzimas 1
Enzimas 1
FIDEL GUEVARA LARA
 
Clase tres enzimas 2017 b
Clase tres enzimas 2017 bClase tres enzimas 2017 b
Clase tres enzimas 2017 b
javier Cárdenas Tenorio
 
Enzimas y actividad enzimática
Enzimas y actividad enzimáticaEnzimas y actividad enzimática
Enzimas y actividad enzimática
Mauricio Torres
 
PROPIEDADES PROTEINAS
PROPIEDADES PROTEINASPROPIEDADES PROTEINAS
PROPIEDADES PROTEINAS
VICTOR M. VITORIA
 
enzimas: Clase 4 enzimas 2015
enzimas: Clase 4 enzimas 2015enzimas: Clase 4 enzimas 2015
enzimas: Clase 4 enzimas 2015
URP - FAMURP
 
Funcion de proteinas_2011
Funcion de proteinas_2011Funcion de proteinas_2011
Funcion de proteinas_2011
estudia medicina
 
Cuestionario guía metabolismo de aminoácidos
Cuestionario guía metabolismo de aminoácidosCuestionario guía metabolismo de aminoácidos
Cuestionario guía metabolismo de aminoácidos
Grupos de Estudio de Medicina
 

Recomendados

Enzimas
EnzimasEnzimas
Enzimas
sergio pedraza
 
Enzimas 1
Enzimas 1Enzimas 1
Enzimas 1
FIDEL GUEVARA LARA
 
Clase tres enzimas 2017 b
Clase tres enzimas 2017 bClase tres enzimas 2017 b
Clase tres enzimas 2017 b
javier Cárdenas Tenorio
 
Enzimas y actividad enzimática
Enzimas y actividad enzimáticaEnzimas y actividad enzimática
Enzimas y actividad enzimática
Mauricio Torres
 
PROPIEDADES PROTEINAS
PROPIEDADES PROTEINASPROPIEDADES PROTEINAS
PROPIEDADES PROTEINAS
VICTOR M. VITORIA
 
enzimas: Clase 4 enzimas 2015
enzimas: Clase 4 enzimas 2015enzimas: Clase 4 enzimas 2015
enzimas: Clase 4 enzimas 2015
URP - FAMURP
 
Funcion de proteinas_2011
Funcion de proteinas_2011Funcion de proteinas_2011
Funcion de proteinas_2011
estudia medicina
 
Cuestionario guía metabolismo de aminoácidos
Cuestionario guía metabolismo de aminoácidosCuestionario guía metabolismo de aminoácidos
Cuestionario guía metabolismo de aminoácidos
Grupos de Estudio de Medicina
 
Rutas Anapleróticas y Ciclo de Glioxilato
Rutas Anapleróticas y Ciclo de GlioxilatoRutas Anapleróticas y Ciclo de Glioxilato
Rutas Anapleróticas y Ciclo de Glioxilato
Naylil
 
Tipos de catalisis
Tipos de catalisisTipos de catalisis
Tipos de catalisis
Garet Zerckax Urions
 
Enzimas
EnzimasEnzimas
Enzimas
Felipe Riveroll Aguirre
 
Diapositivas Bioquimica III segmento, Oxidación de los acidos grasos
Diapositivas Bioquimica III segmento, Oxidación de los acidos grasosDiapositivas Bioquimica III segmento, Oxidación de los acidos grasos
Diapositivas Bioquimica III segmento, Oxidación de los acidos grasos
Mijail JN
 
pH_Amortiguadores
pH_AmortiguadorespH_Amortiguadores
pH_Amortiguadores
Mabel Tupaz
 
Enzimas
EnzimasEnzimas
Enzimas
guest90086be
 
Enzima
EnzimaEnzima
Enzima
Samantha Sevecek
 
13. metabolismo del piruvato
13. metabolismo del piruvato13. metabolismo del piruvato
13. metabolismo del piruvato
Neils Jean Pol Loayza Delgado
 
Enzimas
EnzimasEnzimas
Enzimas
Departamento de Ciencias Naturales.- IES Alpajés
 
Bio2 6 Enzimas
Bio2 6 EnzimasBio2 6 Enzimas
Bio2 6 Enzimas
biosheli
 
Aminoácidos glucogénicos, cetogénicos y ciclo de la urea
Aminoácidos glucogénicos, cetogénicos y ciclo de la ureaAminoácidos glucogénicos, cetogénicos y ciclo de la urea
Aminoácidos glucogénicos, cetogénicos y ciclo de la urea
Bárbara Soto Dávila
 
Estructura y función de aminoácidos péptidos y proteínas
Estructura y función de aminoácidos péptidos y proteínasEstructura y función de aminoácidos péptidos y proteínas
Estructura y función de aminoácidos péptidos y proteínas
Evelin Rojas
 
Amilasa
AmilasaAmilasa
Amilasa
meinfisch
 
las enzimas, caracteristicas - bioquimica ambiental
las enzimas, caracteristicas - bioquimica ambientallas enzimas, caracteristicas - bioquimica ambiental
las enzimas, caracteristicas - bioquimica ambiental
Oscar Caceres
 
UAS Enzimas
UAS EnzimasUAS Enzimas
UAS Enzimas
Efrén Quintero
 
Unidad II proteinas
Unidad II proteinasUnidad II proteinas
Unidad II proteinas
Reina Hadas
 
Proteínas
ProteínasProteínas
Proteínas
Departamento de Ciencias Naturales.- IES Alpajés
 
Glucólisis y la oxidacion del piruvato
Glucólisis y la oxidacion del piruvatoGlucólisis y la oxidacion del piruvato
Glucólisis y la oxidacion del piruvato
Gaby Marquez
 
Fosforilacion oxidativa2010
Fosforilacion oxidativa2010Fosforilacion oxidativa2010
Fosforilacion oxidativa2010
Vanessa Miguel
 
Transmisión de la información genética
Transmisión de la información genéticaTransmisión de la información genética
Transmisión de la información genética
thamarita91
 
Introducción a la reactividad orgánica
Introducción a la reactividad orgánicaIntroducción a la reactividad orgánica
Introducción a la reactividad orgánica
antonio.delgado
 
Enzimas
EnzimasEnzimas
Enzimas
Davidicaco
 

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Rutas Anapleróticas y Ciclo de Glioxilato
Rutas Anapleróticas y Ciclo de GlioxilatoRutas Anapleróticas y Ciclo de Glioxilato
Rutas Anapleróticas y Ciclo de Glioxilato
Naylil
 
Aminoácidos glucogénicos, cetogénicos y ciclo de la urea
Aminoácidos glucogénicos, cetogénicos y ciclo de la ureaAminoácidos glucogénicos, cetogénicos y ciclo de la urea
Aminoácidos glucogénicos, cetogénicos y ciclo de la urea
Bárbara Soto Dávila
 
Estructura y función de aminoácidos péptidos y proteínas
Estructura y función de aminoácidos péptidos y proteínasEstructura y función de aminoácidos péptidos y proteínas
Estructura y función de aminoácidos péptidos y proteínas
Evelin Rojas
 
Unidad II proteinas
Unidad II proteinasUnidad II proteinas
Unidad II proteinas
Reina Hadas
 
Fosforilacion oxidativa2010
Fosforilacion oxidativa2010Fosforilacion oxidativa2010
Fosforilacion oxidativa2010
Vanessa Miguel
 

La actualidad más candente (20)

Rutas Anapleróticas y Ciclo de Glioxilato
Rutas Anapleróticas y Ciclo de GlioxilatoRutas Anapleróticas y Ciclo de Glioxilato
Rutas Anapleróticas y Ciclo de Glioxilato
 
Tipos de catalisis
Tipos de catalisisTipos de catalisis
Tipos de catalisis
 
Enzimas
EnzimasEnzimas
Enzimas
 
Diapositivas Bioquimica III segmento, Oxidación de los acidos grasos
Diapositivas Bioquimica III segmento, Oxidación de los acidos grasosDiapositivas Bioquimica III segmento, Oxidación de los acidos grasos
Diapositivas Bioquimica III segmento, Oxidación de los acidos grasos
 
pH_Amortiguadores
pH_AmortiguadorespH_Amortiguadores
pH_Amortiguadores
 
Enzimas
EnzimasEnzimas
Enzimas
 
Enzima
EnzimaEnzima
Enzima
 
13. metabolismo del piruvato
13. metabolismo del piruvato13. metabolismo del piruvato
13. metabolismo del piruvato
 
Enzimas
EnzimasEnzimas
Enzimas
 
Bio2 6 Enzimas
Bio2 6 EnzimasBio2 6 Enzimas
Bio2 6 Enzimas
 
Aminoácidos glucogénicos, cetogénicos y ciclo de la urea
Aminoácidos glucogénicos, cetogénicos y ciclo de la ureaAminoácidos glucogénicos, cetogénicos y ciclo de la urea
Aminoácidos glucogénicos, cetogénicos y ciclo de la urea
 
Estructura y función de aminoácidos péptidos y proteínas
Estructura y función de aminoácidos péptidos y proteínasEstructura y función de aminoácidos péptidos y proteínas
Estructura y función de aminoácidos péptidos y proteínas
 
Amilasa
AmilasaAmilasa
Amilasa
 
las enzimas, caracteristicas - bioquimica ambiental
las enzimas, caracteristicas - bioquimica ambientallas enzimas, caracteristicas - bioquimica ambiental
las enzimas, caracteristicas - bioquimica ambiental
 
UAS Enzimas
UAS EnzimasUAS Enzimas
UAS Enzimas
 
Unidad II proteinas
Unidad II proteinasUnidad II proteinas
Unidad II proteinas
 
Proteínas
ProteínasProteínas
Proteínas
 
Glucólisis y la oxidacion del piruvato
Glucólisis y la oxidacion del piruvatoGlucólisis y la oxidacion del piruvato
Glucólisis y la oxidacion del piruvato
 
Fosforilacion oxidativa2010
Fosforilacion oxidativa2010Fosforilacion oxidativa2010
Fosforilacion oxidativa2010
 
Transmisión de la información genética
Transmisión de la información genéticaTransmisión de la información genética
Transmisión de la información genética
 

Similar a Enzimas (mecanismo, cinética y regulación).

Cinetica resueltos
Cinetica resueltosCinetica resueltos
Cinetica resueltos
sanmarde
 

Similar a Enzimas (mecanismo, cinética y regulación). (20)

Introducción a la reactividad orgánica
Introducción a la reactividad orgánicaIntroducción a la reactividad orgánica
Introducción a la reactividad orgánica
 
Enzimas
EnzimasEnzimas
Enzimas
 
Enzimologia
EnzimologiaEnzimologia
Enzimologia
 
Cinética química
Cinética químicaCinética química
Cinética química
 
CinéTica QuíMica
CinéTica QuíMicaCinéTica QuíMica
CinéTica QuíMica
 
cinetica.pdf
cinetica.pdfcinetica.pdf
cinetica.pdf
 
fundamentos.ppt
fundamentos.pptfundamentos.ppt
fundamentos.ppt
 
Calculo de reactores
Calculo de reactoresCalculo de reactores
Calculo de reactores
 
CLASEDELASEMANA1.pdf
CLASEDELASEMANA1.pdfCLASEDELASEMANA1.pdf
CLASEDELASEMANA1.pdf
 
Cinetica resueltos
Cinetica resueltosCinetica resueltos
Cinetica resueltos
 
Tema 5 - Cinética química
Tema 5 - Cinética químicaTema 5 - Cinética química
Tema 5 - Cinética química
 
Clase 17 enzimas
Clase 17 enzimasClase 17 enzimas
Clase 17 enzimas
 
Enzimas
EnzimasEnzimas
Enzimas
 
Enzimas
EnzimasEnzimas
Enzimas
 
Termoquímica
TermoquímicaTermoquímica
Termoquímica
 
01 termoquímica
01 termoquímica01 termoquímica
01 termoquímica
 
01 termoquímica
01 termoquímica01 termoquímica
01 termoquímica
 
01 termoquímica
01 termoquímica01 termoquímica
01 termoquímica
 
Teoria Variaccional del Estado de Transición: nuevos desarrollos metodológico...
Teoria Variaccional del Estado de Transición: nuevos desarrollos metodológico...Teoria Variaccional del Estado de Transición: nuevos desarrollos metodológico...
Teoria Variaccional del Estado de Transición: nuevos desarrollos metodológico...
 
2equilibrio
2equilibrio2equilibrio
2equilibrio
 

Último

SEGUNDA Y TERCERA SEMANA DEL DESARROLLO EMBRIONARIO.pptx
SEGUNDA Y TERCERA SEMANA DEL DESARROLLO EMBRIONARIO.pptxSEGUNDA Y TERCERA SEMANA DEL DESARROLLO EMBRIONARIO.pptx
SEGUNDA Y TERCERA SEMANA DEL DESARROLLO EMBRIONARIO.pptx
Arian753404
 
Sistema Nervioso Periférico (1).pdf
Sistema Nervioso Periférico (1).pdfSistema Nervioso Periférico (1).pdf
Sistema Nervioso Periférico (1).pdf
NjeraMatas
 
122 - EXPLORACIÓN CERVICAL INSPECCIÓN, PALPACIÓN, EXAMEN POR LA IMAGEN.pptx
122 - EXPLORACIÓN CERVICAL INSPECCIÓN, PALPACIÓN, EXAMEN POR LA IMAGEN.pptx122 - EXPLORACIÓN CERVICAL INSPECCIÓN, PALPACIÓN, EXAMEN POR LA IMAGEN.pptx
122 - EXPLORACIÓN CERVICAL INSPECCIÓN, PALPACIÓN, EXAMEN POR LA IMAGEN.pptx
TonyHernandez458061
 

Último (20)

SEGUNDA Y TERCERA SEMANA DEL DESARROLLO EMBRIONARIO.pptx
SEGUNDA Y TERCERA SEMANA DEL DESARROLLO EMBRIONARIO.pptxSEGUNDA Y TERCERA SEMANA DEL DESARROLLO EMBRIONARIO.pptx
SEGUNDA Y TERCERA SEMANA DEL DESARROLLO EMBRIONARIO.pptx
 
infografía seminario.pdf.................
infografía seminario.pdf.................infografía seminario.pdf.................
infografía seminario.pdf.................
 
Histologia del sistema respiratorio y sus funciones
Histologia del sistema respiratorio y sus funcionesHistologia del sistema respiratorio y sus funciones
Histologia del sistema respiratorio y sus funciones
 
1. HISTORIA DE LA FISIOTERAPIA EN EL MUNDO.pptx
1. HISTORIA DE LA FISIOTERAPIA EN EL MUNDO.pptx1. HISTORIA DE LA FISIOTERAPIA EN EL MUNDO.pptx
1. HISTORIA DE LA FISIOTERAPIA EN EL MUNDO.pptx
 
Sistema Nervioso Periférico (1).pdf
Sistema Nervioso Periférico (1).pdfSistema Nervioso Periférico (1).pdf
Sistema Nervioso Periférico (1).pdf
 
LA MEDICINA GRECORROMANA HIPOCRATES, HEROFILO Y GALENO
LA MEDICINA GRECORROMANA HIPOCRATES, HEROFILO Y GALENOLA MEDICINA GRECORROMANA HIPOCRATES, HEROFILO Y GALENO
LA MEDICINA GRECORROMANA HIPOCRATES, HEROFILO Y GALENO
 
Cuadro comparativo de las biomoléculas.pptx
Cuadro comparativo de las biomoléculas.pptxCuadro comparativo de las biomoléculas.pptx
Cuadro comparativo de las biomoléculas.pptx
 
Resumen de tejido Óseo de Histología texto y atlas de Ross.pptx
Resumen de tejido Óseo de Histología texto y atlas de Ross.pptxResumen de tejido Óseo de Histología texto y atlas de Ross.pptx
Resumen de tejido Óseo de Histología texto y atlas de Ross.pptx
 
ENFERMEDADES CEREBROVASCULARES (1).pdfseminario
ENFERMEDADES CEREBROVASCULARES (1).pdfseminarioENFERMEDADES CEREBROVASCULARES (1).pdfseminario
ENFERMEDADES CEREBROVASCULARES (1).pdfseminario
 
HELICOBACTER PYLORI y afectacion norman.pptx
HELICOBACTER PYLORI y afectacion norman.pptxHELICOBACTER PYLORI y afectacion norman.pptx
HELICOBACTER PYLORI y afectacion norman.pptx
 
glucólisis anaerobia.pdf
glucólisis anaerobia.pdfglucólisis anaerobia.pdf
glucólisis anaerobia.pdf
 
1. Anatomía funcional de los organos reproductivos en animales menores
1. Anatomía funcional de los organos reproductivos en animales menores1. Anatomía funcional de los organos reproductivos en animales menores
1. Anatomía funcional de los organos reproductivos en animales menores
 
indicadores para el proceso de esterilización de ceye .pdf
indicadores para el proceso de esterilización de ceye .pdfindicadores para el proceso de esterilización de ceye .pdf
indicadores para el proceso de esterilización de ceye .pdf
 
122 - EXPLORACIÓN CERVICAL INSPECCIÓN, PALPACIÓN, EXAMEN POR LA IMAGEN.pptx
122 - EXPLORACIÓN CERVICAL INSPECCIÓN, PALPACIÓN, EXAMEN POR LA IMAGEN.pptx122 - EXPLORACIÓN CERVICAL INSPECCIÓN, PALPACIÓN, EXAMEN POR LA IMAGEN.pptx
122 - EXPLORACIÓN CERVICAL INSPECCIÓN, PALPACIÓN, EXAMEN POR LA IMAGEN.pptx
 
Músculos de la pierna y el pie-Anatomía.pptx
Músculos de la pierna y el pie-Anatomía.pptxMúsculos de la pierna y el pie-Anatomía.pptx
Músculos de la pierna y el pie-Anatomía.pptx
 
Corazon parte 1 introducción - Latarjet.
Corazon parte 1 introducción - Latarjet.Corazon parte 1 introducción - Latarjet.
Corazon parte 1 introducción - Latarjet.
 
Nutrición para el control de hipercolesterolemia e hiper trigliceridemia- Nut...
Nutrición para el control de hipercolesterolemia e hiper trigliceridemia- Nut...Nutrición para el control de hipercolesterolemia e hiper trigliceridemia- Nut...
Nutrición para el control de hipercolesterolemia e hiper trigliceridemia- Nut...
 
ANAMNESIS Y EXAMEN FISICO DEL SISTEMA RENAL.pptx
ANAMNESIS Y EXAMEN FISICO DEL SISTEMA RENAL.pptxANAMNESIS Y EXAMEN FISICO DEL SISTEMA RENAL.pptx
ANAMNESIS Y EXAMEN FISICO DEL SISTEMA RENAL.pptx
 
Manejo adecuado del bulto de ropa quirugico
Manejo adecuado del bulto de ropa quirugicoManejo adecuado del bulto de ropa quirugico
Manejo adecuado del bulto de ropa quirugico
 
asma bronquial- nuevo enfoque GINA y GEMA
asma bronquial- nuevo enfoque GINA y GEMAasma bronquial- nuevo enfoque GINA y GEMA
asma bronquial- nuevo enfoque GINA y GEMA
 

Enzimas (mecanismo, cinética y regulación).

  • 1. 2011 Enrique Castro 1 Enzimas: mecanismo, cinética y regulaciónEnzimas: mecanismo, cinética y regulación ➢ Concepto y clasificación  Propiedades y características  Clasificación de enzimas  Velocidad y orden de reacción ➢ Mecanismo de acción de las enzimas  Energía de activación y velocidad de reacción  Sitio activo y energía de unión  Mecanismos de catálisis  Coenzimas y cofactores ➢ Cinética enzimática  Modelo de Michaelis-Menten  Cinética mutisustrato  Mecanismos de inhibición ➢ Regulación de la actividad enzimática  Mecanismos generales de regulación  Regulación alostérica y cooperatividad  Regulación de rutas metabólicas Para © Enrique Castro Los trabajos de terceros retienen su licencia original 2011 Enrique Castro 2 Propiedades de los enzimasPropiedades de los enzimas ➢Proteínas • Ribozimas son excepción ➢Catalizadores • No alteran la posición del equilibrio (Keq , ΔG) ➢Especificidad • Una única reacción • Sin reacciones colaterales • No absoluta: varios sustratos ➢Eficacia • Aceleran enormemente la velocidad de reacción ➢Estereoselectivas • Complementariedad 3D Papaína: inespecífica Tripsina: muy específica (R,K) Trombina: absolutamente específica (R en secuencia definida) DHAP Dihidroxiacetona-fosfato GA3P L-gliceraldehído-3-fosfato
  • 2. 2011 Enrique Castro 3 Nomenclatura y clasificación de enzimasNomenclatura y clasificación de enzimas ➢Clases • ➢Subclases • 1: Oxidoreductasas • H: Deshidrogenasas • O2 : Oxigenasas (mono-, di-) 2: Transferasas • P: quinasas • NH2 : aminotransferasas (transaminasas) • Ac: acetil-transferasas D-Glucosa + ATP D-Glucosa-6-P + ADP Hexoquinasa ATP:glucosa fosfotransferasa EC 2.7.1.1 2: Transferasa 7: Fosfotransferasa 1: grupo aceptor -OH 1: compuesto aceptor 2011 Enrique Castro 4 Componentes adicionales: CofactoresComponentes adicionales: Cofactores ➢Cofactor • No proteico, termoestable, bajo Mrr • Unido permentemente • Ión metálico esencial para catálisis ➢Coenzima • Molécula orgánica esencial para catálisis • Unión transitoria: co-sustrato Covalente: grupo prostético Holo-enzima = apo-enzima + cofactor Cofactores aportan reactividad química especial Xantina oxidasa
  • 3. 2011 Enrique Castro 5 Curvas de progreso de reacciónCurvas de progreso de reacción A P k1 k-1 Keq v = − d [ A] dt = d [P] dt = k1⋅[ A] − k−1⋅[P] veq = k1⋅[ A]eq − k−1⋅[ P]eq =0 ; Keq= k1 k−1 = [P]eq [ A]eq En el equilibrio no hay más reacción neta: vA→P = vP→A ➢Velocidad inicial • Elimina dependencia de [P] v0 =− d [ A]0 dt = d [P]0 dt = k1⋅[ A]0 − k−1⋅[P]0 v0 = k1⋅[ A]0 [P]0 =0 Constante de velocidad Ecuación de velocidad Curva exponencial [ A]=[ A]0⋅e−kt v0 v0 2011 Enrique Castro 6 Velocidad y orden de reacciónVelocidad y orden de reacción ➢Reacciones de orden 0 • No depende de [A] ➢Reacciones de 1er orden (orden 1) • Dependencia lineal de [A] ➢Reacciones de 2º orden (orden 2) • Reacciones bimoleculares reales A P k v0= d [ P] dt = k v0= −d [ A] dt =k⋅[ A] ln  [ A] [ A]0 =−kt ; [ A]=[ A]0⋅e−kt [k] = M·s-1 A P k [k] = s-1 A + B P k 2 A P k v0= d [ P] dt = k⋅[ A][ B] v0= d [P] dt = k⋅[ A]2 [k] = M-1 ·s-1 Pseudo 1er orden • [B] constante (ej. Agua) • Etapa limitante monomolecular v0= d [ P] dt =k [ B]⋅[ A]=k '⋅[ A] k '=k [B] A + A A + A* k A* P k' k>>k'
  • 4. 2011 Enrique Castro 7 Enzimas: mecanismo, cinética y regulaciónEnzimas: mecanismo, cinética y regulación ➢ Concepto y clasificación  Propiedades y características  Clasificación de enzimas  Velocidad y orden de reacción ➢ Mecanismo de acción de las enzimas  Energía de activación y velocidad de reacción  Sitio activo y energía de unión  Mecanismos de catálisis  Coenzimas y cofactores ➢ Cinética enzimática  Modelo de Michaelis-Menten  Cinética mutisustrato  Mecanismos de inhibición ➢ Regulación de la actividad enzimática  Mecanismos generales de regulación  Regulación alostérica y cooperatividad  Regulación de rutas metabólicas 2011 Enrique Castro 8 Energía de activación y catálisisEnergía de activación y catálisis  GS  P= G 0 RT ln  [P] [S ]   G0 =−RT⋅lnK eq  k = kB T h ⋅e G ‡ RT Catalizador reduce ΔG‡ sin afectar a ΔGO N i N = gi Z ⋅e Ei k B T Ecuación de Eyring Distribución de Boltzmann Keq , ΔGº indican dirección de la reacción NO indican si ocurre rápidamente ΔG‡ indica velocidad de la reacción
  • 5. 2011 Enrique Castro 9 Centro activoCentro activo ➢Región catalítica especializada • Hendidura 3D superficial (unión S) • Volumen reducido ➢Microentorno único • Agua excluída (salvo reactiva) • pKa especiales ➢Multiplicidad de enlaces débiles • Energía de unión alta (15-50 kJ·mol-1 ) • Kd baja (10-2 -10-9 M) ➢Especificidad=complementariedad • Forma 3D complementaria E-S • Enlace direccionales • Llave en cerradura / Ajuste inducido Centro activo de Lisozima Proteína = andamiaje para centro activo en posición Unión de sustrato a RNasa 2011 Enrique Castro 10 Mecanismos generales de catálisis (1)Mecanismos generales de catálisis (1) ➢Estabilización del estado de transición • Desolvatación del sustrato (sustituye por unión ES) • Distorsión del sustrato (“tensión” similar a TS) • Alineamiento de grupos catalíticos • Reducción de entropía de reactivos Estado de transición Energía de unión: ΔH: Múltiples enlaces débiles E-S ΔS: Alineamiento adecuado La energía de unión ΔGB reduce la energía de activación ΔG‡
  • 6. 2011 Enrique Castro 11 Catálisis: unión al estado de transiciónCatálisis: unión al estado de transición 2011 Enrique Castro 12 Efectos entrópicos: alienamiento de gruposEfectos entrópicos: alienamiento de grupos ΔG=ΔH – TΔS Reducción de ΔS requiere inversión en ΔH ΔH: Red de enlaces débiles E-S
  • 7. 2011 Enrique Castro 13 Mecanismos generales de catálisis (2)Mecanismos generales de catálisis (2) ➢Catálisis ácido-base general • Aporte/secuestro de H+ o pares e- • Ionización de grupos • Ataques nucleofílicos a >C=O ➢Catálisis redox • Cofactores redox: grupos oxidantes/reductores Sustrato (péptido) Estado de transición ➢Catálisis covalente • Intermediario unido al enzima • Ruta alternativa ➢Catálisis por iones metálicos • Reactividad especial de orbitales d A—B + X: A—X + B:A—B A + B H2 O A—X A + X: H2 O lento rápido rápido Enlaces de coordinación Actividad redox X: grupo del enzima Mg:complejo de coordinación octaédrico (6 O) 2011 Enrique Castro 14 Unión ES: especificidad y estereoselectividadUnión ES: especificidad y estereoselectividad ➢Ajuste inducido • Complementario al unirse (Koshland) • Energía de unión : cambio conformacional ➢Complementariedad enzima-sustrato • Llave en cerradura (Fischer) • Estereoselectividad: unión a 3 sitios lisozima Hexasacárido substrato Encaje inducido en la hexoquinasa Inactiva aa catalíticos descolocados Activa aa catalíticos en posición
  • 8. 2011 Enrique Castro 15 Mecanismos catalíticos: Anhidrasa carbónicaMecanismos catalíticos: Anhidrasa carbónica CO2 + HO— HCO3 2— pKa(H2 O) = 14 A pH 7 [HO— ]= 10-7 M [HO— ]/[H2 O] = 10-7 /55.5 ≈ 2·10-9 pKa = 7 Estabilización por par iónico Dramático aumento de acidez de H2 O B: BH+ Transfiere H+ a superficie de proteína (y al medio) 2011 Enrique Castro 16 Mecanismos catalíticos: serín­proteasasMecanismos catalíticos: serín­proteasas
  • 9. 2011 Enrique Castro 17 Mecanismos catalíticos: serín­proteasasMecanismos catalíticos: serín­proteasas 2011 Enrique Castro 18 Coenzimas de nicotinamidaCoenzimas de nicotinamida Nicotinamidaadeninadinucleótido,NAD+ AMP adenina 2'P en NADP Nicotinamida oxidada Nicotinamida reducida Pliege de Rossmann en la ADH de hígado NAD+ NADH H+ Lactato + NAD+ Piruvato + NADH + H+ • Coenzimas difusibles • Unión transitoria al enzima • Co-sustratos
  • 10. 2011 Enrique Castro 19 Vitaminas B3Vitaminas B3 2011 Enrique Castro 20 Coenzimas de flavinaCoenzimas de flavina Riboflavina vit. B2 • Coenzimas no difusibles • Unión firme al enzima • Grupo prostético (covalente) Ac. Succínico Ac. Fumárico FAD FADH2
  • 11. 2011 Enrique Castro 21 Actividad enzimática: Dependencia de T y pHActividad enzimática: Dependencia de T y pH ➢Dependencia de T • Energía cinética molecular • Q10 • Estabilidad de la proteína ➢Dependencia del pH • Titulación de grupos ionizables esenciales (Henderson-Hasselbalch) • pKa aa catalíticos • Estabilidad de la proteína 20 40 60 80 100 T, ºC Ecuación de Arrhenius Q10 = V T 10 V T Curva bifásica asimétrica Desnaturalización térmica Curva acampanada simétrica Grupo desprotonado catalítico Grupo protonado catalítico k = A⋅e E a RT 2011 Enrique Castro 22 Enzimas: mecanismo, cinética y regulaciónEnzimas: mecanismo, cinética y regulación ➢ Concepto y clasificación  Propiedades y características  Clasificación de enzimas  Velocidad y orden de reacción ➢ Mecanismo de acción de las enzimas  Energía de activación y velocidad de reacción  Sitio activo y energía de unión  Mecanismos de catálisis  Coenzimas y cofactores ➢ Cinética enzimática  Modelo de Michaelis-Menten  Cinética mutisustrato  Mecanismos de inhibición ➢ Regulación de la actividad enzimática  Mecanismos generales de regulación  Regulación alostérica y cooperatividad  Regulación de rutas metabólicas
  • 12. 2011 Enrique Castro 23 Cinética enzimática: curva hiperbólica y saturaciónCinética enzimática: curva hiperbólica y saturación Saturación implica unión enzima-sustrato v ≠ k⋅[ A]n v = k⋅[S ] k '[S ] Curva de velocidad no canónica Saturación: Vmax v no aumenta al [S] E + S E·S P + E Etapa rápida cuasi-equilibrio Etapa lenta limitante, acúmulo ES 2011 Enrique Castro 24 Cinética de Michaelis­MentenCinética de Michaelis­Menten [S] << KM Orden 1 [S] >> KM Orden 0 E + S ES P + E k1 k2 k-1 1ª simplificación: v0 A t=0, [P]=0 y k-2 no afecta d [P] dt = v0 = k2⋅[ES ] 2ª simplificación: Estado estacionario [ES] no varía (k1 >>k2 ) Permite calcular [ES] d [ES ] dt =k1 [ E]T −[ES ][S ] − k−1⋅[ES ] − k2⋅[ ES ]=0 [ES ]= k1[E ]T [S ] k1 [S ]k2k−1 ; [ ES ]= [E ]T [S] [S ] k2k−1 k1 v0=k2⋅[ ES ]= k2[ E]T [S ] [S ] k2k−1 k1 v0= V max⋅[S ] K M [S ] K M = k2k−1 k1 V max=k2⋅[ E]T Ecuación de Michaelis-Menten KM : [S] a la que V=½Vmax VMax : V cuando [S]∞
  • 13. 2011 Enrique Castro 25 Parámetros cinéticos: KM , Vmax  y kcat Parámetros cinéticos: KM , Vmax  y kcat ➢Constante de Michaelis, KM • Afinidad E-S • Kd de ES ➢Velocidad máxima, Vmax • Saturación. • Actividad enzimática: [E]T ➢Constante catalítica, kcat • k de paso limitante P • 1er orden: Nº de recambio V max=k2⋅[ E]T KM = k2k−1 k1 ≃ k−1 k1 =KdSi k2 << k-1 Alta KM , baja afinidad Baja KM , alta afinidad Vmax mide actividad enzimática, [E]T Kcat : nº de molécula S convertidas por segundo kcat= Vmax [ E]T unidades • Usuales: μmol/min = UI • SI: catal = mol/s 2011 Enrique Castro 26 Límite de velocidad: Eficiencia catalíticaLímite de velocidad: Eficiencia catalítica E + S ES P + E k1 k2 k-1 v0= kcat⋅[E ]T [S ] K M [S ] v0= kcat KM ⋅[E]T [S]Si [S] << KM Velocidad máxima bimolecular: Límite de difusión (nº choques) vdifusion =108 -109 M-1 ·s-1 . Constante bimolecular de 2º orden kcat K M  vdiffusion kcat elevada • KM no puede ser bajo • Afinidad ES limitada KM alta • Baja afinidad, disociación rápida • kcat rápida kcat baja • KM debe ser bajo • Alta afinidad ES KM baja • alta afinidad, disociación lenta • kcat lenta
  • 14. 2011 Enrique Castro 27 Gráfico de Lineweaver­BurkeGráfico de Lineweaver­Burke v0= V max⋅[S ] KM [S ] ; 1 v0 = K M [S ] V max⋅[S ] 1 v0 = K M V max⋅[S ]  [S ] V max⋅[S ] 1 v0 = KM V max ⋅ 1 [S ]  1 V max Y = K M V max ⋅X  1 V max 1/[S], mM-1 1/Vmax 1/v0 ,(μmol/min)-1 -1/KM p=KM /Vmax 2011 Enrique Castro 28 Gráfico de Eadie­HofsteeGráfico de Eadie­Hofstee v0= V max⋅[S ] KM [S ] v0⋅KM v0⋅[S ]=V max⋅[S ] v0⋅ KM [S ] v0=V max v0=−KM⋅ v0 [S ] V max v0=−KM⋅ v0 [S ] V max Y =−K M⋅X V max v0 /[S], (μmol/min)/mM Vmax v0 ,(μmol/min) Vmax /KM p= -KM
  • 15. 2011 Enrique Castro 29 Mecanismo de reacciones bisustratoMecanismo de reacciones bisustrato ➢Mecanismo secuencial ordenado • ➢Mecanismo secuencial al azar • ➢Mecanismo ping-pong • 2011 Enrique Castro 30 Cinética de reacciones bisustratoCinética de reacciones bisustrato ➢Reacciones secuenciales • Ordenadas / al azar • Complejo ternario EAB ➢Reacciones ping-pong • Ordenadas • Sin complejo ternario EAB • Intermediario enzima modificada 1/[A] 1/v0 1/[A] 1/v0
  • 16. 2011 Enrique Castro 31 Mecanismos de inhibiciónMecanismos de inhibición ➢ Inhibición reversible • Competitivos • Acompetitivos • No-competitivos: puros/mixtos Eliminación del inhibidor restaura actividad enzimática ➢ Inhibición irreversible • Agentes desnaturalizantes • Reactivos de centro activo • Inhibidores suicidas Inactivación enzimática permanente Recuperación requiere biosíntesis Fármacos inhibidores irreversibles • Penicilina / transpeptidasa bacteriana • Aspirina / COX • Disulfiram / AlDH (alcohol) Venenos inhibidores irreversibles • Inhibidores AchE (organofosforados) • Amanitina / RNApol Inhibidores suicidas • Alopurinol / Xantina oxidasa • 5-Fluorouracilo / Timidilato sintasa • Deprenil / MAO H2 O +O2 H2 O2 Efectos cinéticos • Vmax (kcat o [E]T ) • KM K I = [E]⋅[ I ] [EI ] =1 [I ] K I Análogos del estado de transición • Muy baja KM (KI ) • Competitivos E+I EI KI Inhibidor en equilbrio con E KI : constante de disociación de EI 2011 Enrique Castro 32 Inhibición irreversible: bloqueo aa activoInhibición irreversible: bloqueo aa activo ➢Cisteín-enzimas • Agentes S-alquilantes (iodoacetato, pCl-Hg-benzoato) ➢Serín-enzimas • Organofosfatos Reactivación por pralidoxima I2 antiséptico Intoxicación por pesticidas
  • 17. 2011 Enrique Castro 33 Inhibición irreversible dirigidaInhibición irreversible dirigida 2011 Enrique Castro 34 Inhibición competitivaInhibición competitiva 1/[S], mM-1 1/Vmax constante 1/v0 ,(μmol/min)-1 -1/KM p=KM /Vmax I=0 +I  v0 /[S], (μmol/min)/mM Vmax constante v0 ,(μmol/min) Vmax /KM p= -KM I=0 +I  I se une a E: EI Excluye unión S E+S ES P+E + I EI KI v0= V max⋅[S] ⋅K M [S] 1 v0 = ⋅K M V max ⋅ 1 [S ]  1 V max v0=−⋅KM⋅ v0 [S ] V max KM ap  Vmax ap = KM ap =K M⋅1 [I ] K I  V max ap =V max K I = [E]⋅[ I ] [EI ] =1 [I ] K I Fármacos inhibidores competitivos • Metotrexato / DHF reductasa • Ibuprofeno / COX • Sildenafilo / PDE V • Estatinas /β-HMGCoA reductasa Inhibición superable por aumento de S
  • 18. 2011 Enrique Castro 35 Inhibidores enzimáticos análogos de sustratoInhibidores enzimáticos análogos de sustrato Análogo del sustrato de la DHF reductasa humana Análogo del sustrato de la DHPS bacteriana 2011 Enrique Castro 36 Inhibición acompetitivaInhibición acompetitiva 1/[S], mM-1 /Vmax 1/v0 ,(μmol/min)-1 -/KM p=KM /Vmax I=0 +I  v0 /[S], (μmol/min)/mM Vmax / v0 ,(μmol/min) Vmax /KM p= -KM / I=0+I  I se une sólo a ES: ESI E+S ES P+E + I ESI KI v0= V max  ⋅[S] K M  [S ] 1 v0 = KM V max ⋅ 1 [S ]   V max v0=− K M  ⋅ v0 [S ]  V max  KI = [E]⋅[ I ] EI =1 [I ] K I K M ap = K M 1 [ I ] KI  V max ap = V max 1 [ I ] K I  KM ap  Vmax ap  Fármacos inhibidores acompetitivos • Camptotecina / Topo I; etopósido / Topo II • Análogos 2º sustrato secuencial/ping-pong
  • 19. 2011 Enrique Castro 37 Inhibición no competitiva puraInhibición no competitiva pura 1/[S], mM-1 /Vmax 1/v0 ,(μmol/min)-1 -1/KM constante p=KM /Vmax I=0 +I  v0 /[S], (μmol/min)/mM Vmax / v0 ,(μmol/min) Vmax /KM p= -KM constante I=0 +I  I se une a E y ES E+S ES P+E + I EI KI + I ESI KI +S v0= V max  ⋅[S] K M [S ] 1 v0 = ⋅K M V max ⋅ 1 [S ]   V max v0=−KM⋅ v0 [S ]  V max  K M ap =K M V max ap = V max 1 [ I ] K I  KM ap = Vmax ap  K I = [E]⋅[ I ] [EI ] =1 [I ] K I Fármacos inhibidores no-competitivos • Digoxina / Na+ /K+ -ATPasa •Tacrina / AchE • Análogos alostéricos Inhibición insuperable por aumento de S 2011 Enrique Castro 38 Inhibición no competitiva mixtaInhibición no competitiva mixta 1/[S], mM-1 '/Vmax 1/v0 ,(μmol/min)-1 -'/KM p=KM /Vmax I=0 +I  I se une a E y ES E+S ES P+E + I EI KI + I ESI K'I +S P+E k2 k'2 v0= V max ' ⋅[S ]  K M ' [S]1 v0 = ⋅K M V max ⋅ 1 [S ]  ' V max K I = [E]⋅[ I ] [EI ] =1 [I ] K I KM ap =K M⋅ 1 [ I ] KI  1 [ I ] K ' I  V max ap = V max 1 [I ] K ' I  K ' I = [ES ]⋅[I ] [ ESI ] '=1 [ I ] K 'I KM ap  Vmax ap  Inhibición insuperable por aumento de S
  • 20. 2011 Enrique Castro 39 Enzimas: mecanismo, cinética y regulaciónEnzimas: mecanismo, cinética y regulación ➢ Concepto y clasificación  Propiedades y características  Clasificación de enzimas  Velocidad y orden de reacción ➢ Mecanismo de acción de las enzimas  Energía de activación y velocidad de reacción  Sitio activo y energía de unión  Mecanismos de catálisis  Coenzimas y cofactores ➢ Cinética enzimática  Modelo de Michaelis-Menten  Cinética mutisustrato  Mecanismos de inhibición ➢ Regulación de la actividad enzimática  Mecanismos generales de regulación  Regulación alostérica y cooperatividad  Regulación de rutas metabólicas 2011 Enrique Castro 40 Mecanismos genéricos de regulación enzimáticaMecanismos genéricos de regulación enzimática ➢Regulación alostérica • Modulador se une a otro sitio • Regula KM o kcat ➢Regulación de la Expresión • Inducción/represión • Ubiquitinación: degradación • Expresión diferencial de isoenzimas [Proteína] aagen biosíntesis degradación Expresión es un estado estacionario ➢Regulación covalente • Mod. Reversible • Proteolisis (irreversible) Efectos homotrópicos • Sustrato actuando en otro sitio • Usualmente ⊕ Efectos heterotrópicos • Efector <> Sustrato • Tanto ⊕⊖ Activador heterotrópico: aumenta unión de sustrato Inhibidor heterotrópico: dificulta unión de sustratoZimógenos pancreáticos Coagulación Caspasas apoptóticas Quinasas Señalización
  • 21. 2011 Enrique Castro 41 Regulación alostérica: cooperatividadRegulación alostérica: cooperatividad 2011 Enrique Castro 42 Cooperatividad cinéticaCooperatividad cinética Cinética no michaeliana (sigmoidal) Análisis de cooperatividad: representación de Hill ½Vmax Vmax K0.5
  • 22. 2011 Enrique Castro 43 Cinética cooperativaCinética cooperativa ➢ K enzimas • Efector modula KM ➢ V enzimas • Efector modula Vmax Cinética sigmoidal: activación/inactivación como interruptor (switch-like) 2011 Enrique Castro 44 Modelos de cooperatividadModelos de cooperatividad Equilibrio R-T L = T/R Stryer p. 282 fig. 10,15 ➢Modelo concertado • Dos estados conformacionales • Efector cambia equilibrio T-R • Inhibidor T, activador R ➢Modelo secuencial • Subunidades cambian separadamente • Múltiples formas en equilibrio
  • 23. 2011 Enrique Castro 45 Reg. por modificación covalente reversibleReg. por modificación covalente reversible ➢Uso regulador • Reversible • Modula actividad ➢Uso no regulador • Activación constitutiva • Anclaje Acilación Farnesilación -carboxilación sulfatación Funciones específicas no reguladoras 2011 Enrique Castro 46 Fosforilación como mecanismo reguladorFosforilación como mecanismo reguladorFosforilación como mecanismo reguladorFosforilación como mecanismo regulador Forma desfosforilada Forma fosforilada Proteína quinasa Proteína fosfatasa terminación de la señal • Actividad enzimática • Capacidad de unión •Reclutamiento •Translocación ➢Enzimas modificadoras de proteínas • Quinasas / fosfatasas • Actividad / unión ➢Dianas fosforilables • Múltiples sitios de fosforilación • Cambio estado conformacional • Actividad / unión ➢Organización en cascada • Activación secuencial • Amplificación Fosforilación ≠ activación A A* ⊕ B B* ⊕ C C* ⊕10 100 1000 x10 señal amplificación MKKK MKK MAPK ΔG≈-25 kJ/mol Δratio P/D x104 Pi: • 2 cargas, 3 pdh, tetraédrico (capacidad enlazante, reorganización) • Reacción rápida • ATP ubicuo
  • 24. 2011 Enrique Castro 47 Secuencias diana de fosforilaciónSecuencias diana de fosforilación Cada quinasa fosforila -OH en secuencias específicas Cada proteína puede contener múltiples dianas para varias quinasas • S/T: quinasas efectoras • Y: transducción • H: quinasas efectoras ➢ Múltiples efectos • P constitutiva • Localización secuestro • Activación/inactivación • Magnitud variable 2011 Enrique Castro 48 PKA: ejemplo de enzima reguladoraPKA: ejemplo de enzima reguladora  PKA • Heterotetrámero R2 C2 • 4 sitios cAMP, cooperativos • S/T-quinasa • Diana RRpS/T [cAMP]i 100%- 50%- Actividadquinasa ≈10 µM Activación cooperativa sigmoidal Umbral de activación -RRpS/T- OH proteína -RRpS/T- O- proteína PiATP ADP Fosforilación de proteínas diana (secuencia específica) Subunidades C Fosforilan dianas Subunidades R ligan 4 cAMP (cooperativo) Subunidades R Inhiben a sub. C AKAP localiza R Centro catalítico libre, activo Secuencia —RRGAI— pseudosustrato
  • 25. 2011 Enrique Castro 49 Reg. por proteolisis: zimógenos pancreáticosReg. por proteolisis: zimógenos pancreáticos Zimógenos inactivos (Gránulos de almacenamiento) Activación proteolítica (extracelular) Proteolisis re-posiciona el centro activo Activación por proteolisis en cascada Feedback ⊕ explosivo 2011 Enrique Castro 50 Activación por proteolisis: coagulaciónActivación por proteolisis: coagulación Fibrinopéptidos A y B Polimerización fibrina • Unión  - GHR • Unión  - GPR Monómero de fibrina Fibrinógeno GHR GPR Dom.  Dom.  Proteolisis por trombinaActivación por proteolisis en cascada Proteasa inactiva Proteasa activa
  • 26. 2011 Enrique Castro 51 Isoenzimas como mecanismo reguladorIsoenzimas como mecanismo regulador ➢Isoenzimas • Igual reacción • Diferente cinética • Diferente localización • Diferente expresión Ajuste fino del metabolismo en cada tejido o compartimento LDH H4 • KM Lac baja (alta afinidad) • Inhibición alostérica Pyr LDH M4 • KM Lac alta (baja afinidad) • No efecto alostérico Pyr Lac Pyr NAD+ NADH Pyr Lac NADH NAD+ Adaptado producción aerobia Pyr Adaptado producción anaerobia Lac Recambio de isoenzimas LDH en corazón (adaptación a aerobio) Hexoquinasas I-III • KM Gluc baja (0.1 mM, alta afinidad) • Inhibición por producto Hexoquinas IV (glucoquinasa) • KM Gluc alta (10 mM, alta afinidad) • SIN inhibición por producto 2011 Enrique Castro 52 Regulación de rutas metabólicasRegulación de rutas metabólicas ➢Enzimas reguladas/reguladoras • Reacciones más lentas (paso limitante) • Inicio/ramificación/fin de rutas (etapa de compromiso) ➢Retroalimentación (feedback) • Usualmente negativo • Precursores ⊕ / Productos finales ⊖ Paso limitante g g' Etapa de compromiso retroalimentación retroalimentación ➢Compartimentación • Separar tras membranas • Regulación independiente en zonas • Transporte regulado •Regular actividad •Regular expresión
  • 27. 2011 Enrique Castro 53 Enzimas como marcadoresEnzimas como marcadores CPK3 CPK2 ➢Ensayos enzimáticos • Medida Vmax (conocer KM ) • Identificació de isoenzimas (selectividad tisular)