Enzimas: Mecanismo de acción

Menciona las propiedades de las enzimas

* Las velocidades de las reacciones catalizadas por las enzimas son extraordinariamente elevadas *En marcado contraste con los catalizadores, las enzimas son muy especificas para las reacciones que catalizan y rara vez forman productos secundarios. * Las enzimas pueden regularse, esto se debe a que las estructuras son relativamente grandes.

Ligasas

Catalizan la formación de enlaces entre dos moleulas de sustrato. P. ej; ligasas de DNA une entre sí fragmentos de cadenas de DNA. carboxilasa de piruvato

Como bien sabemos el grupo sulhidrilo de la cisteína y los grupos carboxilo del aspartato y del glutamato participan en la catálisis covalente, ahora bien, explique como funciona este proceso

Ciertas enzimas forman un grupo covalente entre la cadena lateral nucleofila con el electrofilo en el sustrato. Durante el primer paso, el nucleófilo ataca al grupo carbonilo del sustrato peptídico. cuando se forma el enlace ester en e. peptídico se rompe. mientras que el intermediario acilo-enzima es hidrolizado por agua en una segunda reacción.

Menciona algunos métodos que se utilizan para conocer la forma en que las enzimas catalizan las reacciones bioquímicas?

Cristalogrfía de rayos X, desactivación química de cadenas laterales del sitio activo y modelado con compuesto simples como sustratos e inhibidores,

Describa la cinematica de Michaelis-Menten

Cuando se uno el sustrato S en el sitio activo de una enzima E, se forma un complejo intermediario(ES) duracte el estado de transción el sustrato se convierte en producto. Tras un lapso breve el producto se disocia de la enzima

Explica el modelo de ajusto inducido y quien lo propuso

Daniel koshland, propuso este modelo, donde se considera la estructura flexible de las proteínas. En este modelo, el sustrato no se ajusta con precisión a un sitio activo rigido. En su lugar las interacciones no covalentes entre la enzima y el sustrato modifican la estructura tridimensional del sitio activo, lo que origina el estado de transición.

¿Qué aminoácidos pueden participar en la catálisis ?

De los 20 aminoácidos presentes en las proteínas solo los que tienen cadenas laterales polares y carga participan en la catálisis. Estos aminoácidos (y sus grupos de cadena lateral) son: Serina, treonina y tirosina (hidroxilo); cisteína (tiol); glutamina y asparagina (amida); glutamato y aspartato (carboxilato) ; lisina (amina); arginina (guanido) e histidina(imidazol.

Explique la inhinibición reversible

Dicha inhibición ocurre cuando el efecto inhibitorio de un compuesto puede contrarrestarse incrementando la concentración del sustrato o retirando el compuesto inhibidor . Esta inhibición será competitiva si el inhibidor se une a la enzima libre y compite con el sustrato por la ocupación del sitio activo , y no competitiva si el inhibidor se une a la enzima libre como al complejo enzima-sustrato y acompetitiva si el inhibidor se une solo a l complejo enzima- sustrato.

Como se le llama al posicionamiento preciso de una o más unidades catalíticas compuestas de dos o tres cadenas laterales de aminoácidos , y de algunos ejemplos

Díadas o Tríadas; p. ej. arginina-arginina, carboxilato-carboxilato

Mencione cuales son los factores que participan en los mecanismos catalíticos

Efecto de proximidad y tensión , efecto electrostático,catálisis acidobásica, catálisis covalente y tunelización cuántica.

explique la inhibición no competitiva y sus dos formas de inhibición: pura y mixta

El inhibidor se une a un lugar dif del sitio activo y esta union modifica la conformación de la enzima. La inhibición pura es un fenomeno poco frecuente , los valores Ki son equivalentes. mientras que la mixta implica que los valores Ki son diferentes

Explique el mecanismo de doble desplazamiento o de "ping pong"

El primer producto se libera antes de que el segundo sustrato se una. En lañ reacción la enzima es modificada por la primera fase de la reacción; su forma original de restablece durante la segunda fase, en la cual el segundo sustrato se convierte en producto

Hacinamiento macromolecular

En este fenómeno se impide el movimiento de las moléculas ya que como bien sabemos El interior hacinado de las células es heterogéneo, con macromoleculas, membranas y citoesqueletos.

La lenta difusión del sustrato puede superarse por medio de la segregación de las reacciones microcompartimientos, donde la concentración de sustrato es relativamente elevada, o a través del reclutamiento de todas las enzimas de la vía en complejos llamados metabolonas, donde los intermediarios de la vía se transfieren o canalizan directamente de un sitio activo al siguiente.

En que complejos se reclutan las enzimas

¿Qué es apoenzima?

Es el componente proteínico de una enzima que carece de un cofactor esencial

Dualidad onda partícula

Es el reconocimiento de que las ondas tienen propiedades ondulatorias y la radiación tiene propiedades ismilares a las partículas.

¿Qué es la energía de activación (Ea) ?

Es la cantidad mínima de energía que poseen las moléculas en una reacción química

¿qué es la mecánica cuántica ?

Es la ciencia que trata sobre las propiedades de la materia y de la radiación electromangnetica a las esclas atómica y subatómica.

carbaniones

Es un ejemplo de intermediario en las reacciones bioquímicas aniones de carbono nucleofilos, con tres enlaces y un par de electrones no compartidos

¿qué es tunelización ?

Es un proceso de la mecanica cuantica en el cual una partícula pasa a través de una barrera de energía en vez de liberarla por arriba

Donde se encuentra la diada carboxilato - carboxilato

Esta diada se encuentra en los sitios activos de las proteasa aspárticas, una familia de enzimas proteolíticas como la pepsina. La estrecha proximidad de los do sgropos carboxilo del aspartato, con carga negativa, eleva el pKa de uno de los aspartatos, haciendolo menos ácido y más básico. Su capacidad de mejorada de aceptae un protón inicia un mecanismo hidrolítico acidobásico.

Defina la tasa o velocidad de una reacción bioquímica

Esta tasa es el cambio de la concentración de un reactante o producto por unidad de tiempo. además es directamente proporcional a la concentración del sustrato sólo cuando [s] es baja.

Liasas

Estas enzimas catalizan reacciones en las que se eliminan grupos (p.ej; H2O,CO2, NH3) y formar doble enlace o se añaden a un doble enlace. p.ej; descarboxilasas de piruvato , hidratasas, deshidratasas, desaminasas y sintetasas

Hidrolasas

Estas enzimas catalizan reacciones en las que se produce la roptura de enlaces como C-O, C-N, O-P pór la adición del agua. Por ejem: las esterasas, fosfatasas, peptidasas quimiotripsina.

Oxidorreductasas

Estas enzimas catalizan reacciones redox en ñas cuales cambia el estado de oxidación de los átomos. Por ejemplo, las reacciones redox facilitadas por las deshidrogenasa alcohólica, reductasas, oxigenasas, oxidasas y peroxidasas, las ultimas 3 utilizan O2 como aceptor de e-

Transferasas

Estas enzimas transfieren grupos moleculares de una molecula donadora a una aceptora. Esta presente el grupo amino, carboxilo, carbonilos, fosforilo y acilo (RC=O). Usan el prefijo trans; por ejemplo: transcarboxilasas, hexocinasa transmetiladas y transminasas

En el mundo cuantico, una particula como un protón puede atravear una barrera de energía en vez de pasar por encima, por que se comporta como una onda. Tal fenomeno está prohibido en la física clásica newtoniana. entonces ¿ cuando es posible la tunelización cuantica?

Este fenomeno solo es posible en el caso de las particulas legeras como los electrones y los átomos de hidrógeno, porqu ela longitid de onda de una particula es inversamente proporcional a la raiz cuadrada de su masa.

Explique el inhibidor acompetitivo

Este inhibidor se considera un tipo de inhibicion no competitiva, se une al complejo enzima-sustrato. por lo tanto es ineficaz a bajas concentraciones de sustrato porque hay poco complejo ES

-Describa la reacción cinética de primer orden

Este tipo de reacción se da cuando la velocidad depende del primer poder de la concentración de un único reactante y sugiere que el paso limitante de la vel es una reacción unimolecular.

Describa la reacción de orden mixto

Este tipo de reacción se da en concentraciones intermedias de sustrato

Explique la diferencia entre los residuos catalíticos y los no catalíticos

Estos residuos participan de forma directa en el mecanismo de la catalisis mientras que los residuos no catalíticos tienen funciones de apoyo catalíticos de forma

Explique la inhinibición irreversible..

Está inhibición ocurre cuando la unión al inhibidor altera de manera permanente la enzima, por lo común a través de una reacción covalente que la modifica de forma permanente. P. ej; las enzimas con grupos sulfhidrifilo libres pueden reaccionar con agentes alquilantes como el yodoacetato.

Explique los dos mecanismos secuenciales:

Existe el mecanismos ordenado y el aleatorio. En el ordenado de dos sustratos el primer sustrato debe unirse a la nzima antes de qie elsegundo para que la reacción proceda hasta la formación de producto. mientras que en el aleatorio, los sustratos pueden unirse en cualquier orden.

Menciona cuales son las cadenas laterales que actúan como donadores de protones (llamados ác. generales) cada cadena tiene un valor diferente de pKa que puede ser influido por atomos polares.

Histidina(imidazol) y glutamo (carboxilato) de la tirosina( hidroxilo), cisteina (sulfhidrilo) y de la lisina (amina)

De que forma pueden los organismos controlar la actividad enzimática

La actividad enzimática se puede controlar de forma directa, a través de la unión de activadores o inhibidores, regulando la síntesis de la enzima (El control de la síntesis requiere cambios de la expresión génica)

Menciona la característica más importante para estabilizar el estado de transición

La afinidad relativa de los sitios activos por el sustrato, el producto y el estado de transición.

Cuál es la diferencia entre catalizador inorgánico y las enzimas

La diferencia entre catalizador inorgánico y las enzimas está relacionada con su estructura. las enzimas contienen una superficie de unión de forma enrevesada y única denominada sitio activo donde los sustratos se unen además varios aminoácidos que se encuentran en este sitio participan en el proceso catalítico.

Qué es la energía libre de activación (Delta G) y como se produce e el estado de transición

La energía libre de activación es la cantidad de energía que se requiere para convertir 1 mol de moléculas de sustrato (reactante) desde el estado basal (la forma estable de baja energía de la molécula) al estado de transición.

Menciona la razón por la cual el sitio activo incrementa la velocidad de reacción

La estructura del sitio activo sirve para orientar de forma optima al sustrato. Como resultado, el complejo sustrato-enzima se convierte en producto y energía libre sin el requerimiento de alta energía de estado de transición limitado. Como consecuencia la velocidad de reacción se incrementa

flujo metabólico

La velocidad del flujo de metabolitos como sustratos, productos e intermediarios en las vías bioquímicas

Explique el efecto electrostático

Las capas de hidratación aumentan la distancia entre los centros de carga y reducen la atracción electrostática. Debido a que el agua es excluida en gran medida del sitio activo cuando el sustrato se une, por lo que genera una cte. dieléctrica baja. La distribución de carga en el sitio activo relativamente anhidro puede facilitar el posicionamiento óptimo de las moléculas de sustrato e influis en su reactividad.

¿Qué son las coenzimas

Las coenzimas son un grupo de moléculas orgánica que dan versatilidad a las enzimas, debido a que poseen grupos reactivos que no están presentes en las cadenas laterales de aminoácidos o que pueden actuar como transportadoras de moleculas de sustrato.

la mayoría de las coenzimas son derivados de... ?

Las vitaminas, (Hidrosolubles y liposolubes )

Como bien sabemos la actividad catalitica de algunas enzimas depende de la interacción de los aminoacidos del sitio activo y el sustrato sin embargo requiere alguno cofactores, ¿cuales son?

Los cofactores enzimaticos pueden ser iones como el Mg2+ o el Zn 2+, o moléculas orgánicas complejas (coenzimas)

¿Quién propuso el modelo de la llave y cerradura donde habla sobre la especificidad enzimática, y de que trata ?

Modelo propuesta por Emil Fischer en 1890, Cada enzima se une a un único tipo de sustrato debido a que es sitio activo y el sustrato poseen estructuras complementarias. La forma global del sustrato y su distribución de carga le permiten entrar e interactuar con el sitio activo de la enzima.

Menciona las razones por las cuales se producen enzimas defectuosas.

Mutación genética, infección por virus o bacterias patógenos.

Explique el efecto de proximidad y tensión

Para que ocurra una reacción bioquímica, el sustrato debe aproximarse a los grupos funcionales catalíticos (Grupos de las cadenas laterales que participan en el mecanismo catalítico)dentro del sitio activo. Una vez situado el sustrato de manera correcta, un cambio en de la conformación enzimatica puede originar un complejo enzima-sustrato tenso. Esto ayuda a llevar al complejo al estado de transción

Mencione algunos ejemplos de las coenzimas de transferencia de grupos

Pirofosfato de tiamina (TTP), coenzima A(CoASH) y fosfato piridoxal interfieren

Función de los iones metálicos

Proporcionan una concentración elevada de cargas positivas que es bastante útil para la unión de moléculas pequeñas. debido a que los metales actúan como ácido de lewis. Además son eficaces electrofilos. y ayudan al sustrato a orientarse dentro del sitio activo. Como consecuencia el complejo sustrato-ion metálico polariza al sustrato y estimula la catálisis. Ya que tiene do o mas estados de valencia, pueden actuar como medidores en reacciones de redox.

Cuales son las Funciones de los inhibidores

Regulan las vías metabólicas para modular las velocidades de las reacciones enzimáticas especificas se emplean de forma habitual pequeñas biomoleculas para satisfacer las necesidades del organismo. y en segundo lugar tratamientos clinicos fundamentados en la inhibición enzimatica. (antibioticos)

Defina molecularidad

Se define como el número de moléculas que colisionan en una reacción de un solo paso. una reacción unimolecular a->B tiene molecularidad d euno mientras que una reacción biomolecular A+B-> C+D tiene molecularidad de dos

Isomerasas

Se trata de un grupo heterogéneo de enzimas. Estas enzimas catalizan varios tipos de reordenamiento intramolecular. Las pimerasas catalizan la inversión de átomos de carbono asimétrico y las mutasas catalizan la transferencia intramolecular de grupos funcionales , race masa de alanina

Como se unen los metales a las enzimas

Se unen de forma laxa y suelen tener funciones estructurales

¿porque no todas las colisiones entre moléculas producen reacciones químicas?

Solo una fracción de las moléculas posee la energía suficiente o la orientación correcta para reaccionar químicamente

¿Cuál es la importancia biomédica de las enzimas?

Son esenciales para la desintegración de nutrientes a fin de que proporcionen energía y bloques de construcción químicos.

Definición de Holoenzima:

Son las enzimas intactas con sus cofactores unidos

cuales son los metales más importantes en los seres vivos

Son los alcalinos y los alcalinotérreos (Na+,K+,Mg+2, Ca+2) y los metales de transición (Zn+2,Fe+2,Cu+2)

¿Cuales son las funciones de los grupos laterales no catalíticos?

Su función incluye la orientación del sustrato y estabilización del estado de transición. P. ej;la especificidad de sustrao de la quimiotripsina , que se manifiesta en la roptura de enlaces peptídicos en el extremo terminal C de los mainoacidos aromaticos triptofano, tirosina y fenillanina.

Describe a que se deben las propiedades funcionales de las díadas asparto-histidina

Sus propiedades se deben a las un anillo de imidazol polarizado por la estrecha proximidad del grupo carboxilato con carga negativa del asparteto. En el sitio activo de la aconitasa ( la enzima que cataliza la isomerización de citrato para formar isocitrato ) la histidina actuia como un ác. general y protona al grupo OH del citrato. con lo cual se forma un mejor grupo saliente.

Cuál es la clasificación de las coenzimas

Transferencia de electrones Transferencia de grupos y con potencial de transferencia de alta energía.

Definición de catalizador:

Un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de una reacción química y que no se altera de forma permanente por la reacción. Esto se debe a que se requiere menos energía para una reacción química en otras palabras proporcionan una vía de reacción alternativa que requiere menos energía

¿Para que sirven los bloques de construcción?

Utiliza la energía para impulsar la motilidad celular, para la función neuronal y contracción muscular, el montaje de estos bloques químicos se da hacia las proteínas, DNA, membranas, células y tejidos

Mencione algunos ejemplo de las coenzimas que participan en la transferencia de electrones (redox)

dinucleotido de nitcotinamida y adenina (NAD+) fosfato de dinucleótido de nicitinadmida y adenina (NADP+) y el dinucleotido de flavina y adenina (FAD)

Definición de concentración efectiva o actividad (a)

esta dada por el producto entre el coeficiente de actividad (y), un factor que depende del tamaño y de la carga de la especie y de la fuerza ionica de la solución en que la especie reacciona, y (c) es la concentracion en mol/l. por tanto la formula es a=yc

Formula de la constante de equilibrio en condiciones no ideales

k°eq=Yb[B]/YA[A]=Keq l donde l es el factor de no idealidad y keq constante ideal

Menciona un ejemplo de sustrato-ion metalico

la anhidrasa carbónica es la enzima que cataliza la hiratación reversible del CO2 para fprmar bicarbonato. Su sitio activo contiene un cofactor de Zn+2 que esta coordinado con 3 cadenas laterales de histidina. Este ion polariza una molecula de agua. de lo que resulta OH(nucleofilo) unido al Zn+2. El nucleofilo ataca a CO2 y lo convierte en bicarbonato

Explica para la función de la díada arginina-arginina

la díada arginina-arginina, una enzima que cataliza la transferencia de grupos fosforilo del ATP a otro nucleótidos. El efecto polarizador de las dos argininas en los oxígenos del grupo fosfato tiene el efecto de convertir este último en un buen grupo saliente

Explique la diferencia ente las coenzimas de unión transitoria y las coenzimas de unión fuerte

las coenzimas de unión transitoria suelen regenerarse mediante una reacción catalizada por otra enzima mientras que las coenzimas de unión fuerte se regeneran durante un paso del ciclo talítico

Explique la catálisis acidobásica

o transferencia de protones, es un factor muy importante en las reacciones quimicas

qué es un cosustrato

son las enzimas que se unen de manera transitoria a la enzima

Las enzimas son catalizadores que trabajan a temperaturas moderas y son especificas en las reacciones que catalizan que sirven como medio para canalizar el flujo de energía y materia

¿Qué son las Enzimas yPara que sirven ?

Electrófilo

átomos deficientes en electrones

Nucleófilo

átomos ricos en electrones