Tema 6: Bloc C: Catalitzadors biològics (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 1º curso
Asignatura Estructura i funció de biomolècules
Año del apunte 2016
Páginas 6
Fecha de subida 24/04/2016
Descargas 34
Subido por

Vista previa del texto

Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 6: Catalitzadors biològics TEMA 6: BLOC C: CATALITZADORS BIOLÒGICS 1. Cofactors enzimàtics A vegades els enzims poden funcionar sols, o necessiten de compostos aliens anomenats cofactors, en aquest cas enzimàtics perquè ens ajuden a realitzar activitats.
Cofactors es classifiquen en:  Inorgànics: ions metàl·lics.
 Orgànics: coenzims. Molècules orgàniques petites de menys de 1000 daltons de grandària que es poden unir a l’enzim per participar en la reacció.
Enllaços: o Permanents: grup prostètics. Estan fortament units a l’enzim.
o No permanents: coenzims.
o Enzim inactiu, sense cofactor: apoenzim.
o Enzim complet amb cofactor: holoenzim.
Cofactors típics = vitamines. Són compostos essencials. No les podem sintetitzar, les hem d’incorporar amb la dieta.
Cofactors no-enzimàtics = molècules que no son proteïnes i que activen, inhibeixen o són necessàries per a que la proteïna faci la seva funció.
2. Regulació de l’activitat enzimàtica Han de ser elements regulables els enzims. Manera de regular enzims. Els inhibidors enzimàtics són substàncies que interfereixen amb l’acció dels enzims. Pot ser:   Reversible.
o Competitiva.
o No-competitiva.
o Mixta.
Irreversible o Substàncies unides covalentment.
o Substrats suïcides.
La inhibició enzimàtica és un mecanisme de regulació enzimàtica. Molts fàrmacs com l’aspirina, el ritonavir…són inhibidors enzimàtics.
Els inhibidor: s’uneixen elements que regulen de manera negativa l’activitat d’un enzim, interfereixen.
1 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 6: Catalitzadors biològics 2.1. Inhibidors reversibles 2.1.1.
Competitius Una molècula que a nivell estructural és idèntic al substrat, un anàleg, i per això el compost s’unirà al centre actiu. En aquest cas es parla de Km’ i Vmax’ (aparent).
L’inhibidor competeix amb el substrat pel lloc d’unió, al passar això, l’enzim perd una mica d’afinitat pel substrat en aparèixer l’inhibidor, es fa més gran, per tant, Km < Km’.
Pel que fa a la Vmax, no s’altera però haurem de posar molt més substrat fins que arribarà un moment que el desplaçarà Vmax = Vmax’. Si observem el gràfic, el punt de tall a l’eix de les Y és Vmax, que està conservat, per tant, Vmax = Vmax’; en canvi, el punt de tall a l’eix de les X és pitjor, necessitem més substrat.
Ki = constant d’inhibició, com més petit és més potent és l’inhibidor. En l’ús de les fórmules no usem Vmax perquè no varia, usem Km.
2 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 6: Catalitzadors biològics 2.1.2.
No competitius Estructura molecular que no té cap similitud amb el substrat, però interacciona amb l’enzim. No s’uneix al centre actiu, no sabem on s’uneix. No hi ha relació entre el substrat i l’inhibidor. Si no s’assemblen, l’inhibidor s’unirà a qualsevol part de l’enzim, provoca un canvi conformacional que acaba modificant el centre actiu. Km = Km’, l’afinitat és la mateixa. Vmax en canvi, respecte a Vmax’ es veu afectada, encara que hi hagi poc inhibidor, aquell sempre s’unirà a l’enzim perquè el substrat no el pot desplaçar, per tant mai es podrà assolir la velocitat màxima que es pot assolir en condicions estàndard. Mai podré assolir aquella velocitat. Vmax > Vmax’. En el gràfic, el tall a l’eix de les X es manté però varia el punt de tall a l’eix de les Y, sent pitjor Vmax en presència d’inhibidor. En l’ús de les fórmules no usem Km perquè no varia, usem Vmax.
2.1.3.
Mixtes L’inhibidor s’uneix al mateix temps que l’enzim amb el substrat. La unió amb l’inhibidor afecta a la unió amb el substrat i viceversa.
2.2. Inhibidors irreversibles .S’uneixen de forma covalent i definitiva. Solen reaccionar amb algun grup funcional del centre actiu i bloquegen la unió del substrat o inactiven directament el centre actiu.
S’associen de manera definitiva com un punt final en l’enzim, anul·len l’enzim. Un exemple d’inhibidors irreversibles són els inhibidors suïcides. Molts fàrmacs actuen mitjançant aquest mecanisme. Un exemple són els inhibidors suïcides Són poc reactius fins que s’uneixen al centre actiu d’un enzim on es transformen en un compost molt reactiu, inactivant irreversiblement l’enzim (unió de molècules al centre actiu de forma específica  transformació de les molècules en espècie química molt reactiva  3 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 6: Catalitzadors biològics modificació covalent de l’enzim  inactivació de l’enzim).
Molts verins o toxines actuen a vegades com a inhibidors irreversibles. Un exemple és la serina de les proteases amb un compost que mimetitza un substrat que fa que la serina 195 atacarà al centre electròfil formant un intermediari covalent que en aquest cas és un punt irreversible. Un altre exemple són les penicil·lines que interaccionen de manera irreversibles amb les transpeptidases, enzims que formen enllaços beta dels peptidoglicans de la paret bacteriana dels bacteris, al inactivar-la, els enzims no fan la seva unió, bloquegen la síntesi de la paret cel·lular, fan la paret bacteriana = inestable  bacteris fràgils  RIP BACTERIS.
2.2.1.
Regulació per modificació no-covalent o regulació al·lostèrica Pot arribar a ser reversible. Els enzims al·lostèrics tenen molècules que s’uneixen a altres llocs que no són el centre actiu (centre al·lostèric) i que poden afavorir o empitjorar la seva activitat. La unió de les molècules provoca un canvi conformacional en l’enzim que modifica l’afinitat pel substrat o per un altre lligand i l’eficiència catalítica. Formats per moltes subunitats  són enzims multimèrics.
4 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 6: Catalitzadors biològics Les diferents subunitats que els formen presenten un comportament cooperatiu.
Comportament cooperatiu vol dir que la unió d’un lligand influeix sobre la fixació d’una altra molècula del mateix lligand. Quan el comportament és cooperatiu, la dependència de la velocitat de reacció vers la concentració de substrat és sigmoïdal (com la corba de l’hemoglobina). Els reguladors al·lostèrics no segueixen la cinètica de MichaelisMenten. Les corbes varien en funció de si els moduladors al·lostèrics són positius o negatius, és a dir, en funció de si hi ha activadors o inhibidors al·lostèrics.
2.2.2.
Regulació per modificació covalent 2.2.2.1.
Reversible L’activitat de l’enzim es veu afectada per una modificació covalent transitòria: la unió o separació d’un grup químic unit a l’enzim per enllaç covalent. Una modificació covalent vol dir que l’enzim s’uneix amb una intensitat major però no necessàriament el procés és irreversible.
Un exemple és la fosforilació feta per les fosforilases. Quan afegim fosfat es fa fosforil·lació, si treiem fosfat són desfosforilacions. Pot ser que hi hagi un enzim que reconeixi l’ element fosforilat i que el desfosforili, de manera que torni a l’estat inicial. El mecanisme de fosforilació és el més típic de senyalització cel·lular. Hi ha enzims que quan es fosforilen són més actius i n’hi ha altres que ho són menys, alguns cops l’eliminació de l’enllaç covalent unit al fosfat implica activació.
No tots els aminoàcids es poden fosforilar, normalment són: tirosina, serina, treonina i histidina.
5 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 6: Catalitzadors biològics 2.2.2.2.
Irreversible Activació de l’enzim per escissió proteolítica. El precursor és un zimogen, que sol ser inactiu. L’enzim es sintetitza de manera inactiva.
Activació per proteòlisi Les proteases necessiten que la seva activitat estigui molt controlada. Els enzims proteolitics han d’estar molt ben regulats.
Es produeixen enzims de forma inactiva, de manera que la cèl·lula els té sintetitzats i preparats, per això té com un reservori d’enzims produïts, però d’una forma inactiva.
Molts enzims es produeixen de manera inactiva, s’anomenen enzims zimogens. Generalment els zimogens s’activen per un tall d’un tros de la seqüència, un trencament d’un enllaç covalent, i s’allibera la part de la proteïna ja activa. Una proteòlisi no és reversible, perquè trenquem un enllaç covalent i és irreversible. Quan ja no els necessitem hi haurà la seva degradació a través de la ubiquitinització i els processos que la segueixen.
6 ...

Comprar Previsualizar