Enzimas: sustratos, mecanismos de catálisis e inhibición

Interacción Enzima – Sustrato

Se realiza por algunos tipos de interacciones no covalentes (enlaces iónicos, enlaces de hidrógeno, interacciones hidrófobas).

Características del Sitio Activo

Generalmente está en una hendidura que permite la separación de las moléculas de agua del sustrato.

Su estructura explica su actividad y especificidad.

Mecanismo de la Catálisis Enzimática

1. Orientación del Sustrato: Los sustratos unidos en la superficie de una enzima se aproximan mucho exactamente en la orientación correcta para producir la reacción.
2. Cambio de la Reactividad del Sustrato: Cuando un sustrato se une con la superficie de una enzima, la distribución de electrones dentro de la molécula de sustrato recibe la influencia de las cadenas laterales contiguas de la enzima. (Relacionado con Cambios de pH y Cargas eléctricas, ver más adelante).
3. Inducción de Tensión en el Sustrato: Cuando se une la enzima al sustrato se produce un “cambio en las posiciones relativas de ciertos átomos de la enzima una vez que se une con el sustrato”, lo que se conoce como Ajuste Inducido.

Este ajuste “realiza trabajo mecánico, lo cual permite a la enzima ejercer una fuerza física en determinados enlaces de una molécula de sustrato”.

Mecanismos Enzimáticos que Aumentan la Reactividad de los Sustratos

1. Cambios de pH: Hay aminoácidos con cadenas laterales ácidas o básicas que son capaces de donar o aceptar protones del sustrato, lo que produce una alteración en el carácter electrostático del sustrato y lo vuelve más reactivo.
2. Cargas Eléctricas: Muchas enzimas contienen cadenas laterales con una carga positiva o negativa parcial.

Factores que Afectan la Velocidad de una Reacción Enzimática

Temperatura:

• Mayor a 42 °C → daños permanentes por desnaturalización de proteínas (entre ellas las enzimáticas).
• Baja → disminuye la energía cinética de los reactantes.
• Alta → se desnaturaliza la enzima.

pH: Cada enzima tiene un pH óptimo.

Inhibidores Enzimáticos

Son moléculas que pueden unirse con una enzima y disminuir su actividad.

Tipos de Inhibidores

1. Irreversibles: Se unen con gran firmeza a una enzima, a menudo mediante la formación de un enlace covalente con alguno de sus residuos de aminoácidos. Ejemplo: Pesticidas organofosforados.
2. Reversibles:
3. Competitivos: Se parecen al sustrato, pero no lo suficiente para transformarse en producto. Su efecto depende de que su concentración sea mayor a la del sustrato. Base de muchos medicamentos. Ejemplos: Inhibidores de la ECA, Alcohol etílico para intoxicación por metanol.
4. No Competitivos: El inhibidor actúa en un sitio distinto al sitio activo de la enzima. El nivel de inhibición depende solo de la concentración del inhibidor y el aumento de la concentración de sustrato no puede vencerlo. Ejemplo: Bivalirudina → fármaco inhibidor no competitivo de la trombina (mejor que la heparina en intervención coronaria percutánea).