Catálisis - enzimas

FACTORES QUE CONTRIBUYEN A LA EFICACIA CATALÍTICA DE LAS ENZIMAS.
MECANISMOS DE CATÁLISIS

Muchas proteínas unen ligandos, pero no tienen actividad catalítica, porque no transforman el ligando. La hemoglobina por ejemplo, solo transporta el oxígeno, pero no lo modifica, por lo que no tiene actividad catalítica.
¿Qué factores hacen que una proteína determinada se una al sustrato y luego quesea capaz de transformarlo?
Factores que influyen a la eficacia catalítica de las enzimas:
1. Factor de proximidad y orientación:

Para que se lleve a cabo una reacción determinada, las moléculas tienen que chocar primero, colisionar. No siempre que chocan hay reacción, porque se necesita una orientación determinada. Por este hecho, no todos los choques son efectivos.

Una enzima que va acatalizar una reacción: como los sustratos tienen afinidad por los centros activos, se unirán a ellos, por lo que en los centros activos los sustratos se van a aproximar uno al otro, el equivalente a la colisión entre las dos moléculas. Además, cuando se unen al CA de la enzima, hace que los grupos que van a reaccionar entre los sustratos y los grupos catalíticos de la enzima van a quedar en laorientación apropiada para llevar a cabo la reacción.

En una reacción enzimática, todas las colisiones son productivas.

La entropía del sistema disminuye, porque pasamos de un sistema con muchos grados de libertad a un sistema con los 3 componentes que tienen menos grados de libertad, lo que se traduce en una disminución de entropía, compensada por un descenso de entalpia muy grande, debido alas interacciones que se forman entre los sustratos entre si y entre el sustrato y la enzima.

Este factor de proximidad se puede evaluar con diferentes modelos. En el ejemplo del imidazol, se mide cómo aumenta la velocidad del p-nitrofenilacetato con respecto al tiempo.

Hay 2 situaciones:
El catalizador se encuentra libre en la solución
El catalizador se encuentra unido covalentemente conel reactivo


En el segundo ejemplo, están los 2 unidos.

Ambas reacciones tienen el mismo mecanismo, los sustratos son muy parecidos, pero la 2ª va 25 veces más rápida que la primera, porque en la primera los enlaces se tienen que encontrar y orientar, mientras que en la segunda reacción ya están encontrados y orientados.

2. Factor de distorsión y de desestabilización:

Una enzima sepuede unir al estado de transición de la reacción a la que cataliza con mayor afinidad que sus sustratos o productos.
El concepto original de unión de estado de transición propone que las enzimas someten sus sustratos a una fuerza mecánica que los fuerza hacia la geometría de estado de transición a través de sitios de unión en los que los sustratos no distorsionados no se ajustan de manera adecuada.Cuanto más estrecha es la unión de la enzima en el estado de transición de la reacción respecto del sustrato, mayor es la velocidad de la reacción catalizada respecto de la no catalizada, la catálisis resulta del enlace de preferencia y en consecuencia de la estabilización del estado de transición respecto del sustrato

Lo que hace la enzima es distorsionar el sustrato. Las moléculas, lossustratos van a estar sometidos a estrés. La enzima aporta la energía de activación para que el sustrato llegue al estado transicional.
En el modelo de llave cerradura, se acopla perfectamente el sustrato a la enzima y no necesita cambio.
En el otro caso, el sustrato no se acopla perfectamente.
Primero, el sustrato se une a la enzima y se produce un ajuste sistemático y de deforma para unperfecto acoplamiento, es decir, le lleva al estado de transición, porque en muchos casos la enzima tiene más afinidad por el sustrato en el estado de transición que por el sustrato en el estado activo. Debido a esto, en el momento que el sustrato entre al centro activo, la enzima lo lleva al estado de transición.

De esta manera, el sustrato se deforma, lo que quiere decir que el sustrato estará...