SEM I Enzimas

Universidad de Concepción Metabolismo Facultad de Ciencias Biológicas Enzimología

Unidad 3: Enzimas y Seminario I:

Seminario I:

ENZIMOLOGÍA Profesor Coordinador: Nelson Carvajal

1.- Relacione la energía de activación con la velocidad de una reacción química Para Para que una reacci reacción ón se produz produzca ca espontáneamente es necesario que el cambio de energía libre sea negativo , es decir, (∆G (∆G) negativo. De la misma manera si una reacción tiene una alta energía libre, será más dificultoso que la reacción se produzca y por ende llegar a los productos. La cantidad de energía necesaria para alcanzar el nivel de energía libre del sistema y por lo tanto para producir la reacción se denomina energía de activación (nivel mínimo de energía para reaccionar). Se desprende de lo anterior que aquella reacción en que la energía libre sea menor y por lo tanto su energía de activación también lo sea, se producirá de alguna manera “mas espontáneamente” que una que tenga una energía de activación mayor, de la misma manera una reacción con una energía libre y una energía de activación alta, será bastante difícil llevarla a cabo a menos que se pueda entregar energía por otra vía, o se pueda disminuir la energía de activación.

Energía de activación: energía requerida para alcanzar el punto en que la estabilidad de los sustratos sea vencida y sea posi posibl ble e llev llevar ar a cabo una una rea reacció cción n quími uímica ca comp comple lettamen amentte, en pala alabras bras simpl imples es la energía

requerida para pasar la barrera que nos impone el equilibrio energético.

La energía de activación se relaciona íntimamente con la velocidad de reacción al determinar el punto en que los reactantes pasan a productos. Mientras mayor sea la energía de activación, menor será la velocidad de reacción, pues implicará más tiempo pasar la barrera de transformación de reactantes a productos.

2.-En base al concepto de energía de activación, discuta el efecto del calor y los catalizadores en la velocidad de una reacción química. Porque los sistemas biológicos emplean catalizadores catalizadores.. Las moléculas en los organismos, antes de reaccionar y formar sus productos se encuentran en un estado de relativa estabilidad, y no pueden pasar a un estado de menor energía sin adicionarles una cantidad de energía, esta es la energía de activación, un empuje sobre una barrera energética, después de este este “empuje” se se produce la reacción que llevara a la formación de los productos. Para las moléculas en solución acuosa dentro de la célula, el empuje se logra gracias a las colisiones entre las moléculas, colisiones que que se vuelv uelven en mas viol violen enttas a medid edida a que que se aumen umenta ta la temperatura. Ahora, en los organismos no se puede usar solamente la temperatura para lograr el “empuje” de la energí energía a de activ activaci ación, ón, porque porque ademá además s de esto esto ser un gasto gasto energé energétic tico o enorme enorme,, un aument aumento o excesi excesivo vo en la temper temperatu atura ra aument aumentarí aría a de en gran gran medida medida el grado grado de desord desorden en dentro dentro del 1

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organismo, y así arruinando el orden en el que se logra mantener a las moléculas gracias a la energía que se obtiene del catabolismo. Sumándole a esto, que los sistemas biológicos, en general, son isotérmicos esto quiere decir que todas sus partes se encuentran a la amisma temperatura. Por lo tanto un aumento en la Tª, para lograr una velocidad de reacción más rápida significaría provocar daños en el organismo. Por lo anteriormente expuesto, se deduce que los sistemas biológicos utilizan otro sistema para aumentar la velocidad de una reacción química vital. Esto es en base a catalizadores.

Un catalizador reduce la barrera de energía para una reacción con lo que aumenta la fracción de moléculas que tienen la energía suficiente para alcanzar el estado de transición y hacer que las reacciones vayan más rápido en ambas direcciones. La mayor parte de los catalizadores biológicos son proteínas que se denominan enzimas. Los sistemas biológicos utilizan enzimas para llevar reacciones por otro camino que tiene menor energía d activación, sin afectar el equilibrio de la reacción.

3.- Establezca una clasificación de las enzimas, en base al tipo de reacción catalizada En un comienzo, la clasificación y denominación de enzimas se realizó con nombres propios, pero al ir pasando los años, ya no fue posible conocer todas las enzimas por sus nombres comunes (debido a que se encontró que un sustrato podía ser catalizado por más de una enzima) y por lo tanto se comenzaron a clasificar respecto al tipo de reacción que catalizan.

Clasificación ÓxidoReductasa s Tranferasas Hidrolasas Liasas Isomerasas Ligazas

Tipo de Reacción que catalizan Participan en reacciones de oxido reducción. Ej. : C. Transp. Electrones. Participan en reacciones en que se deben transferir grupos funcionales. Hidrólisis de grupos funcionales Agrega grupos a los doble enlaces saturando la cadena respectiva o remueve grupos formando doble enlaces Reacci Reaccione ones s de racemi racemizac zacion ion,, una que es inespe inespecíf cífica ica para para config configura uracio ciones nes absolutas ( L o D ) Unión de dos o mas sustratos, utilizando ATP

4.- Discuta y defina las características más sobresalientes de las enzimas 







Las enzimas, son en su mayoría proteínas, esto les confiere características especiales como

carga eléctrica, eléctrica, estructura estructura terciaria terciaria y cuaternaria cuaternaria especifica especifica,, solubilidad solubilidad especial, especial, su síntesis esta relacionada relacionada directamente directamente con la información del ADN , veremos que muchas de estas características se aplican de formas particulares a las enzimas. Las enzima enzimas s son son catali catalizad zadore ores s biológ biológico icos s por lo que su caract caracterí erísti stica ca princi principal pal es que catalizan reacciones dentro del organismo, la manera en que lo hacen es utilizando vías alternativas de las reacciones para lograr disminuir l a energía de activación Las enzimas son altamente especificas, la especificidad es por sobre todo con el tipo de reacción que catalizan y no tanto con el sustrato. Esta especificidad esta dada sobretodo por características físicas estructurales mas que únicamente químicas, que se van a configurar en el sitio activo de una enzima Las enzima enzimas s son son eficaces ya que aun en pequeñ pequeñas as concen concentra tracio ciones nes pueden pueden catali catalizar zar







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Son regulables. Es posible regular las velocidades de los procesos metabólicos mediante cambios en la eficacia catalítica de las enzimas específicas. No alteran el equilibrio de las reacciones , solo alteran la velocidad en que este equilibrio se produce Su funcionamiento óptimo esta determinado por un pH y temperaturas determinadas.

5.-En 5.-E n un mo mode delo lo de dell si siti tio o ac acti tivo vo de un una a en enzi zima ma,, an anal alic ice e la un unió ión n de dell sustrato y su posterior transformación en los productos de la reacción. Haga el mismo análisis para una reacción con dos sustratos. sustratos.

Las enzimas se unen temporalmente a uno o más reactantes de la reacción que catalizan. En esta unión disminuyen la energía de activación necesaria para la reacción . Para esta unión enzima-sustrato, los enlaces formados son no covalentes: • • •

Puentes Hidrogeno Interacciones Iónicas Interacciones Hidrofobicas

Ahora, para que una reacción química tenga lugar, las moléculas de los reactantes deben chocar con una energía y una orientación adecuadas. La actuación del enzima permite que los reactantes (sustratos) se unan a su sitio activo con una orientación óptima para que la reacción se produzca y modifi modifica ca las propie propiedad dades es químic químicas as del sustra sustrato to unido unido a su sitio sitio activo activo,, debilit debilitand ando o los enlac enlaces es existentes y facilitando la formación de otros nuevos Cuando existen dos sustratos va existir un sitio activo para cada uno en la enzima y reaccionaran de manera independiente, o los dos sustratos ocuparán el mismo sitio activo y competirán por éste.

6.- Discuta el concepto de complementariedad enzima-sustrato. enzima-sustrato.









proteína y por su estructura ya sea terciaria o cuaternaria ), la interacción se lleva a cabo mediante una serie de enlaces débiles (no covalentes) que se producen en los aminoácidos que forman parte de la estructura del sitio activo y las moléculas de sustrato que calzan de forma precisa en esos amin aminoá oáci cido dos, s, es por por ello ello tamb tambié ién n que que las las enzi enzima mas s son son espe especí cífi fica cas s para para dete determ rmin inad adas as configuraciones espaciales, los sitios activos tienen además determinadas cargas eléctricas por los aminoácidos que los forman por lo que las interacciones iónicas también toman importancia. Dado Dado que que la comp comple leme ment ntar arie ieda dad d está está dada dada casi casi abso absolu luta tame ment nte e por por el siti sitio o acti activo vo nombraremos algunas características de él: 

Corresponde a una porción relativamente pequeña de la enzima Es de forma tridimensional y modificable   Tiene forma de surco o hendidura  La especificidad depende de la disposición de los esqueletos aminoaciditos y de la estructura de los átomos del sustrato.  Sus componentes básicos son los residuos encargados de la unión de sustratos (residuos catalíticos) y de la transformación de los sustratos en los productos de la reacción (residuos catalíticos). La función del sitio activo y, por lo tanto, la actividad catalítica de la enzima, depende de la posición y tipo de grupos laterales de los aminoácidos que conforman el sitio. En él, los reactantes se mantienen en una orientación tal que la reacción puede ocurrir por una vía alternativa, con una menor energía de activación. La energía del estado de transición disminuye porque este interacciona favo favora rabl blem emen ente te con con los los resi residu duos os del del siti sitio o acti activo vo,, medi median ante te enla enlace ces s de hidr hidróg ógen eno, o, unio unione nes s electroestáticas, interacciones hidrofóbicas. En consecuencia, la conformación global de la molécula de proteína es crítica para su funcionamiento eficiente como enzima.

7.-Dis 7.-D iscu cuta ta lo los s mo mode delo los s de la ll llav avee-ce cerr rrad adur ura a y en enca caje je in indu duci cido do en la interaccion enzima sustrato El modelo llave-cerradura supone que la estructura del sustrato y la del centro activo son complementarias, de la misma forma que una llave encaja en una cerradur cerradura. a. Este Este model modelo o es válido válido en muchos muchos casos, casos, pero pero no es siemp siempre re correcto. En algun lgunos os caso casos s, el centr entro o activ ctivo o adopta la conformación ión idónea sólo en presencia del sustrato. La unión del sustrato al cent centro ro acti activo vo del del enzi enzima ma dese desenc ncad aden ena a un cambi ambio o conf confor orm macion ciona al que que da lug lugar a la formación del producto. Este es el modelo del ajuste ajuste induci inducido do. Sería algo así como un cascanueces, que se adapta al contorno de la nuez.









8.- Analice el progreso de una reacción enzimático en el tiempo y discuta el concepto de velocidad inicial. En el inicio de una reacción catalizada por enzimas, enzimas, se observa que el aumento de la velocidad de la reacción es directamente proporcional a la concentración de sustrato, esto fundamentalmente porque la mayoría de las enzimas y sus sitios activos están libres y puede realizar la acción catalítica a todas las moléculas de sustrato que son ingresadas al sistema. A sistema. A medida que la concentración de sustrato se ve aumentada, aumentada , la

velocidad de la reacción comienza a aumentar de manera menos menos signifi significat cativa iva,, tomando la curva una forma de hipérbola, la expl explic ica ació ción a esto esto es que, que, exis existten men menos

moléculas de enzimas libres y por tanto es mas difícil que una molé molécu cula la de sust sustra rato to se una una a una una enzi enzima ma para para form formar ar el comp complej lejo o ES. ES. Por Por últi último mo,, en las las cercan cercanías ías de la veloci velocidad dad máxima representada por la línea punteada, la variación de la velocidad a través del tiempo es casi imperceptible y se vuelve INDEPENDIENTE DE LA CONCETRACION DE SUSTRATO , ya que se produce porque todas o casi todas las enzimas del sistema están formando parte de un complejo ES y aunque haya un aumento de sustrato, el aumento real en la formación de productos es casi 0. La velocidad de una reacción se mide por la cantidad de producto que es producido o al revés por la desaparición del sustrato, la Vi (velocidad inicial) se utiliza porque es una medida real de la capacidad de las enzimas de transformar sustrato en productos, sin ser saturadas ni verse afectadas por variaciones del equilibrio entre sustrato y producto. La concentración de productos es tan poca, que no alcanza a ser suficiente para revertir la situación). Está representada en el inicio de la reacción catalizada, cuando el aumento de la velocidad de reacción es directamente proporcional a la concentración del sustrato.

9.-Analice el efecto de la concentración de sustrato y de la enzima en la velocidad de una reacción enzimática. Aplique la ecuación de MichaelisMenten para los efectos del sustrato e indique los métodos gráficos que puede emplear para calcular los parámetros cinéticos contemplados en esta ecuación. La ecuación de Michaelis Menten tiene la misma forma de una hipérbola rectangular:

Ec. De Michaelis Menten

V = V0 máx [S] Km + [S]









Concentración de sustrato versus Velocidad de la reacción. Las reacciones enzimáticas se caracterizan porque aunque se aumente la concentración de sustrato la velocidad no aumenta linealmente, aparece un efecto de saturación. La saturación se debe a que todos los centros activos están ocupados. La velocidad depende de la cantidad de enzima con sustrato suficiente. Consideraremos sólo la velocidad inicial de las reacciones para cada concentración de sustrato cuando se construya una gráfica, evitando el error intr introd oduc ucid ido o por por el dete deteri rior oro o del del enzi enzima ma.. Como Como en el prim primer er mome moment nto o no hay hay prod produc ucto to no consideraremos la reacción contraria.

S+E •

•



ES

E+P

Si la concentración de sustrato es muy pequeña (Km > [S]) , podemos despreciarla en el denominador.

Si la concentración de sustrato es grande (Km < [S]) , K m es despreciable: V = Vmax

•

Si la concentración del sustrato es igual a la Km (Km = [S]): V0 = Vmáx 2

La velocidad es independiente respecto a la concentración de sustrato . Es lo que ocurre en el tramo final de la gráfica que tiende asintóticamente a V. Es la ecuación de una hipérbola. La enzima presenta saturación de velocidad respecto a la concentración de sustrato. La enzima no seguirá la cinética de Michaelis – Menten, si tiene cooperatividad en la unión del sustrato por lo que la curva será sigmoidea. La V será igual y la saturación dependerá de la concentración de enzima. La saturación se alcanza para determinada concentración de enzima, si la concentración de enzima es el doble la velocidad será el doble. La velocidad y n son dos formas de expresar la actividad de una proteína.










diagrama de Lineweave Lineweaver-Burk r-Burk se El diagrama emplea emplea como como herram herramien ienta ta gráfic gráfica a para para calcular calcular los parámetros parámetros cinéticos cinéticos de una enzi enzima ma.. Su util utilid idad ad cons consis iste te en que que el recí recípr proc oco o de la ciné cinéti tica ca de Mich Michae aeli lissMenten es fácilmente representable y que de él eman emanan an much mucha a info inform rmac ació ión n de interés.


Es una una repr repres esen enttación ción gra grafica ica de la ciné cinéti tica ca de la enz enzima imas en la cua cual la velocidad de relación se analiza en función de la concentración de sustrato:

10.- Analice el efecto del pH y la Temperatura sobre la velocidad de una reacción enzimático. Cada enzima tiene un pH o rango de pH óptimo en el que su actividad es máxima. En un pH más alto o más bajo que el óptimo, la actividad decrece. Esto se debe a que las cadenas laterales de los aminoácidos del sitio activo de la enzima pueden actuar como ácidos o bases débiles y necesitan encontrarse y mantenerse dentro de cierto estado de ionización para que sus interacciones sean efectivas. La existe existenci ncia a de este este pH óptimo óptimo sirve como como mecani mecanismo smo de regula regulació ción n de la activi actividad dad (velocidad) enzimático. Si se pone la enzima a un pH fisiológico, siendo su pH óptimo 9, la enzima trabaja trabaja más lento y se puede regular regular (aumentar (aumentar)) su actividad actividad cambiando cambiando el pH. En cambio, cambio, si se la tuviera siempre a su pH óptimo la actividad sería siempre la máxima y no se podría regular. Ej.: La enzima enzimas s hidrol hidrolíti íticas cas del peroxi peroxisom soma a manti mantiene enen n su funcio funcionam namien iento to solo solo en un pH más bajo al fisiológico. En cuanto a la variación de Tº, la enzima también es especifica y se verá afectada morfológicamente si la temperatura aumenta, incluso con posibilidades de llegar a la denaturación de la proteína, procesos fundamentales para el ser humano como la espermatogénesis requieren una temperatura óptima que no puede variar en un rango demasiado grande. Aunque lo anterior es muy importante por el riesgo de destrucción de l a enzima, debe recordarse también que la velocidad de una reacción química depende también de la energía cinética de un sistema manifestada por su temperatura, así si nos encontramos a temperaturas muy bajas existirá un problema cinético en que









11.-Analice la ecuación de Michaelis-Menten. Discuta el significado de los siguientes parámetros: - Km - Vmáx - Kcat - Vmáx/ Km

V= K cat cat [E]t[S]/ Km+[S] = Vmax [S]/K m+[S] En una típ típica ica rea reacci cción ón cat catali alizad zada a por una enz enzima ima,, las con concen centra tracio ciones nes de rea reacta ctante ntes s y productos son normalmente cientos o miles de veces mayor que las concentraciones de enzima. Entonces, cada molécula de enzima cataliza la conversión a producto de muchos sustratos. El evento catalítico que convierte el sustrato a producto involucra la formación de un estado de transición y ocurre mas fácilmente en un lugar especifico de la enzima. El complejo que se forma cuando el sustrato y la enzima se combinan se llama enzima sustrato complejo. La serie de eventos que llevan a la formación de productos serían:

E + S <---> ES <---> ES* <---> EP <---> E + P Esta reacciones fueron estudiadas por los bioquímicas Michaelis y Menten y desarrollaron la Ecuación Michaelis-Menten, esta ecuación es una descr descripción ipción cuántica de la relac relación ión entre la velocidad de reacción y la concentración de sustrato , y además dos constantes, constantes, la Vmax y K m ([s] a la cual la V = Vmax /2)

La ecuación de Michaelis – Menten puede ser usada para demostrar que la concentración de sustrato que produce exactamente una V = Vmax /2 es igual a K m. m. Este hecho proporciona una herramienta poderosa para el análisis de enzimas normales y alteradas.









12-. Discuta los diferentes tipos de inhibidores enzimáticos, considerando aspectos estructurales y cinéticos. Incluya, además los métodos métodos usados usados para definir el tipo de inhibición producido por un compuesto particular. Tipo de inhibidor

Sitio de unión en la enzima (Estructural)

Efecto cinético

Especifico para el sitio activo, donde compite con el sustrato por un unirse a la enzima en un equilibrio equil ibrio dinámico. dinámico. Este tipo de inhib inhibición ición es

reversible por el sustrato. Inhibidor competitiv o

Las un Las unio ione nes s de dell su sust stra rato to y el in inhi hibi bido dorr a la enzima son excluyentes. La un unió ión n de dell in inhi hibi bido dorr im impi pide de la un unió ión n de dell sustrato por los siguientes mecanismos: Análogo al sustrato Cambio conformacional Impedimento estérico

Vmax inalterada; K m (definida como la [S como [S]] re requ quer erid ida a pa para ra la mitad de la actividad enzimática máxima) se ve aumentada.

• • •

Se une a la E o al complejo ES en un sitio distinto al sitio activo, la unión del sustrato Inhibidor no competitiv o

No competitiv o

con la en enzi zima ma que ueda da in ina alt lter era ada per ero o el complejo ESI no es capaz de formar productos. Esta inhibición no puede ser reversible por el sustrato. Al unirse, ya sea a la enzima libre o al CES, el inhibidor inhibi dor provo provoca ca un camb cambio io conf conformac ormaciona ional. l. Esto no impide la unión al sustrato, pero altera la posición del grupo catalítico con respecto al enlace susceptible del sustrato. Se une solo al complejo ES en otro sitio que el activo, causa modificaciones en la conf co nfor orma maci cion on de la en enzi zima ma que hac ace e aparecer un sitio para un inhibidor.

K m inalterada; Vmax disminuye en rel relaci ación ón a la con concen centra tració ción n del inhibidor.

Vmax disminuye K m, disminuye

Para analizar la inhibición de un compuesto en particular se observan las acumulaciones de sustancias químicas en un experimento o también como en los exámenes médicos en la sangre. Se analiza la reacción enzimática por lo que hace, no por lo que es.









Cooperatividad

Este tipo de regulación, descubierto recientemente, plantea que aquellas enzimas que tienen tienen más de una parte proteica proteica pueden pueden ir alternando alternando secuencialmen secuencialmente te su afinidad afinidad por el sustra sustrato, to, logran logrando do una alta alta veloci velocidad dad de transfo transforma rmació ción n pero pero a concen concentra tracio ciones nes mayores, esto porque al principio la afinidad se ve bastante disminuida. La unión de este efector puede también disminuir la afinidad de las otras partes de la enzima por el sustrato, siendo un efector negativo. Un ejempl ejemplo o conoc conocido ido con este este tipo tipo de funcio funcionam namien iento to aunque aunque no es una enzima enzima es la hemoglobina.

14.- Discuta los conceptos de enzimología en medicina. Las enzimas son polímeros biológicos que catalizan múltiples procesos dinámicos, los cuales hacen posible la vida tal como se le conoce. Como determinantes de la velocidad a la cual tienen lugar los eventos fisiológicos, las enzimas tienen participación importante en lo que es salud y enferm enfermeda edad. d. Gracia Gracias s a sus accion acciones es cuidad cuidadosa osamen mente te coordi coordinad nadas, as, se logra logra la degrad degradaci ación ón de alimen alimentos tos para para suminis suministra trarr energí energía a y bloque bloques s estruc estructur turale ales, s, el ensamb ensamble le de estos estos bloque bloques s en proteínas, membrana y ADN codificante de la información genética, así como el encauzar la energía para para produc producir ir el movim movimien iento to celula celular. r. Mientr Mientras as que en la salud salud todos todos los proces procesos os fisiol fisiológi ógicos cos acontecen de manera regulada y ordenada, y se conserva la homeostasis, en los estados patológicos ésta puede sufrir important importantes es trastornos. trastornos. Por ejemplo, la lesión tisular grave, grave, característica característica de la cirros cirrosis is hepáti hepática, ca, puede puede deterio deteriorar rar profun profundam dament ente e la capaci capacidad dad de las célula células s para para forma formarr las enzimas catalizadoras de procesos metabólicos tan importantes como la síntesis de urea. Diversas enfermeda enfermedades des genéticas genéticas,, poco frecuentes frecuentes pero a menudo menudo debilitant debilitantes es y mortales, mortales, proporciona proporcionan n impresionan impresionantes tes ejemplos ejemplos adicionale adicionales s sobre sobre las consecuen consecuencias cias fisiológi fisiológicas cas drásticas drásticas que pueden seguir al deterioro d ela actividad, incluso de 1 sola enzima. Despué Después s de una lesión lesión tisula tisularr grave grave (infar (infarto to cardía cardíaco co o pulmon pulmonar, ar, aplas aplastam tamien iento to d euna euna extremidad) o cáncer, se liberan a la sangre las enzimas propias de tejidos específicos. Por lo tanto, la medición de dichas enzimas en el suero sanguíneo proporcionan una información diagnóstica y









Muchos fármacos de importancia terapeútica actúan al disminuir la velocidad de reacciones metabólicas, por competir con el sustrato natural de una enzima metabólica fundamental. Estos fármacos, a menudo, semejan los sustratos naturales.

15.-Use la ecuación de Michaelis-Menten para demostrar lo siguiente: a) “v” tiende a hacerse independiente de [S] cuando [S]>>Km b) La reacción es de primer orden con respecto a S cuando [S] << Km c) [S]=Km cuando “v” es igual a la mitad de la l a Vmáx. En un dibujo donde aparezcan moléculas de sustrato, de enzima y de complejo enzima-sustrato, describa las situaciones correspondientes a los puntos (a) y (c). A altas concentraciones concentraciones de sustrato la velocidad velocidad representada por el punto punto C es casi igual a la velocidad máxima y la diferencia entre estas es casi despreciable, la velocidad máxima se alcanzara solo cuando todas las moléculas de enzimas estén formando el complejo ES. A conc concen entr trac acio ione nes s baja bajas s de sust sustra rato to,, como en el punto B y A, las bajas velocidade velocidades s de reacción reacción indican que en ese ese moment mento o solo una una part arte de las las molécu moléculas las de enzima enzimas s están están unidas unidas a sustratos. De hecho, en la concentración de sustrato en el punto B, exactamente











b) Si Km es mucho mucho mayor mayor que [S], [S], tenemos tenemos que la velocid velocidad ad es proporci proporciona onall a la [S]. [S]. Es decir decir que en valore valores s de concen concentra tració ción n bajo bajo Km, la veloci velocidad dad es mas mas propor proporcio cional nal:: “si la [S] aumenta al doble, la velocidad de reacción también se duplica” y esta es la única zona en la cual ocurre esto. Por lo tanto, como ya dijimos en (a), Km es un punto de referencia para concentraciones muy altas o muy bajas. c) Cuando Cuando la [S] es igual igual a Km, la veloci velocidad dad es igual igual a la mitad mitad de la Vmáx, Vmáx, lo que nos nos dice que la Km es la concentración de sustrato necesaria para tener una velocidad igual a la mitad de la velocidad máxima. Si la Vmáx, significa que la enzima está saturada, la mitad de la Vmáx significa que la mitad de sustrato está con la enzima y la otra mitad está libre.

16.- Por qué la vel 16.veloci ocida dad d de una reacción reacción enz enzimá imátic tica a se apr aprox oxima ima a un límite a alta concentración de sustrato. En las cercanías de la velocidad máxima representada por la línea punteada, la variación de la velo veloci cida dad d a trav través és del del tiem tiempo po es casi casi impe imperc rcep epti tibl ble e y se vuel vuelve ve INDE INDEPE PEND NDIE IENT NTE E DE LA







Universidad de Concepción Metabolismo Facultad de Ciencias Biológicas Enzimología K m + [S]


1

+ 100 Vmax = 0, 101 a.- V = 0.101* 10 3 = 0,100899 µM/min 1 + 10 3

b.- V = 0,101 * 1 = 0.0505 µM/ min 1+1 c.- V = 0.101 * 2 = 0,06733333 0,06733333… … µM/ min 1+2

18.- Para una reacción enzimática que sigue una cinética de MichaelisMenten, dibuje un grafico v0 versus [S]. a) en ausencia de un inhibidor b) en presencia de un inhibidor c) en presencia de un inhibidor no competitivo Haga lo los s mis ism mo em emp ple lean ando do una gra raffic ica a de doble les s re recí cípr pro oco cos s de Linewever-Burk .








a) en ausencia de inhibidor

b) en presencia de inhibidor competitivo










expresados en función de la compatibilidad de un anticuerpo o antígeno con una enzima, es decir, si se unen o no.

20.-En el tratamiento de la leucemia se emplea la enzima asparaginasa, que hidroliza la asparagina generando amonio y ácido aspártico. Si un paciente suyo tiene un nivel sanguíneo de asparagina igual a 1μM y usted dispone de dos asparaginasas, asparaginasas, con las propiedad propiedades es cinéticas que se indica ¿Cuál de ellas elegiría para el tratamiento? Asparaginasa 1 Km = 1μM; Vmax = 100 μM/seg Asparaginasa 2 Km = 0.5 μM ; Vmax = 60 60 μM/seg No todas las asparaginasas son eficaces. Sucede que las asparaginasas de diferentes fuentes: animales, animales, vegetales, vegetales, bacterias bacterias;; tienen tienen distinto distinto Km. Como la concentra concentración ción de asparagina asparagina en la sangre es muy baja, la asparaginasa solo será efectiva si su Km es lo suficientemente bajo como para hidrolizar hidrolizar la asparagina asparagina rápidamente, rápidamente, dada su pequeña concentración concentración en sangre. sangre. Es decir debemos buscar la Asparaginasa con mayor eficiencia enzimática. Entonces, según esto último y de acuerdo a la ecuación de Michaelis-Menten: Asparaginasa 1: Eficiencia = 100μM/seg 1 μM Asparaginasa 2: Eficiencia = 60 μM/seg 0.5 μM

= =

100 120

Considerando estos resultados, sería más conveniente utilizar la asparaginasa 2, ya que su efecto sería más rápido.

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