Segundo taller de Bioquímica: Enzimas y ácidos nucleicos
1. Suponga que el color rojo de los tomates está determinado determinado por una proteína formada formada por los siguientes aminoácidos: Ala – Cys – Val. En la siguiente tala se muestra la secuencia de A!" mensajero #A!"m$ que codifica el respecti%o aminoácido.
Al cosec&a cosec&arr los tomates tomates se oser% oser%aa que algunos algunos presenta presentan n manc&as manc&as lancas lancas en su superficie. Estas manc&as se deen a una mutaci'n en s'lo uno de los nucle'tidos del A(" que forma la proteína. )Cuál de las siguientes secuencias de A(" presenta esa mutaci'n* c. CAT ACG ACG G GAA AA..
+. ,a cadena complementaria de A!" de la secuencia d e A("- A//CCAA/C A//CCAA/C es: c. UCAAGCGUUACG
0. ,a duplicaci duplicaci'n 'n del A(" es un proceso proceso que conlle%a conlle%a a la formaci' formaci'n n de más A("mientras que en la transcripci'n se forma A!" a partir de A(". Se tiene la cadena de A(" A/C A/C/ /.. (e acuerdo acuerdo con estoesto- las cadenas cadenas result resultant antes es de para para stos stos dos procesos son #la duplicaci'n y la transcripci'n$:
Rta a.
2. )Cuántas )Cuántas secuencias de nucle'tidos nucle'tidos distintas son posiles posiles para un fragmento de A(" de longitud " si es: #a$ de &era &e ra sencilla3 #$ de dole &era* 40 y 5 6. )Cuánt )Cuánto o pesa pesa el A(" de una clula clula &umana* &umana* )7 el del cuerpo cuerpo &umano &umano completo completo** #(atos: ,a longitud del genoma &aploide es de 0.0819 p. El peso de un par de nucle'tidos es de 19;+1 gramos. El cuerpo &umano tiene alrededor de + illones de clulas$. 5. En el A(" de ciertas clulas clulas acterianasacterianas- el 10< de los nucle'sidos nucle'sidos son adenosina. adenosina. )Cuáles son los porcentajes de los otros nucle'sidos*
=. ,os pares ;C son estructuralmente más estales que los A;/. )Correcto* 4Es correcto- puesto los pares ;C tienen 0 uniones de puentes de &idrogeno- mientras que las ases A;/ tienen solo dos uniones de puentes de &idrogeno. >. )?u significa que las secuencias de dos cadenas de A(" sean complementarias* 4,as cadenas que componen el A(" son anti paralelas y complementarias. Es decir que si una secuencia %a de 6@ a 0@- ala otra cadena %a de 0@ a 6@. ,a complementariedad se refiere a que el apareamiento de ases siempre es A con /- y con C. . En el siguiente e8perimento con la enima fosfatasa ácida de semillas de trigo germinadas se %ari' la concentraci'n de la enima en cueta a dos concentraciones de sustrato y se otu%ieron los resultados siguientes: Sustrato BEn #ml$ BD 9.1 mF
BD 19 mF
V #nmolGmin$ V #nmolGmin$ 6
1.+9
5.09=
19
2.96
10.15
16
6.65
1.126
+9
=.=55
+6.52
+6
.2=
0+.+>+
09
11.>22
0=.>>+
a$ )Como %aria la %elocidad de la reacci'n en funci'n de la cantidad de enima aHadida* 4Entre más enima aHadida la %elocidad de reacci'n aumentará independiente de la concentraci'n de sustrato. $ )?u pasa si di%idimos la %elocidad registrada por la cantidad de enima aHadida al ensayo* c$ )Itiliando la ecuaci'n de Fic&elis;Fenten e8plique sus respuestas a las preguntas anteriores* 19. ,a acti%idad de la Acetil;CoA caro8ilasa- medida con tres diferentes concentraciones de enima y a diferentes concentraciones de sustrato fu la siguiente: BEn #mg de proteína$
9.1
BAcetilCoA #mF$
9.+
9.6
Vel #mmolG min$
9.96
9.+=6
9.625
1.0=0
9.12
9.2>+
1.991
+.69+
9.+0
9.6>9
1.1>6
+.>1
9.0+
9.52+
1.0>6
0.250
9.69
9.=66
1.22
0.565
9.6
9.=55
1.2=
0.>19
a$ Calcular para cada e8perimento el %alor de Jm y el %alor de Vma8. $ )Son los %alores de Jm y Vma8 iguales o diferentes* c$ E8plique si lo que oser%' es lo que esperaa otener e$ )?u representa la pendiente de la gráfica Vma8 %s mmol de enima* 11. Considere a la enima Kn%ertasa- que catalia la &idr'lisis de Sacarosa a fructosa y glucosa. Esta enima posee una Jm para sacarosa de 9.6 mF y una constante catalítica de 1=6 min;1. Si se mide su acti%idad en presencia de 9.+6 mF de sacarosa con +6 pmol de enima en la cueta: a. )?u %elocidad de catálisis se oser%ará* . )Cuánto sustrato &aría que aHadir para que la %elocidad oser%ada alcanase 9.6< de la Vma8* c. )?u importancia podría tener esto para la posile aplicaci'n industrial de la enima* d. E8plique sus respuestas. 1+. ,a enima Aspartato transaminasa- que catalia la reacci'n: Aspartato L M8oglutarato ;;;;N lutamato L M8aloacetato se realiaron los siguientes tres e8perimentos: BAsp O1 mF
BM8 O9.9+ mF
BM8 O9.6 mF
BM8 #mF$
Vel #mmolGmin$
BAsp #mF$
Vel #mmolGmin$
BAsp #mF$
9.99+
9.222
9.99=
9.211
9.99=
Vel #mmolGmi n$ 9.25>
9.91>
+.901
9.92>
1.+5>
9.92>
+.91=
9.90=
+.=>1
9.1=1
1.=++
9.1=1
0.01=
9.950
0.005
9.006
1.>69
9.006
0.>55
9.92
0.=65
9.62=
1.>0
9.62=
2.1+0
9.20
2.0+2
1.915
+.901
1.915
2.0+2
a$ Calcule Jm y Vma8 para cada sustrato. $ )Camian las Vma8* E8plique su respuesta
c$ E8plique que pas' en el segundo e8perimento- con respecto al tercero. d$ )CPantos y cuáles %alores de Jm deo considerar para descriir la afinidad de la enima por sus sustratos* e$ )?u conclusi'n se podría sacar de esos datos*
1+. Se realiaron estudios de in&iici'n para dos enimas diferentes presentes en el suero o%ino. Se %ari' la concentraci'n de sustrato en ausencia y en presencia de tres concentraciones diferentes de in&iidores de cada enima. En cada caso encontrar: a! El tipo de in&iici'n. "! El %alor de Jm y Vma8. c! El %alor de Ji para el in&iidor. Enzima: Dosfatasa alcalina de suero o%ino- in&iidor: M8alato de Qromole%amisol
BQromole%amisol #mF$ BSustrato BD#mF$
9
>
15
29
Velocidades iniciales #mmol8min;1 G mgrot.;1$
9.1
9.+01
9.+19
9.11
9.16>
9.0
9.201
9.05
9.09
9.+0
9.=
9.59=
9.2>>
9.2+6
9.+==
1.0
9.=61
9.6
9.25=
9.092
1.>
9.>11
9.56=
9.609
9.01
+.5
9.1+
9.56=
9.625
9.0+>
2.1
9.6=
9.5>>
9.651
9.061
6.>
9.>1
9.=21
9.66>
9.022
1.9
+.9
6.1
Enzima: /ransaminasa lutámico irP%ica.
B+&idro8isuccínico #mF$ BSustrato Blu#mF$
9.9
Velocidades iniciales #mmol G min Gmgrot$
9.5
9.6
9.2>
9.0>
9.+2
1.2
1.1+
9.1
9.=>
9.61
+.
1.50
1.20
1.1
9.>=
6.+
1.2
1.=9
1.52
1.1
>.9
+.1
1.2
1.2
1.65
19.0
+.+>
+.95
1.
1.=2
15.9
+.0+
+.00
+.+2
1.>
+6.1
+.5+
+.60
+.+6
+.9
!taG Enzima: Dosfatasa alcalina de suero o%ino- in&iidor: M8alato de Qromole%amisol Concentraci'n Kn&iidor 9 > 15 29
Jm 9.06 9.+= 9.+9 9.1+
Vma8 1.92+ 9.= 9.6> 9.06
4El tipo de in&iidor es mi8to- pues tanto el Jm como el Vma8- %arían- respecto a la reacci'n si in&iidor. Enzima: /ransaminasa lutámico irP%ica.
Concentraci'n Kn&iidor 9.9 1.9 +.9 6.1
Jm +.+9> +.>> 0.692 6.>0
Vma8 +.=5 +.=> +.6 +.6=
4El tipo de in&iici'n es competiti%a- pues el Rm aumenta- y el Vma8 permanece casi igual. 10. El siguiente e8perimento fu realiado con la fosfoenolpyru%ato:pyru%il tranferasa de streptococcus sp. Este enima participa en la síntesis de la pared celular de las acterias y catalia la transferencia de un grupo piru%ato a un precursor del pptidoglicano- lierando fosfato. ,a fosfomicina #DSF$ es un antii'tico sintetiado por ciertas acterias del grupo streptomyces que in&ie a esta enima. Isando el fosfoenolpiru%ato #E$ como sustrato a dos diferentes ni%eles de concentraci'n- se estudi' la in&iici'n de esta enima por fosfomicina.
BE #mF$ BDSF #mF$ 9 6
=6 +99 ;1 V #nmol8min 8mgrot; 1 $ 9.=0 +.2 9.60
+.+
19
9.2+
+.16
+6
9.+5
1.=>
69
9.15
1.2
199
9.9
9.>
a$ Kdentifique el tipo de in&iici'n que se presenta $ Calcule el %alor de la K69 para este in&iidor a la concentraciones más aja y más alta de sustrato empleadas en el e8perimento. $ )?u diferencias oser%a entre este parámetro calculado con diferentes concentraciones de sustrato* 12. )Cuáles son los principales factores que alteran la %elocidad de las reacciones enimáticas* 4,a concentraci'n del sustrato- de la enima- p&- y temperatura. 16. )C'mo afecta la concentraci'n del sustrato a la %elocidad de las reacciones enimáticas* 4,a %elocidad de una reacci'n enimática depende de la concentraci'n de sustrato. Entre más sustrato mayor %elocidad de reacci'n- &asta alcanar la %elocidad má8ima punto donde la enima se satura- deido a que tiene todos los sitios acti%os ocupados. 15. )Cuál es la relaci'n entre el enfriamiento de 'rganos y tejidos para trasplantes mdicos y el efecto de la temperatura sore las reacciones enimáticas* 4El enfriamiento de 'rganos sir%en para inacti%ar las enimas. uesto que las enimas actPan a ciertos inter%alos de temperatura 'ptimos- una disminuci'n ocasiona que la cintica molecular disminuya- y por lo tanto no ocurran reacciones químicas. Sin emargo un aumento de temperatura por encima de la temperatura optima ocasiona que la enima se desnaturalice- y pierda sus efectos catalíticos. 1=. )?u son los cofactores enimáticos* 4Son iones metálicos o molculas orgánicas que se unen a una enima para que esta pueda cumplir su acti%idad catalítica. Son estales frente al calor- diferente a las proteínas enimáticas que pierden su acti%idad frente al calor. El complejo enima; cofactor recie el nomre de &oloenima. Cuando se separa el cofactor- la proteína lire que por sí misma es inacti%a catalíticamente se de nomina como apoenima. Cationes metálicos: nL- Ca+;- De+L- Fg+L Folculas orgánicas: "A(L- DA(L- "A(L 1>. En una reacci'n enimática- )cuál es el efecto de una sustancia con la misma conformaci'n espacial que el sustrato enimático* )C'mo se reconoce este tipo de sustancia*
4A esto se le denomina como un in&iidor. ,os in&iidores son sustancias que tienen una parte de su estructura muy similar al del sustrato que la enima catalia. Esta sustancia se une al sitio acti%o de la enima impidiendo que el sustrato reaccione. Tay %arios tipos de in&iidores entre los cuales encontramos la in&iici'n competiti%a- el cual el in&iidor se une al sitio acti%o de la enima completamente- compitiendo con el sustrato por este lugar. ,a in&iici'n no competiti%a- en donde el in&iidor se une a un sitio diferente al sitio acti%o- disminuyendo la acti%idad de la enima- y por Pltimo la in&iici'n mi8ta- e la cual el in&iidor se une al sitio acti%o de la enima o en un lugar diferente. 1. )?u son las enimas alostricas* 4Son enimas reguladas por una molcula llamada modulador o efector alosterico- la cual se une a un lugar diferente a al sitio- acti%o- el sitio alosterico- el cual es específico para cada modulador. ,os moduladores pueden ser positi%os o acti%adoreso negati%os o in&iidores. +9. ,os resultados para el análisis de la acti%idad enimática se pueden encontrar a continuaci'n. Sin utiliar un gráfico- determinar: a. . c. d.
Vma83 Jm3 Velocidad inicial en BS O 1 8 19;1 F3 ,a cantidad de producto formada durante los primeros 6 minutos a BS O + 8 19;0 F. A BS de + 8 19;5 F* e. )Cual es Jm y Vma8 si el BE lire se incrementa en un factor de 2* f. )or qu la %elocidad % es constante en BS mayor que + 8 19;0 F* g. )Cuál es el BE lire en BS O + 8 19;+ F*
+1. Se estudia el efecto del pT sore la acti%idad enimática de la 5;fosfogluconato des&idrogenasa. Esta enima catalia la reacci'n: 5;p&osp&ogluconate L "A( ;;; 5; p&osp&ogluconic acid L "A(T+
"A(T+ asore lu a 029 nm. ,a acti%idad de la des&idrogenasa se mide espectrofotomtricamente controlando la asorancia #A$ a 029 nm- que es proporcional a la concentraci'n de "A(T+. )A qu pT la enima tiene más afinidad por el sustrato*
++. ,os siguientes resultados descrien el efecto de un in&iidor sore la acti%idad enimática de una enima. (eterminar: a. . c. d.
Vma8 en presencia y ausencia de un in&iidor Jm en presencia y ausencia de un in&iidor Ji /ipo de in&iici'n
+0. In ioquímico estudia las propiedades de una enima meta'lica que acaa de aislar. Mtiene datos cinticos en presencia y en ausencia de dos in&iidores diferentes #A y Q$. ,a identidad de los in&iidores es desconocida- pero saemos que uno de ellos es un análogo de sustrato mientras que el otro es un agente alquilante. (eterminar: a. . c. d.
Jm y Vma8 de la enima3 )Cuál in&iidor es el análogo de sustrato* )Cuál es el agente alquilante* Ji para amos in&iidores3 Cuál sería la Vo para esta reacci'n enimática en BS O 0 8 19;2 F y en presencia de la Kn&iidor BA O + 8 19 ;6 F *
+2. Se estudian las propiedades cinticas de dos enimas #A y Q$. A partir de los resultados que se muestran a continuaci'n- determine si constituyen una enima ordinaria o una enima alostrica. E8plicar la forma de las cur%as que representan la %elocidad- %- en relaci'n a la concentraci'n de sustrato- BS.
25
20
d a d i c o l e V
15
10
5
0
0
1
2
3
4
5
[S] Enzi ma A
Enzi ma B
6
7
8
9
,a enima A constituye una enima ordinaria- mientras que enima Q una enima alosterica. ,as enimas olostericas son aquellas que son reguladas por el sustrato y el producto- por esa ra'n tiene esa forma porque se tarda un poco más en acti%arse- al contrario de la enima ordinaria- la cual al no tener esa restricci'n empiea a realiar la catálisis desde un primer momento- sin emargo- como se oser%a amas alcanan el Vma8 #Saturaci'n de la enima$ casi al mismo tiempo #considerando que se les aHade la misma cantidad de sustrato$
ara los siguientes ejercicios necesita la siguiente tala
+6. ,a secuencia de aminoácidos de una parte de lisoima aislada de un tipo sal%aje y un acteri'fago mutante /2 se da a continuaci'n: /ipo sal%aje: ;/yr ; ,ys ; Ser ; ro ; Ser ; ,eu ; Asn ; Ala ; Ala ; ,ys Futante: ;/yr ; ,ys ; Val ; Tis ; Tis ; ,eu ; Fet ; Ala ; Ala – ,ys
a. Este mutante puede ser el resultado de un camio en un Pnico par de ases en el A(" del fago /2* Si no- )c'mo se produjo este mutante* . )Cuál es la secuencia ase del A!"m que codifica los cinco aminoácidos del tipo sal%aje que son diferentes de los del tipo mutante* +5. Ina &era de A(" tiene la siguiente secuencia: 6 U/C///ACA/CCCCA///C/AC/CA 0U a. . c. d.
)Cuál es la secuencia de su &era complementaria* )Cuál es la secuencia ase del A!"m transcrito de la primera cadena* )Cuál es la secuencia de aminoácidos codificada* )Cuál es la secuencia de aminoácidos codificada si se suprime el segundo / del e8tremo 0 Udel A("*
