Enzimas y Cinética

8/8/2019 Enzimas y Cintica

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Qu son las enzimas?

Las enzimas son catalizadores biolgicos que

permiten que las reacciones metablicas ocurran a

gran velocidad en condiciones compatibles con la

vida.


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Las enzimas reducen la energa requerida...


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La Primera Ley de la termodinmica: la energa de un

sistema y su entorno es constante.

(E = EB EA = Q W

EB = energa final

EA = energa inicial

Q = calor absorbido

W = trabajo realizado


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Entropa (S) : grado de desorden o azar de un sistema

(S es positiva cuando un sistema se ordena.

La Segunda Ley de la termodinmica: un proceso ocurre

espontneamente si aumenta la entropa del sistema y suentorno.

(S sistema + (Sentorno > 0

La entropa de un sistema puede disminuir !!!


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Funcin de la termodinmica: la energa libre (G)

(G =

(H - T

(S

(G = cambio de energa libre a presin (P) y

temperatura (T) constantes.

(H = cambio de entalpa (cpntenidop de calor)

del sistema.(S = cambio de entropa.

(H = (E + P (V

(V = cambio de volumen. Como es pequeo, se da;

(G $ (E T (S


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Entonces (G depende del cambio de energa interna

y del cambio de entropa del sistema.

(G $ (E T (S

*Entonces una reaccin ocurre espontneamente slo

si(

G es < 0 (negativo).

*Un sistema este en equilibrio si (G = 0

*Una reaccin no puede ocurrir si (G > 0 (positivo),

se requiere aporte de energa libre.

el mecanismo de una reaccin no tiene influencia sobre

(G, y el(G no proporciona informacin sobre la velocidad

de la reaccin (energa de activacin)


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Consideremos;

A + B m C + D

(G = (G + RT ln [C] [D]

[A] [B]

(G = cambio energa libre estndar (kcal/mol)

R = constante de los gases

T = temperatura absoluta (K)[C] = actividades (concentraciones) st. 1 M / 1 atm


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0 = (G + RT ln [C] [D]

[A] [B]

entonces,

(G = - RT ln [C] [D]

[A] [B]

Convenio; estado estndar es a pH = 7, por lo que la

actividad del H+

es 1, actividad del agua es 1, entoncesel cambio de energa libre estndar a pH 7 ser (G

En el equilibrio: (G = 0


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keq = [C] [D]

[A] [B]

Entonces la constante de equilibrio, en estas condiciones:

Sustituyendo:

(G = - RT ln keq

(G = - 2,303 RT log keq

keq = 10- (G / (2,303 R T)


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keq = 10- (G / (2,303 R T)

como:

R = 1,98 x 10-3 Kcal . mol-1 . K-1

T = 298 K (25 C)

nos queda:

keq = 10-(

G / 1,36


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Segn la reaccin (pg. 488, Stryer):

Dihidroxiacetona fosfato m Gliceraldehdo 3 fosfato

triosa fosfato isomerasa

En el equilibrio (aldehdo/cetosa) = 0,0475 a 25 C y pH 7

Por lo tanto, keq = 0,0475.

La energa libre estndar para la reaccin se calcula a partir de:

(G = - 2,303 RT log keq

(G = - 2,303 x 1,98 x 10-3 x 298 log 0,0475

(G = + 1,36 kcal/mol


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Entoces para calcular(G cuando las concentraciones

de cetosa es igual a 2 x 10-4 M

y de aldehdo igual a 3 x 10-6M

Debemos usar:

(G = (G + RT ln [C] [D]

[A] [B] donde (G es (G estndar

entonces,

(G = (G + RT ln [C] [D]

[A] [B]

(G = (G + 2,303 R T log [C] [D][A] [B]

(G = 1,36 + 2,303 x 1,98 x 10-3 x 298 log 3x10-6 = - 1,1 kcal/mol

2x10-4


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Segn la ecuacin: S m S p P (Estado de transicin)K V

(G = GS - GS ,energa de activacin de Gibbs


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Estado de transicin


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Especificidad de sustrato. El sustrato (S) es la

molcula sobre la que el enzima ejerce su accincataltica.

Especificidad de accin. Cada reaccin est

catalizada por un enzima especfico.

Caractersticas y generalidades


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Cofactor. Cuando se trata de iones o molculas

inorgnicas.

Coenzima. Cuando es una molcula orgnica. Aqu

se puede sealar, que muchas vitaminas

funcionan como coenzimas; y realmente las

deficiencias producidas por la falta de vitaminasresponde ms bien a que no se puede sintetizar

un determinado enzima en el que la vitamina es el

coenzima.


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Para actuar frente a su sustrato algunas enzimas

requieren un componente qumico adicional que se llama

cofactor.

Los cofactores pueden ser inorgnicos (Fe+2,Mn+2, Zn+2,

etc.) o molculas orgnicas complejas llamadascoenzimas. Las coenzimas derivan de vitaminas o son

la vitamina misma. Todos los cofactores tienen que ser

ingeridos en la dieta por los mamferos y los principales

sntomas de la falta de vitaminas son consecuencia del

mal funcionamiento de alguna enzima.


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1. Oxidoreductasas, actan en reacciones de

oxidoreduccin y se las llama tambin deshidrogenasas.

2. Transferasas, transfieren grupos funcionales de uncompuesto a otro. Las quinasas representan un grupo

especializado que transfiere grupos fosfato.

3. Hidrolasas, rompen un enlace adicionando una

molcula de agua.4. Liasas, rompen enlaces por mecanismos distintos a la

hidrlisis o la oxidacin. Las decarboxilasas y aldolasas

son ejemplos de liasas.

4. Isomerasas, catalizan reacciones de interconversinde ismeros.

5. Ligasas, unen molculas utilizando energa

proveniente del ATP. Tambin se llaman sintetasas


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VITAMINAS FUNCIONES Enfermedades carenciales

C (acido

ascsrbico)Coenzima de algunas peptidasas. Interviene en la smntesis de colageno Escorbuto

B1 (tiamina)Coenzima de las descarboxilasas y de las enzima que transfieren grupos

aldehidosBeriberi

B2 (riboflavina) Constituyente de los coenzimas FAD y FMNDermatitis y lesiones en las

mucosas

B3 (acidopantotinico)

Constituyente de la CoA Fatiga y trastornos del sueqo

B5 (niacina) Constituyente de las coenzimas NAD y NADP Pelagra

B6 ( piridoxina) Interviene en las reacciones de transferencia de grupos aminos. Depresisn, anemia

B12 (cobalamina) Coenzima en la transferencia de grupos metilo. Anemia perniciosa

BiotinaCoenzima de las enzimas que transfieren grupos carboxilo, en metabolismo de

aminoacidos.Fatiga, dermatitis...


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El sitio activo tiene una forma determinada por elordenamiento espacial de los - R que es nica y

que es reconocida por su sustrato. Esta es la base

de otra de las caractersticas de las enzimas que

es su especificidad.

Especificidad


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Especificidad


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Especificidad


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Especificidad y sus requerimientos


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Sitios activos


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Sitios activos


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modelo llave-cerradura

modelo de ajuste inducido

Sitios activos, Modelos


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Actividad y condiciones ptimas


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Poder Cataltico Enzimas pueden acelerar reacciones tanto

como 1016 su velocidad sin catalizador!

Ureasa es un buen ejemplo:

Catalyzed rate: 3x104/sec

Uncatalyzed rate: 3x10 -10/sec

Ratio is 1x1014 !


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Regulacin Alostrica


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Cintica enzimtica


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Cintica enzimtica

E + S ES E + P

Velocidad del proceso involucra la velocidad de

catlisis con las concentraciones del sustrato y deenzima;

V = k3 [ES]

Velocidad de formacin de ES = k1 [E] [S]

Velocidad de destruccin de ES = (k2 + k3) [ES]

k1

k2

k3


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Cintica enzimtica

En el estado estacionario (concentraciones de intermediarios

constantes)

k1 [E] [S] = (k2 + k3) [ES]

Constante de Michaelis

KM = [E] [S] = k2 + k3

[ES] k1

[ES] = [E] [S]

KM


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Cintica enzimtica

La concentracin de E no conjugado es:

[E] = [ET] - [ES]

[ES] = ( [ET] - [ES] ) [S]

KM

...........................................reordenando, reemplazando, etc.

V = Vmx [S] ecuacin de Michaelis - Menten

[S] + KM


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vo = Vmx [S]

Km +[S]

Cintica enzimticaCuando [S]=Km

V=Vmx

/2


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1 = Km . 1 + 1

vo Vmx [S] Vmx

Variando [S] y

Graficando, se puedeObtener Km y Vmx


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Entendiendo Km Km es una constante

Km es una constante derivada desde constantes de

velocidad Km es, bajo condiciones de Michaelis-Menten, un

estimacin de la constante de disociacin de E y S

Pequeos Km significan unin suave; altos Kmindican unin fuerte


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EntendiendoV

max

La velocidad mxima terica

Vmax es una constante

Vmax es la velocidad mxima terica de la reaccin,

pero nunca es lograda realmente (en la realidad)

Para lograr la Vmax se requieren todas las molculas

de enzima unidas al sustrato Vmax es asintticamente alcanzada cuando el

sustrato es aumentado


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Reversible versus Irreversible

Inhibidores Reversibles interactuan con una

enzima via asociaciones no covalentes

Inhibidores irreversibles interactuan con la

enzima via asociaciones covalentes

Inhibidores Enzimticos


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Efectos de la inhibicin


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Tipos de Inhibicin

Inhibicin Competitiva - inhibidor (I) unido solo

a E, no a ES

Inhibicin No competitiva - inhibidor (I) unido a

E y/o a ES


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Inhibicin NO Competitiva


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Inhibicin

Competitiva

Inhibicin NO

Competitiva


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Documents

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