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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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