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V Biología. 2º Bachillerato. IES SANTA CLARA.

¨  Belén Ruiz ¨  Departamento biología- geología.

¨  https://biologiageologiaiessantaclarabelenruiz.wordpress.com/2o-bachillerato/2o-biologiaI ¨  I.E.S. Muriedas. Pachi San Millan/

BIOCATALIZADORES

1 OLIGOELEMENTOS

2 VITAMINAS

3 HORMONAS

4  ENZIMAS

BIOCATALIZADORES: ENZIMAS

1.  Enzimas y reacciones enzimáticas

2.  Mecanismo de las reacciones enzimáticas.

3.  Cinética enzimática.

4.  Factores que influyen en la velocidad de las reacciones enzimáticas.

5.  Mecanismos para aumentar la eficacia enzimática.

6.  Regulación de la actividad enzimática.

a. Activación enzimática.

b.  Inhibición enzimática.

7.  Clasificación de las enzimas.

BIOCATALIZADORES: ENZIMAS

§  Introducción §  Concepto de VIDA:

§  Sistemas de baja entropía: ü Necesidad de las enzimas

(metabolismo) ü Mecanismos autorreplicativos

(ADN, ARN)

§  Importancia BIOLÓGICA §  Necesidad de la catálisis

§  Concepto de enzima

Reacciones químicas

A + B A-B P Reactivos Complejo activado Producto

E

t

P

AB

A+B

ESQUEMA DE UNA REACCIÓN ENZIMÁTICA

ENZIMAS. DEFINICIÓN Los enzimas ejercen su acción biológica uniéndose selectivamente a determinadas moléculas: SUSTRATOS

ü Inducen modificaciones químicas en los sustratos por ruptura, formación o redistribución de sus enlaces covalentes o por introducción o pérdida de grupos funcionales. ü Son biocatalizadores de las reacciones que constituyen el metabolismo S + E -------P ü Intervienen a concentraciones muy bajas. ü Aceleran las reacciones sin sufrir modificaciones. ü Hacen que las reacciones se canalicen hacia rutas que sean útiles en lugar de hacia reacciones colaterales que despilfarren energía. ü Hacen que pueda regularse la producción de distintas sustancias según las necesidades

ENZIMAS. CARACTERÍSTICAS

§  No forman parte del producto. §  No se consumen. §  Son necesarios en pequeña cantidad. §  Eficacia muy alta. No hay productos secundarios. §  Especificidad enzimática de grupo (absoluta, actúan sobre un

grupo único sobre una única molécula) de reacción y de estereo especificidad (actúan sobre un isómero y no sobre otro).

§  La acción enzimática se caracteriza por la formación de un complejo que representa el estado de transición.

ENZIMAS. ESTRUCTURA

Holoenzima = Apoenzima + Cofactor

ENZIMAS

APOENZIMA: permiten la unión a los sustratos. §  Composición (proteica) §  Estructura: (globular ⇒ 3ª o 4ª)

Ø  aa estructurales (d) Ø  aa del c. activo:

ü  De fijación (a y c): establecen enlaces débiles con el sustrato.

ü  Catalizadores (b): se unen al sustrato por enlace covalente y así se debilita la estructura molecular.

Holoenzima = Apoenzima + Cofactor

La región de la enzima que se une al sustrato recibe el nombre de centro

activo.

EL CENTRO ACTIVO DE LOS ENZIMAS

Aminoácidos estructurales. §  Son los que no establecen enlaces químicos

con el sustrato Son los más abundantes y los responsables de la forma de la enzima.

§  Por ejemplo, en la l isozima de 129 aminoácidos, 124 son estructurales y sólo 5 no lo son.

Aminoácidos de fijación. §  Son los que establecen enlaces débiles con el

sustrato y lo fijan. §  Se encuentran en el centro activo de la

enzima Aminoácidos catalizadores. §  Son los que al establecer enlaces, débiles o

fuertes (covalentes), con el sustrato, provocan la rotura de alguno de sus enlaces.

§  Son los responsables de su transformación. §  También están en el centro activo

EN UNA ENZIMA SE PUEDEN DISTINGUIR TRES TIPOS DE AMINOÁCIDOS

S

ENZIMAS

COFACTOR

§ Inorgánicos: oligoelementos iónicos metales que se encuentran en pequeñas cantidades, como el Zn, Mg, K.. Se pueden integrar directamente en el centro activo. Sirven de puente E-S ej. ( Fe2+ ↔ Fe3+ ) § Orgánicos

Ø  Grupo prostético: Enlace covalente . Ej. Grupo Hemo de los citocromos

n  Coenzimas: Enlaces reversibles. Son moléculas tipo vitaminas. No son específicos del enzima, pero sí del tipo de reacción, transportando grupos funcionales: -El H : NAD, NADP, FAD, FMN (sobre DH) -transfiere grupos acilo (=acetilo) –COCH3 : Coenzima A - transfiere grupos fosfatos : ATP

Holoenzima o enzima activa = Apoenzima + Cofactor

ENZIMAS. COFACTORES

COFACTORES

Grupo prostético “Hemo”

Holoenzima o enzima activa= Apoenzima + Cofactor

ENZIMAS: COFACTORES

COENZIMAS: moléculas orgánicas que se unen al apoenzima. § No son específicas de un solo tipo de apoenzima, (algunas coenzimas se unen a más de 100 tipos de apoenzimas, cada una con una función diversa) § Se alteran durante la reacción enzimática, pero una vez acabada ésta se regeneran rápidamente volviendo de nuevo a ser funcionales. § Especializados en el transporte de electrones y protones, reduciéndose y oxidándose permitiendo que se den las reacciones metabólicas:

N A D + + 2 H + + 2 e- =>N A D H + H + N A D P + + 2 H + + 2 e- => N A D P H + H +

FA D + + 2 H + + 2 e- =>FA DH 2

§ Transfiere grupos acilo (=acetilo) –COCH3 => Co A § Trasfieren grupos fosfatos : ATP

ENZIMAS: COFACTORES

ENZIMAS

§  Papel de: §  Apoenzima

Ø  Soporte, Ø  Debilita enlaces

§  Cofactor Ø  Lleva a cabo la catálisis. Ø  Puente de unión ES. Ø  Conformación: moldeando

definitivamente al enzima.

ENZIMAS : PROPIEDADES

§  Proteicas:

§  solubilidad, desnaturalización, PI, etc.

§  Especificidad

Ø  De Reacción: para cada tipo de reacción química, incluso realizada por un mismo sustrato, existe una enzima diferente (una enzima cataliza una sola reacción química o un grupo de reacciones estrechamente relacionadas)

Ø  De Sustrato: Sobre un tipo de sustrato ü  Absoluta (sólo actúan sobre un tipo de sustrato)

ü  Relativa (reconocen el grupo funcional) EA EB EC

§  Reversibilidad: A B C P

§  Eficacia: ↓[ ] (las necesidades enzimáticas son muy bajas y cantidades mínimas de enzima pueden transformar grandes cantidades de sustrato)

§  Catalizadores: no se consumen en el trascurso de las reacciones, la misma molécula puede actuar repetidamente.

§  Recuperación: se alteran y se destruyen con el tiempo, por lo que se deben de renovar de forma periódica.

§  Especificidad

En nuestro cuerpo, los monosacáridos tienen forma D y los aminoácidos proteicos forma L ¿Por qué?

Porque las enzimas de nuestro cuerpo sólo catalizan reacciones sobre monosacáridos D o aminoácidos L


Recuperación: §  Enzima:

E + S ES E + P §  El “E” se recupera íntegramente

§  Coenzima: Deshidrogenasa

Ej: AH2 + FAD A + FADH2

(El FADH2 necesita reciclarse)


ENZIMAS: LA CATÁLISIS ENZIMÁTICA

§  Reacción enzimática

§  Las reacciones bioquímicas se inicia con la rotura de los enlaces entre los átomos de las moléculas de los reactivos, para formar nuevos enlaces que originan las moléculas de los productos.

§  Estado de transición o estado activado: estado en que los reactivos están debilitados o rotos, pero en los que aún no se han formado los nuevos.

§  Energía de activación, es la energía necesaria para que los reactivos se transformen en productos para que la reacción química tenga lugar.

§  Presencia de catalizadores: ↓ la E. de activación.

CATÁLISIS ENZIMÁTICA. MECANISMOS DE LAS REACCIONES ENZIMÁTICAS

Sustrato (reactivo) => Producto

§  Reacciones exotérmicas, exergónica: las moléculas que van a reaccionar poseen una energía interna mayor que los productos que se desprenden de la misma se libera energía.


Reacciones espontáneas , la energía de activación es tan baja que se obtiene de la propia energía cinética de las moléculas o incluso de la luz que índice en el lugar de la reacción.

§  Reacciones endotérmicas, endergónicas: es necesaria la aportación de energía. Los reactivos tienen menor energía que los productos que se aporta en forma de nuevos enlaces necesitan energía.


En la reacciones no espontáneas, sin embargo, esta energía es tan alta que no se produce si no se aplica calor.

§  Proceso:

Sin Catalizador

Con Catalizador


§  La acción de las enzimas consisten en rebajar la energía de activación para llegar fácilmente al estado de transición y permitir que la reacción se lleve a cabo.

§  Favorecen la aproximación de las moléculas a sus reactivos. No se consumen, ayudan a que se produzca la reacción.

Energía de activación

§  Todas las reacciones metabólicas necesitan de la participación de enzimas.


§  Modelos §  Llave cerradura (A) §  Ajuste inducido (B)

1890 Fischer. Modelo de la llave-cerradura. Centro activo de la apoenzima posee, por sí mismo, una forma complementaria a la del

sustrato.

Modelo de ajuste inducido. El centro activo tiene la capacidad de cambiar su forma según sea la del

sustrato.


§  Las reacciones bioquímicas se inicia con la rotura de los enlaces entre los átomos de las moléculas de los reactivos, para formar nuevos enlaces que originan las moléculas de los productos.

§  Estado de transición o estado activado: estado en que los reactivos están debilitados o rotos, pero en los que aún no se han formado los nuevos

§  Velocidad de reacción: V =[ P ] / t

§  FACTORES:

§  Tª (no en seres vivos ⇐ s. Isotérmicos)

§  Presencia de catalizadores: ↓ la E. de activación (es la energía necesaria para que los reactivos se transformen en productos para que la reacción química tenga lugar).


Sustrato (reactivo) => Producto

§  A: Fijación especifica: se une a la apoenzima formando el complejo ES. CARACTERÍSTICAS: altamente grado de especificidad (para cada sustrato y de reacción se necesita una enzima concreta). Reversible y lenta.

El centro activo presenta una forma espacial característica en la que se acopla al sustrato.

§  B: Liberación del producto: Enzima + Producto. El cofactor lleva a cabo la reacción o los aa de reacción o catalíticos del centro activo de la apoenzima y se obtiene el producto final. CARACTERÍSTICAS: etapa rápida e irreversible.

§  El Producto se libera del centro activo. El apoenzima se libera (se une a otras moléculas de S). La coenzima puede liberarse intacta o liberarse quedando modificada.


§  Todas las reacciones metabólicas necesitan de la participación de enzimas.

Síntesis

Degradación


ENZIMAS: CINÉTICA ENZIMÁTICA

§  Al aumentar la [S] => aumenta la velocidad de la reacción. (mientras existe enzima libre)

§  Cuando la [E ]se satura por la [S] => la velocidad se mantiene constante y es máxima.

§  V máxima => Ke = [E][S]/[ES] (Para calcular la Ke , se tiene que conocer la [S] y [ES], valores que no se

pueden establecer directamente. Cuando la velocidad de la reacción es la mitad de la máxima => [E] = [ES]) => Ke =[S]=> la Ke se le denomina KM constante de Michaelis Menten)

Velocidad: V =[ P ]/ t

Gráfica Hipérbola rectangular

1 U ≡ µmol S/min ≡ µmol P/min

§  KM (Cte de Michaelis-Menten): [S] con la que la reacción alcanza la mitad de la Vmáx .

Afinidad por el S (especificidad): ↑ KM ⇒ ↓ Afinidad


§  KM (Cte de Michaelis-Menten)

Afinidad por el S (especificidad): ↑ KM ⇒ ↓ Afinidad

[ ][ ]SKSVV

mo +

⋅= max

KM = K2 + K3 K1

⇒


Tomando los inversos en los dos miembros de la ecuación => Ecuación de Lineweaver-Burk modificaron la fórmula de la Vo aplicando los valores inversos, la

gráfica se transformó en una línea recta muy útil para el estudio cinético de las enzimas.

[ ][ ]SKSVV

mo +

⋅= max

⇒

ENZIMAS: CINÉTCA ENZIMÁTICA


§  KM (Cte de Michaelis-Menten) §  Importancia

§  Km = [ S ] fisiológica ⇒ V enzimática a [ ] fisiológica §  Afinidad por el S (especificidad): ↑ KM ⇒ ↓ Afinidad

§  Km a partir de la ecuación de Vo de M-M §  Km a partir de la K1 (limitante):

E + S ES K1



Enzimas con diferente

Velocidad máxima y la misma KM.


Enzimas con la misma Vmáx y

diferente KM (Si catalizan la

misma reacción y sobre el mismo S

serán isoenzimas)



Enzimas con diferente Vmáx y

diferente KM


ENZIMAS: Factores que influyen en la velocidad

§  Concentración de sustrato

§  Concentración de enzima §  pH

§  Temperatura


§  Influencia de la concentración del SUSTRATO §  Exponencial (Hipérbole) : al aumentar la [S] => más centros activos

ocupados => la velocidad de la reacción aumenta hasta que se saturan todos los centros activos => velocidad es máxima y constante.


§  Influencia de la concentración de ENZIMA. §  Proporcional (lineal)


Inf luencia del pH. Cada enzima tiene un pH óptimo de actuación, valorar superiores o inferiores disminuyen su velocidad de reacción. Se l lega inc luso a d e s n a t u r a l i z a r l a enzima.


Intestino (jugo pancreático) Estómago (jugo gástrico)

¿ A qué se deben estas diferencias en el pH óptimo de las siguientes enzimas?


Influencia de la temperatura.

Exis te una temperatura óptima de funcionamiento de las enz imas, y va lores i n fer io res o super io res disminuyen la velocidad de reacción. Las Tª inferiores a la óptima disminuye el número de vibraciones moleculares y l a s s upe r i o r e s pueden p r o v o c a r l a desnatural ización de la enzima.

ENZIMAS: MECANISMOS PARA AUMENTAR LA EFICACIA ENZIMÁTICA

Los procesos metabólicos en los seres vivos se o r g a n i z a n e n r u t a s metabólicas, de manera que el producto de una reacción es el sustrato de la reacción siguiente. Optimizar esta compleja red de reacciones se consigue

ENZIMAS: Mecanismos para aumentar la eficacia enzimática

1. Compartimentación: es la ventaja de los organismos e u c a r i o t a s : m a y o r concentración de enzimas (al e n c o n t r a r s e e n l a s membranas biológicas )y varias reacciones diferentes simultáneamente.


2.  Complejos multienzimáticos: Agrupación de enzimas que realizan reacciones consecutivas de una misma ruta metabólica, permiten realizar el proceso con gran rapidez.

Ej. piruvato deshidrogensa-descarboxilasa :

1.  Descarboxilasa 2.  Deshidrogenasa 3.  Activación (sintasa)


3.  Isozimas: Enzimas diferentes que actúan sobre la misma reacción pero con diferente KM. Su velocidad es diferente. Se localizan en orgánulos donde se precisan una determinada velocidad.

Lactato deshidrogensa Ácido pirúvico ==> Ácido láctico

La del músculo esquelético tiene una

KM menor que la del miocardio (indica que tiene más afinidad, por lo tanto en condiciones anaeróbicas

su acción es más rápida))


4.  Reacciones en cascada: El producto de una reacción enzimática actúa como enzima de otra reacción, produciéndose un efecto m u l t i p l i c a t i vo e n l a generación de producto. Ejemplo: la coagulación sanguínea.

ENZIMAS: REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

Necesidad de regulación y modos

q  Regulación por KM

q  Activación:

Ø  cationes (Ca2+, Mg2+ ), el sustrato, etc.

q  Inhibición:

Ø  Reversible

§  I. Competitiva: ↑ Km

Ø  Irreversible

§  I. No competitiva: ↓Vmax

§  I. Acompetitiva: ↑ Km ↓Vmax

ENZIMAS: Regulación de la Actividad enzimática

q  Regulación por KM


q  ACTIVACIÓN: La enzima permanece inactiva, en reposo hasta que aparece o se une al activador correspondiente:

Ø  Cationes: elementos como el Ca++ o el Mg+

+ son importantes activadores enzimáticos.

Ø  Moléculas orgánicas, que al unirse a la enzima correspondiente activan su proceso de transformación en producto.

Ø  El propio sustrato, La enzima permanece inactiva hasta que aparece el sustrato; si no hay sustrato no es necesaria la actividad de la enzima, por tanto el sustrato activa su propia metabolización.

Nota: No confundir con un cofactor, el activador no se une al centro

activo


q  INHIBICIÓN: Sustancias que disminuyen o anulan la actividad de las enzimas.

Son variados: iones libres, moléculas orgánicas, el producto final de la reacción enzimática (feed-back o retroinhibición).

Ø Reversible: el inhibidor se une a la enzima de forma no covalente bloqueando a la enzima temporalmente, hasta que la enzima se libera del inhibidor y vuelve a funcionar normalmente

§  I. Competitiva:

q  éKm (de la E por el S)(mientras que êKm (de la E por el I )

q  Vmáx = Constante (el inhibidor no interfiere con la velocidad de ruptura del complejo ES)


Ø  Reversible:

§  I. Competitiva: El inhibidor compite con el sustrato por el área activa de la enzima (análogo metabólico, u forma espacial debe tener gran semejanza con el S) . Si el centro activo es ocupado por el S hay reacción, si es ocupado por el I no se produce, porque el S no puede acoplarse.

q  ↑ Km (aumenta la KM aparente de la E por el S)

q  Vmáx Constante


§  Inhibición competitiva: la Km aparente del sustrato aumentará en presencia del inhibidor (es decir, será precisa una [S] superior para alcanzar 1/2 vmáx). Por lo tanto, en la cinética se refleja como una disminución de la afinidad de E por S.

§  El inhibidor compite con el sustrato

§  La velocidad máxima no esta afectada

§  La KM se altera §  Se supera con el aumento

de la [S].


La Vmax permanece constante

La KM aumenta


Vmax cte ↑ Km

Ejemplo: [I1] <[I2] => § -1/ [KM] = -1 =>[KM] = 1 mM con I2 § -1/ [KM] = -2 => [KM] = 0,5 mM con I1 § -1/ [KM] = -3 =>[KM] = 0,33 mM con S (sin I)

1 mM>0,5>0,33mM

KM (aparente con I2)(menos afinidad)>KM (aparente con I1)> KM (aparente con S)

(más afinidad9 => A medida que é[I] => KM é ,aparente de la E por el S, (tiene menos afinidad

por la E)

[I1]

[I2]

Inhibición competitiva



¿Por qué es reversible?

Revierte si aumentamos la

concentración de sustrato

Se puede neutralizar si se añade una

concentración de sustrato suficiente para desplazar al inhibidor.

§ Inhibición competitiva:


Ø  Reversible:

§ I. No Competitiva: El inhibidor se une a la enzima en una zona diferente del centro activo. Esta unión modifica la conformación espacial de la enzima que disminuye su actividad.

q  ↓Vmax (no se descompone el complejo ES a la misma velocidad para liberar el producto de la reacción)


complejo ESI

La unión al INC puede permitir o no la unión del S, pero el complejo resultante, siempre es inactivo

El inhibidor no competitivo puede combinarse con la enzima libre (E) o con el complejo enzima sustrato (ES), e interfiere en la acción de ambos: E + I <===> EI ES + I <===> ESI


Inhibición no competitiva

§  La velocidad máxima se disminuye

§  La KM es normal §  No se supera con el

aumento de [S]


Ø Reversible: § I. No Competitiva: q  ↓Vmáx


§  Inhibición no competitiva:

La Vmax disminuye

La Km constante



En presencia del I =>ê la vmáx (es dec i r, no puede ser compensada su presencia por elevadas [S]) pero la Km aparente no varía (o sea, que a la misma [S] se alcanza la 1/2 vmáx correspondiente a la presencia del inhibidor). En realidad la afinidad de E por S sí ha disminuido realmente (aunque no "aparentemente").


Ejemplo: [I1] <[I2] => [KM] = cte

Vmáx disminuye a medida que aumenta la [I]

INC: ↓Vmáx Km cte

[I2]

[I1]


No revierte aunque

aumentemos la concentración de

sustrato



q  INHIBICIÓN:

Ø  I r r e v e r s i b l e : s o n compuestos que se unen i r r e v e r s i b l e m e n t e a determinados grupos del centro activo y anulan su capacidad catalítica.Ej: venenos y toxinas

§  I. Acompetitiva: éKM êVmax

Siempre se forma

el complejo ESI,

pero inactivo


Inhibición irreversible

El I no se combina con la E libre. Se combina con el complejo enzima-sustrato => forma el complejo (E-S-I), el cual no se transforma en el producto habitual de la reacción:

ES + I <===> ESI


¨  Inhibición Acompetitiva: con un aumento de I aumenta la KM aparente en la misma proporción que la vmáx disminuye (como el I se une al complejo ES, su presencia se manifiesta también a elevadas [S], por lo que disminuye vmáx).

¿Por qué es irreversible? No revierte aunque

aumentemos la concentración de

sustrato


§  Inhibición Acompetitiva: aumenta la Km y Vmax, pero el cociente Km/Vmax no se altera.


¨  Inhibición Acompetitiva: ¿Por qué es irreversible?

No revierte aunque

aumentemos la concentración

de sustrato


q  Inhibición


IC: Vmáx cte ↑ KM

INC: ↓Vmáx KM cte

IA: ↓Vmáx ↑ KM

q  Inhibición

ENZIMAS: NOMENCLATURA

§  Se conocen ± 2.000 enzimas

§  Para nombrarlas: §  Término que alude al sustrato y al tipo de reacción

catalizada §  Sufijo –ASA

§  En ocasiones no se usa esta denominación, sino la antigua, sobre todo en las enzimas digestivas (ej. Pepsina, tripsina)

1. NOMENCLATURA ANTIGUA: SUFIJO -asa •  Nombre de la fuente u origen del enzima: Pancreasa •  Nombre del sustrato: Proteasa •  Tipo de reacción catalizada: Hidrolasa

2. NOMENCLATURA ACTUAL:

Enzyme Commission [E.C.] de la IUBMB

•  Clasificación de enzimas (6 clases)

•  Asignación de código E.C.: 1.1.1.1 •  Nombre sistemático:

Sustrato-coenzima-Tipo de Reacción -asa Etanol NAD+ Oxidorreductasa

ENZIMAS: CLASIFICACIÓN

§  Según el tipo de r e a c c i ó n q u e catalizan: §  Oxidorreductasas §  Transferasas §  Hidrolasas §  Liasas §  Isomerasas §  Ligasas o sintasas

CLASE TIPO DE REACCIÓN CATALIZADA 1. OXIDO-REDUCTASAS Transferencia de electrones 20 subclases Sred + S’ox ↔ Sox + S’red 2. TRANSFERASAS Transferencia de grupos 9 subclases S-grupo + S’ ↔ S’-grupo + S 3. HIDROLASAS Rotura hidrolítica de enlaces 11 subclases A-B + H2O ↔ A-H + B-OH 4. LIASAS Rotura de enlaces A-B → A+B 7 subclases Salida de grupos CX-CY → C=C + X-Y

Adición a dobles enlaces C=C + XY → CX-CY 5. ISOMERASAS Cambios internos 6 subclases Transferencias internas de grupos 6. LIGASAS Formación de enlaces mediante reacciones de 5 subclases condensación con gasto de energía (ATP)

Clasificación de los Enzimas

International Union of Biochemistry and Molecular Biology [IUBMB]

Esta gráfica representa la variación de la velocidad de reacción frente a la concentración del sustrato; ¿A qué se debe que la curva alcance una meseta y la velocidad no sigua aumentando para mayores concentraciones de sustrato

Se alcanza la concentración saturante de sustrato donde todas las enzimas están formando complejos ES

TEST DE REPASO

A) Explica como calcularías el valor de Km para una enzima frente a un sustrato, si conoces la velocidad de reacción para distintas concentraciones de sustrato. B) ¿Qué efecto tendría sobre la Km la presencia de un inhibidor enzimático reversible? Razona la respuesta

A) Graficamente B) I. competitiva

Km Km´

TEST DE REPASO

Dibuja la estructura terciaria de una enzima unida a su sustrato, sobre este dibujo indica lo siguiente: A. ¿Dónde actuaría un inhibidor competitivo? En el centro activo, es un análogo metabólico A. ¿Dónde actuaría un inhibidor no competitivo? En región diferente al c. activo A. ¿Cuál de los dos tiene un efecto reversible? El I. competitivo A. ¿cómo conseguirías revertir el proceso inhibitorio? Razona las respuestas. Añadiendo más sustrato, hasta la V max. (saturación).

E S

Ic

Inc Centro activo

Define el concepto de cofactor enzimático Grupo molecular no proteico que complementa al enzima ( a nivel del c. activo) ¿Qué papel juega el cofactor en el proceso catalítico? § Aporta g. funcionales al c. activo: § Interviene directamente en la catálisis , § Une ES, § Moldea definitivamente el E.U Cita algún ejemplo de cofactor enzimático: §  FAD, NAD+, cationes, grupo prostético, etc. Define los siguientes conceptos referidos a enzimas: Km: Concentración de sustrato necesaria para alcanzar la mitad de la velocidad mázima de un proceso enzimático. Catálisis: Disminución de la energía de activación por la acción de un catalizador (3 etapas) con el fin de aumentar la velocidad. Velocidad del proceso enzimático: V = [ P ] / tiempo, en moles / L / minuto.

TEST DE REPASO

Un enzima ha perdido eficiencia catalítica en la transformación de un sustrato “S” en un producto “P” al estar sometida aquella a la a c c i ó n d e u n i n h i b i d o r c o m p e t i t i v o , b a j o e s t a s circunstancias ¿de qué forma se verían afectadas la Vmax y la Km d e l a e n z i m a ? ¿ c ó m o solucionarías el problema?. Razona tu respuesta. ↑Km ⇒ ↓la afinidad por el S. La Vmax. No varía Podemos rever t i r e l proceso añadiendo sustrato

TEST DE REPASO

Una determinada concentración de enzima cataliza la conversión de un sustrato S en un producto P a una velocidad máxima de 3 µ M/min, en estas condiciones de ensayo ¿qué incremento de valor tendrá la Vmax del proceso si duplicamos la concentración del sustrato? Razona la respuesta. Ninguno ya que todo el enzima estará formando complejos ES (saturación) y se habrá alcanzado la V max. A un pH 7.5 una determinada enzima transforma, con rendimiento óptimo, una determinada concentración de sustrato “S” en un producto “P”. Si modificamos el pH hasta un valor de 6.4 ¿qué le ocurriría a la velocidad del proceso? ¿qué le ocurriría al centro activo en estas condiciones de reacción? Razona la respuesta: a) la V disminuye. b) la geometría del c. activo varía ⇒ se dificulta la interacción específica con el S. Si el cambio de pH fuera MAYOR ⇒ desnaturalización del enzima ⇒ V = 0 ( enz. No funcional)

TEST DE REPASO

TEST DE REPASO

Cuando se representa la cinética de catálisis enzimática de una enzima frente a un sustrato, en diferentes condiciones de pH y la misma Tª de reacción, se obtiene el resultado de la figura . Comenta el resultado obtenido y razona el comportamiento de la enzima en el ensayo teniendo en cuenta los criterios estructurales. pH 7,3 ⇒ máxima V (probablemente pH óptimo), pH 6 ⇒ menor V. pH 5: V mínima, comienza la desnaturalización. A medida que aumenta el pH el enzima sufre cambios conformacionales que afectan al c. activo disminuyendo la velocidad. Si el cambio es extremo ⇒ desnaturalización y V= 0.

TEST DE REPASO

TEST DE REPASO

E n l a f i g u r a s e representa la cinética d e d e t e r m i n a d o proceso enzimático. I n d i c a e l t i p o d e i n h i b i c i ó n y caracter ís t icas de l proceso.

En la figura se representa la cinética de determinado proceso enzimático. Si en un ensayo aparte se reproduce el mismo ensayo pero introduciendo a) un IC b) un INC c) Un I A. ¿Cómo sería e cada caso la gráfica. Representa la gráfica indicando en cada caso la Vmax del ensayo

a) ICompetitiva b) I no Competitiva c) I Acompetitiva

IC: Vmax cte ↑ Km

INC: ↓Vmax Km cte

IA: ↓Vmax ↑ Km

El sustrato S es transformado por tres enzimas diferentes en un mismo producto P. Indica en cada caso: el tipo de enzima, la Km y la Vmax. Indica además que enzima tiene mayor afinidad por el sustrato.

E1: normal E2: Alostérica E3: Alostérica

E1: Vmax 10 E2: Vmax 10 E3: Vmaz 2

E1: Km 1,4 E2: Km 3 E3: Km 1,4

E1 = E3 > E2 Afinidad

En un cultivo de bacterias, la velocidad de reacción de un enzima E fue de 20 µg/min para una concentración de sustrato de 3 mM. Si la concentración de sustrato es igual o superior a 7 mM, la velocidad no supera los 40 µg/min. Al añadir una cierta cantidad de inhibidor competitivo, la velocidad de la reacción fue de 20 µg/min para una concentración de sustrato de 8 mM. Calcúlese la Km, la Vmax y la Km´. a) Vmax: Si para una [S] ≥ 7 mM la velocidad es 40 µg/min, la Vmax=40 µg/min b) Km: ½ Vmax será 20 µg/min, como esta velocidad se consigue con una [S]

= 3 mM, la Km = 3 mM Otra forma es utilizando la ecuación de Michaelis:

Km +3 = 120 / 20 Km = 6 – 3 = 3 mM/L

c) Como es un inhibidor competitivo Vmax = Vmax´= 40 µg/min y ½ Vmax´= 20 µg/min. Esta

velocidad se alcanza con una [S] de 8 mM en presencia de inhibidor, por lo tanto Km´= 8 mM.

Vo = Vmax [S] / Km + [S] 20 = 40 x 3 / Km + 3

TEST DE REPASO

• Elabora un texto coherente de no más de 10 líneas en el que figuren las siguientes palabras: enzima, proteína, sustrato, centro activo, velocidad de reacción.

Las enzimas, en su mayoría, son proteínas globulares que basan su funcionalidad en la interacción específica a nivel geométrico con otra sustancia llamada sustrato. Dicho sustrato o reactivos del proceso químico se unen específicamente a una región del enzima llamado centro activo. Esta interacción tiene como consecuencia la disminución de la energía de activación necesaria para el proceso, lo que se traduce en un aumento de la velocidad de reacción sin necesidad de recurrir a un aumento de la Tª.

TEST DE REPASO

§  Biología. 2ºBachillerato. SANZ ESTEBAN, Miguel. SERRANO BARRERO, Susana. TORRALBA REDONDO. Begoña. Editorial Oxford.

§  Pachi SanMillan. I.E.S. Muriedas. §  http://www.bioquimicaqui11601.ucv.cl/unidades/hdec/HdeC2.html §  http://cienciastella.com §  HTTP://DEPARTAMENTOBIOLOGIAGEOLOGIAIESMURIEDAS.WORDPRESS.COM/

2O-BACHILLERATO/BIOLOGIA-2/ §  http://docentes.educacion.navarra.es/~metayosa/bach2/2biometabo2.html §  http://www.educa.madrid.org/web/cc.nsdelasabiduria.madrid/Ejercicios/2b/

Biologia/Enzimas/enzimas.htm §  http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/ §  http://www.geocities.ws/batxillerat_biologia/glucids.htm §  http://www.juntadeandalucia.es/averroes/recursos_informaticos/concurso2001/

accesit_4 §  http://temabiomoleculas.blogspot.com.es/ §  http://tertuliadeamigos.webcindario.com/biocou04.html

BIBIOGRAFÍA Y PÁGINAS WEB

biología. 2º bachillerato. ies santa clara. · enzimas cofactor " inorgánicos:...

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