Responde: Verdadero (V) o Falso (F)

Respuestas

Las enzimas aumentan la velocidad de reacción disminuyendo la energía de activación

Las enzimas son siempre proteínas y nunca requieren componentes adicionales no proteicos

Durante la reacción enzimática nunca se producen cambios estructurales en la enzima

Moléculas con estructura similar a la del estado de transición son buenos inhibidores no competitivos

Las enzimas sólo son específicas frente a moléculas quirales. Esta propiedad se conoce como estereoespecificidad

Un enzima puede cambiar la constante de equilibrio de una reacción, puesto que varía las constantes cinéticas K1 y K-1

Las enzimas permiten la realización de reacciones químicas de forma rápida y en condiciones no extremas

La velocidad de una reacción enzimática es independiente de la concentración de enzima

La ecuación de Michaelis-Menten no es válida cuando la concentración de producto es elevada

En el estado estacionario las concentraciones de S, E y ES pueden considerarse constantes

La constante de Michaelis (KM) es siempre igual a la constante de disociación del comoplejo Enzima-Suatrato (Ks)

KM es igual a la velocidad de reacción enzimática para la cual [s]=Vmax/2

Tanto KM como Kcat pueden depender del pH

La velocidad de las reacciones enzimáticas siempre aumenta con la temperatura

KM y Vmax pueden medirse experimentalmente y son características de cada enzima, pero no de cada sustrato

KM y Vmax son características de cada enzima y de cada sustrato

La inhibición y la activación enzimáticas pueden constituir mecanismos de regulación

Las modificaciones covalentes son siempre reversibles y consisten en la adición de grupos químicos

Los zimógenos o proenzimas son activados a través de modificaciones irreversibles que son siempre catalizadas por otras enzimas

El paso limitante de un conjunto de reacciones sucesivas es siempre el mas rápido

La mayoría de las reacciones que ocurren en los sistemas vivos son favorables desde el punto de vista termodinámico.a) ¿Porqué entonces son necesarias las enzimas?

Muchas de las reacciones bioquímicas, a pesar de ser favorables termodinámicamente ocurrirían muy lentamente en las condiciones no extremas en que se desarrolla la vida. Las enzimas catalizan estas reacciones y posibilitan que ocurran de forma eficiente en la escala de tiempos acorde con las funciones en que se encuentran implicadas y en condiciones suaves. Por otro lado, si las reacciones bioquímicas ocurrieran sin más, por el solo hecho de ser termodinámicamente posibles, serian difícilmente controlables. La intervención de las enzimas posibilita que las reacciones bioquímicas se lleven a cabo en el lugar y el momento necesario, de forma regulada y de acuerdo con las necesidades del metabolismo celular en su conjunto.

b) Algunas reacciones no son favorables termodinámicamente y sin embargo ocurren ¿Es suficiente la implicación de una enzima para que esto sea posible?

Las reacciones bioquímicas termodinámicamente desfavorables o endergónicas (con G > 0), además de ser catalizadas ezimáticamente necesitan acoplarse (ocurrir de forma simultánea) a otras reacciones termodiniámicamente favorables, o exergónicas, es decir, cuyo G sea negativo y suficientemente grande como para compensar el valor de G positivo de la reacción principal desfavorable. Estas reacciones se llaman reacciones acopladas, y normalmente implican la rotura de enlaces ricos en energía como son los enlaces fosfoester o fosfoanhidro de compuestos fosforilados, como el ATP o derivados fosforilados de azucares. Las reacciones acopladas son bastante comunes en las rutas metabólicas y generalmente implican la transferencia de grupos fosforilo. (ver como ejemplo la reacción de síntesis de glucosa-6-fosfato a partir de glucosa y ATP, paso inicial del metabolismo de la glucosa).

Una enzima puede utilizar dos sustratos A y B. La KM para el sustrato A es 5 mM mientras que para el sustrato B es 10 mM. Sin embrago el número de recambio es idéntico para los dos sustratosa) ¿Por cuál de los dos sustratos mostrará mayor especificidad?

En un sentido estricto, la especificidad intrínseca depende del valor de la Ks, y por lo tanto de la KM (recordad que ambas están relacionadas). Por ello en principio la enzima tendrá mayor especificidad por aquel sustrato cuya KM sea menor, es decir, por el sustrato A. Sin embargo, para saber cuál de los dos sustratos seria catalizado preferentemente en el caso de que ambos se encuentren presentes en la misma disolución junto a la enzima, hemos de tener en cuenta también a kcat. Para un sustrato determinado, la eficiencia catalítica depende de la fracción kcat / KM. En el caso que se nos plantea, el numero de recambio, y por lo tanto la kcattiene el mismo valor para ambos sustratos. Por lo tanto, en este caso la enzima mostrará mayor tendencia a transformar aquel sustrato cuya KM sea menor, es decir el sustrato A.

b) Si ambos sustratos se encuentran a la misma concentración ¿Cuál es la relación entre las velocidades de catálisis de los sustratos A y B?

; cuando [S] << KM , entonces ,  donde S es el sustrato, es decir, A o B.

kcat, A = kcat, B = kcat

KM,A = 5 mM, KM,B = 10 mM

[A] = [B] = [S]; teniendo en cuenta lo que decíamos al principio, consideramos el caso en que [S] es muy pequeño. Por lo tanto:

Se han obtenido los siguientes parámetros cinéticos para una enzima salvaje (no mutada) y para un mutante de ésta:

Enzima Vmax KM

Salvaje 100 μM/min 10 mM

Mutante 1 μM/min 0.1 mM

a) ¿Qué enzima tiene mayor afinidad por el sustrato?

Tiene mayor afinidad por el sustrato la enzima mutante, puesto que su KM es menor.

b) ¿Cuál es la velocidad inicial de la reacción catalizada por la enzima salvaje a una concentración de sustrato igual a 10 mM

Date cuenta de que la respuesta podría haber sido aún mas sencilla: Puesto que [S] = 10 mM = KM, la correspondiente v0 es igual a ½ Vmax, por definición.

c) Representa gráficamente V0 en función de [S] y 1/V0 en función de 1/[S] para ambas enzimas. Indica en cada una de las gráficas los parámetros cinéticos.

Las rectas correspondientes son:- para la enzima salvaje: 1/V0 = 0.01 + 0.1(1/[S])- para la enzima mutante: 1/V0 = 1 + 0.1(1/[S])Observa que ambas rectas tienen la misma pendiente

Imagina que estas investigando el efecto de distintas sustancias sobre la actividad de enzima Alcohol Deshidrogenasa y obtienes los siguientes datos de actividad enzimáyica:

[Etanol] (mM) V0 (mM/min) V0 (mM/min) en presencia de la sustancia A

V0 (mM/min) en presencia de la sustancia B

0.1 14 2 5

0.5 50 7 8

1 65 10 30

2 72 12 45

[Etanol] (mM) V0 (mM/min) V0 (mM/min) en presencia de la sustancia A

V0 (mM/min) en presencia de la sustancia B

4 80 14 62

8 85 15 75

32 90 16 90

a) Representa en una misma gráfica V0 frente a [S] para la enzima Alcohol Deshidrogenasa en ausencia y en presencia de las sustancias A y B

b) Construye una representación de dobles inversos para los tres casos en una misma gráfica.

Las rectas correspondientes (ver ecuación de dobles inversos en la cuestión 3,c) son:- para la enzima sola:

- en presencia de A:

- para en presencia de B:

c) Determina Vmax y KM para la Alcohol Deshidrogenasa.

A partir de la representación lineal de dobles inversos pueden determinarse de forma precisa Vmax y KM. (ver cuestión 3,c):

Para la enzima sola:- Vmax = 1/0.01 = 100 mM/min- kM = 0.006 x Vmax = 0.006 x 100 = 0.6 mM

Para la enzima en presencia del agente A:- Vmax = 1/0.06 = 16.7 mM/min- kM = 0.044 x Vmax = 0.044 x 16.7 = 0.73 mM

Para el enzima mas el agente B: - Vmax = 1/0.013 = 77 mM/min- kM = 0.019 x Vmax = 0.019 x 77 = 1.46 mM

d) A partir de las representaciones gráficas cómo calificarías a las sustancias A y B en cuanto a su efecto sobre la actividad de la Alcohol Deshidrogenasa.

La sustancia B afecta poco el valor de la Vmax (las rectas de la representación de dobles inversos prácticamente se cruzan en el eje y). Sin embargo KM crece mucho en presencia de B con respecto a la enzima sola. Por lo tanto B se comporta como un inhibidor competitivo.

Sin embargo, A afecta poco a la KM (solo aumenta ligeramente con respecto a la enzima sola; las rectas casi se cruzan en el eje x). En cuanto a la Vmax, A disminuye su valor muy significativamente. Por lo tanto A es un inhibidor no competitivo.

NOTA: Observa que la KM y la Vmax en presencia de los inhibidores A y B son valores “aparentes”.