E.A.P. CIENCIAS BIOLOGICAS

CURSO DE FISICOQUIMICA

INTEGRANTES: CODIGO:

ALVAREZ HUAYTA, NATALY NOELYA 12100071

CARDICH SALAZAR, SOPHIA DEL CARMEN 12100074

DE LA CRUZ CANCHARI, ROXANA 12100048

PEA RAMOS, KEVIN ARNOLD 12100015

INGA ORTIZ, CELES ISABO 12100095

NOMBRE DEL PROFESOR:

FIGUEROA TAUQUINO, ANIBAL

2013

CINTICA

ENZIMTICA

NDICE

INTRODUCCIN ............................................................................................................................................ 1

RESUMEN ........................................................................................................................................................ 2

CINTICA ENZIMTICA .............................................................................................................................. 3

I. Modelo cintico de Michaelis-Menten: ....................................................................... 5

II. Grafica de Michaelis-Menten v como funcin de [S] .................................................... 8

III. Grfica de Dobles Recprocos o de Lineweaver-Burk ................................................... 8

IV. La quimiotripsina: un caso pertinente ...................................................................... 10

V. Sistemas de Sustratos Mltiples ............................................................................... 13

VI. Inhibidores enzimticos ........................................................................................... 17

VII. Interacciones alostricas .......................................................................................... 22

VIII. Efecto del pH y la temperatura sobre la cintica enzimtica: ..................................... 29

CONCLUSIONES .......................................................................................................................................... 33

BIBLIOGRAFA ........................................................................................................................................... 34

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INTRODUCCIN

Uno de los estudios ms fascinantes de la cintica qumica es la investigacin de la catlisis enzimtica. Un catalizador es una sustancia que acelera la velocidad de una reaccin ; vuelve a su estado original una vez que el reactivo se ha convertido en producto. Aun cuando los mecanismos de la reaccin catalizada difieren entre s, poseen una caracterstica comn el abatimiento de la energa de activacin. Por lo general, una reaccin catalizada por enzimas se caracteriza por un gran incremento en la velocidad (del orden de 106 a 10 12) y una alta especificad. Por especificad se entiende que la molcula de enzima es capaz de catalizar en forma selectiva a ciertos reactivos , llamados sustratos , en tanto que discrimina ala dems molculas. A partir del trabajo de Summer sobre la ureasa (una enzima que cataliza la descomposicin de la urea en amoniaco y bixido de carbono) en 1926, ahora se sabe bien que todas las enzimas son molculas de protenas. A pesar de la gran cantidad de tiempo que los qumicos y bilogos han dedicado a la catlisis enzimtica, se conoce relativamente poco a cerca de los mecanismos detallados que estn involucrados. Por lo comn una enzima tiene uno o ms sitios activos donde tienen lugar las reacciones con los sustratos. Un sitio activo puede contener unos cuantos residuos de aminocidos; el resto de la molcula de protena se requiere para mantener la integridad del retculo. En la dcada de 1890, Fisher propuso que la especificidad enzimtica puede explicarse en trminos de una teora de llave-cerradura. Considero que e l sitio activo posee una estructura rgida, semejante ala de una cerradura. En consecuencia la molcula de sustrato debera tener la estructura complementaria y su funcin sera la de la llave. Para aclarar algunos aspectos, esta teora ha sufrido modificaciones a fin de tomar en cuenta la flexibilidad de las protenas en solucin y explicar el fenmeno de cooperatividad. En este informe se presenta el tratamiento matemtico bsico de la cintica enzimtica y se estudian los temas de inhibicin enzimtica y se estudian los temas de inhibicin enzimtica, alosteria y efecto del pH sobre la cintica enzimtica.

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RESUMEN

La presente monografa tiene como objetivo fundamental ahondar en el estudio de la cintica enzimtica , tema de vital importancia ya que este estudio permite conocer la velocidad de las reacciones qumicas que son catalizadas por las enzimas y el conocimiento de estas propiedades hace posible hipotetizar acerca del comportamiento de una enzima en el ambiente celular y predecir cmo responder frente a un cambio de esas condiciones. En la primera parte de este trabajo se desarrolla la cintica enzimtica de Michaelis-Menten, cientficos que propusieron una ecuacin que lleva sus nombres que describe como vara la velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas de acuerdo a la concentracin de sustrato y bajo algunas condiciones que deben ser mantenidas durante la reaccin para que la cintica enzimtica responda a esta propuesta. En la segunda parte tocamos la parte de los sustratos mltiples donde ya no solo consideramos la catlisis enzimtica que involucra a un solo sustrato sino tambin en donde participan dos o ms sustratos en las uniones, uno de ellos es de la manera secuencial el cual consiste en la unin previa de los sustratos con la enzima y se reconocen dos tipos , el ordenado y el aleatorio , los cuales se diferencian en la forma en cmo ingresan los sustratos y salida los productos mientras que el primero ingresan y salen respectivamente guardando un orden debido, el segundo no se tiene es todo lo ingresan sustratos de manera aleatoria y salen de la misma forma . Otro caso es el de Ping pong el cual consiste en ingresar un sustrato y expulsar un producto. Despus los inhibidores enzimticos que son molculas que se unen a enzimas y disminuyen su actividad. La unin de un inhibidor puede detener al sustrato de entrar al sitio activo de la enzima y/u obstaculizar que la enzima catalice su reaccin. La unin del inhibidor puede ser reversible o irreversible. Los inhibidores irreversibles usualmente reaccionan con la enzima y cambian su estructura qumica. En cambio, los inhibidores reversibles se unen a la enzima de forma no covalente y diferentes tipos de inhibiciones son producidas dependiendo de si el inhibidor se une a la enzima compitiendo con el sustrato por el acceso al sitio activo, si el sustrato y el inhibidor no compiten por un sitio de enlace o si se forma un complejo enzima-sustrato-inhibidor. La mayora de los enzimas presentan un pH ptimo para el cual su actividad es mxima, por encima o por debajo de ese pH la actividad disminuye bruscamente, este efecto se debe a que, al ser los enzimas de naturaleza proteica, al igual que otras protenas, se desnaturalizan y pierden su actividad si el pH vara ms all de unos lmites estrechos. PH es lo que se desarrolla en la cuarta parte de esta monografa. En la mayor parte de los casos el pH ptimo est prximo a la neutralidad, pero existen enzimas con pH ptimo muy diverso segn sea el pH del medio en el que habitualmente actan (los enzimas proteolticos del jugo gstrico tienen pHs ptimos prximos a 2 ya que este es el pH de dicho jugo). Finalmente desarrollamos el tema de modelo alostrico, este modelo es para un tipo de enzimas, las cuales no interactan de forma igual a las dems, que no siguen la ecuacin planteada por Michaelis-Menten; estas son las enzimas alostricas. Gracias al comportamiento cooperativo, permiten que la interaccin sustrato-enzima, se desarrolle con mayor eficacia, como en la hemoglobina con la unin al oxgeno. La cooperatividad, puede ser positiva, cuando tiene como efector a un activador o negativa cuando el efector es un inhibidor; donde su curva ya no hiperblica, sino sigmoidea, hace que se desplace de acuerdo si el efector es inhibidor (a la derecha) o si es activador (izquierda). La cooperatividad ha sido mejor explicada por dos modelos, una aleatoria a la otra; estos son, el modelo alostrico y el modelo del ajuste inducido.

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CINTICA ENZIMTICA

La cintica enzimtica estudia la velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas. Estos estudios proporcionan informacin directa acerca del mecanismo de la reaccin cataltica y de la especificidad del enzima. La medida se realiza siempre en las condiciones ptimas de pH, temperatura, presencia de cofactores, etc. Y se utilizan concentraciones saturantes de sustrato. En estas condiciones, la velocidad de reaccin observada es la velocidad mxima (Vmax). La velocidad puede determinarse bien midiendo la aparicin de los productos o la desaparicin de los reactivos. Velocidad inicial

Un esquema general para una reaccin simple catalizada por enzima, la cual convierte un sustrato en un producto es:

E+S ES E+P

Este esquema cintico se simplifica cuando la reaccin procede en condiciones de velocidad inicial, esto es al principio de la reaccin, [S] = 100% mientras que [P] = 0%. Mientras permanezca muy bajo, la velocidad de la reaccin reversa es despreciable y el esquema anterior se simplifica a:

E+S ES E+P

El ensayo de una enzima en condiciones de velocidad inicial, es por lo tanto, una consideracin importante en el diseo de experimentos para el ensayo de enzimas. Al seguir la velocidad de aparicin de producto o de desaparicin del sustrato en funcin del tiempo se obtiene la llamada curva de avance de la reaccin, o simplemente, la cintica de la reaccin. A medida que la reaccin transcurre, la velocidad de acumulacin del producto va disminuyendo porque se va consumiendo el sustrato de la reaccin. Para evitar esta complicacin se procede a medir la velocidad inicial de la reaccin (v0). La velocidad inicial de la reaccin es igual a la pendiente de la curva de avance a tiempo cero. De esta forma, la medida de v0 se realiza antes de que se consuma el 10% del total del sustrato, de forma que pueda considerarse la [S] como esencialmente constante a lo largo del experimento. Adems, en estas condiciones no es necesario considerar la reaccin inversa, ya que la cantidad de producto formada es tan pequea que la reaccin inversa apenas ocurre. De esta forma se simplifican enormemente las ecuaciones de velocidad. Para estudiar la cintica enzimtica se mide el efecto de la concentracin inicial de sustrato sobre la velocidad inicial de la reaccin, manteniendo la cantidad de enzima constante.

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Si representamos v0 frente a [S]0 obtenemos una grfica como la de la Figura de la derecha. Cuando [S]0 es pequea, la velocidad inicial es directamente proporcional a la concentracin de sustrato, y por tanto, la reaccin es de primer orden. A altas [S]0, el enzima se encuentra saturada por el sustrato, y la velocidad ya no depende de [S]0. En este punto, la reaccin es de orden cero y la velocidad es mxima (Vmax). Enzimas como catalizadores

Las enzimas aumentan las velocidades de las reacciones qumicas sin ser alteradas en el proceso de conversin de reactivos a productos

Esta conducta define, precisamente, a un catalizador

Las enzimas aumentan las velocidades de reaccin disminuyendo la cantidad de energa requerida para formar un complejo reactivo, activado, competente para formar productos

Esto ocurre por medio de la formacin de un complejo entre la enzima y el sustrato (ES)

Constantes de velocidad

. (1)

. (2)

La velocidad a la cual ocurre la reaccin (1) es consecuencia de lo siguiente:

El nmero posible de choques entre S y E, que es directamente proporcional al producto de sus concentraciones [S][E]

El nmero de choques por un tiempo determinado capaces de producir reaccin, el cual ser proporcional al nmero de choques posibles

As pues, la velocidad de la reaccin ser proporcional a [S][E]: Velocidad 1 (v1) = k1 [S][E] En donde k1 es la constante de velocidad

La velocidad a la cual ocurre la inversa de la reaccin (1) puede deducirse del

siguiente modo:

Una determinada cantidad de E liberar cierta cantidad de S durante el tiempo en que la reaccin progresa

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La velocidad de la reaccin inversa ser entonces directamente proporcional a ES:

Velocidad 2 (v2) = k2 [ES] En donde k2 es la constante de velocidad

La velocidad a la cual ocurre la reaccin (2) puede deducirse del siguiente modo:

Una determinada cantidad de E1 producir cierta cantidad de P durante un tiempo definido de la reaccin La velocidad de produccin de P ser entonces directamente proporcional a [E1]

Velocidad 3 (v3) = k3 [ES] En donde k2 es la constante de velocidad

I. Modelo cintico de Michaelis-Menten:

Los estudios sistemticos del efecto de la concentracin inicial del sustrato sobre la actividad enzimtica comenzaron a realizarse a finales del siglo XIX. Ya en 1882 se introdujo el concepto del complejo enzima-sustrato como intermediario del proceso de catlisis enzimtica. En 1913, Leonor Michaelis y Maud Menten desarrollaron esta teora y propusieron una ecuacin de velocidad que explica el comportamiento cintico de las enzimas. El modelo de Michaelis Menten, permite conocer la velocidad a la que se lleva a cabo una reaccin mediante la siguiente ecuacin:

Condiciones para la cintica de tipo Michaelis-Menten:

Para que la cintica enzimtica responda a lo propuesto por Michaelis-Menten, algunas condiciones, deben ser mantenidas durante la reaccin:

La Temperatura, la fuerza inica, el pH, y otras constantes fsicas que puedan afectar la velocidad de la reaccin deben permanecer constantes.

La enzima debe permanecer sin ninguna modificacin, ni en su estructura, ni en su concentracin, durante todo el tiempo que dure la determinacin de la reaccin.

Cada molcula de enzima debe actuar en una molcula de sustrato en cada ocasin.

Ecuacin de Michaelis-Menten

La ecuacin de Michaelis-Menten describe como vara la velocidad de las reacciones

catalizadas por enzimas de acuerdo a la concentracin de sustrato.

Para utilizar la ecuacin de Michaelis-Menten deben asumirse diferentes cosas:

Las concentraciones relativas de E y S: La concentracin de sustrato ([S]) es

mucho mayor que la concentracin de enzima ([E]), de manera que la proporcin

de sustrato fijo a la enzima es siempre relativamente pequea.

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La reaccin esta en equilibrio: [ES] no cambia durante el tiempo (la reaccin se

asume en equilibrio de flujos), es decir, la velocidad de formacin de ES es igual a

la velocidad de su transformacin en E + S y en E + P).

Velocidad Inicial: Deben usarse velocidades iniciales (vo). Esto significa que la

velocidad de la reaccin debe determinarse tan pronto como el sustrato y la

enzima son mezclados. En dicho tiempo, la concentracin de productos es

despreciable y, por lo tanto, la reaccin inversa de productos a sustratos puede ser

ignorada.

Para explicar la relacin observada entre la velocidad inicial (v0) y la concentracin inicial

de sustrato ([S]0) Michaelis y Menten propusieron que las reacciones catalizadas

enzimticamente ocurren en dos etapas:

Primera etapa, se forma el complejo enzima-sustrato.

Segunda etapa, el complejo enzima-sustrato se transforma en el producto,

liberando el enzima.

En este esquema, k1, k2 y k3 son las constantes cinticas individuales de cada proceso y

tambin reciben el nombre de constantes microscpicas de velocidad. Segn esto,

podemos afirmar que:

v1 = k1 [E] [S]

v2 = k2 [ES]

v3 = k3 [ES]

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unido al sustrato (ES), de forma

que la concentracin total de enzima, [ET], (que es constante a lo largo de la reaccin)

es: [ET] = [E] + [ES]

Como [E] = [ET] - [ES], resulta que:

v1= k1 [S] [ET] - k1 [S] [ES]

Este modelo cintico adopta la hiptesis del

estado estacionario, segn la cual la

concentracin del complejo enzima-sustrato es

pequea y constante a lo largo de la reaccin

(Figura de la derecha). Por tanto, la velocidad

de formacin del complejo enzima-sustrato

(v1) es igual a la de su disociacin (v2+ v3):

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v1 = v2 + v3

Adems, como [ES] es constante, la velocidad de formacin de los productos es

constante:

v = v3 = k3 [ES] = constante.

Como v1=v2+v3, podemos decir que:

k1 [S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES]

Despejando [ES], queda que:

Siendo:

En donde la expresin (k2+k3)/k1 se ha sustituido por KM, o constante de Michaelis-

Menten.

Por lo tanto, en el estado estacionario, la velocidad de formacin del producto es:

Para cualquier reaccin enzimtica, [ET], k3 y KM son constantes. Vamos a considerar

dos casos extremos:

1. A concentraciones de sustrato pequeas ([S] > KM), v = k3 [ET]. La velocidad

de reaccin es independiente de la concentracin del sustrato, y por tanto, la

reaccin es un proceso cintico de orden cero. Adems, tanto k3 como [ET] son

constantes, y nos permite definir un nuevo parmetro, la velocidad mxima de la

reaccin (Vmax): Vmax = k3 [ET], que es la velocidad que se alcanzara cuando

todo el enzima disponible se encuentra unido al sustrato.

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Si introducimos el parmetro Vmax= k3 [ET] en la ecuacin general de la velocidad,

obtenemos la expresin ms conocida de la ecuacin de Michaelis-Menten:

V =

II. Grafica de Michaelis-Menten v como funcin de [S]

A valores bajos de [S], la velocidad inicial, Vi, aumenta casi linealmente al

aumentar [S].

Pero segn [S] aumenta, el incremento en Vi disminuye (formando una hiprbola

rectangular). La asntota de esta curva representa la velocidad mxima de la

reaccin, designada Vmax.

KM es la concentracin de sustrato

para la cual la velocidad de reaccin

es la mitad de la velocidad mxima.

En efecto, si KM = [S], la ecuacin de

Michaelis-Menten se reduce a:

V = Vmax/2.

El valor de KM da idea de la afinidad

del enzima por el sustrato: A menor

KM, mayor afinidad del enzima por el

sustrato, y a mayor KM, menor

afinidad.

La mayora de las enzimas muestran cintica del tipo de Michaelis-Menten, en la cual la

grfica de la velocidad inicial (vo) contra la concentracin de sustrato ([S]), es de tipo

hiperblico.

III. Grfica de Dobles Recprocos o de Lineweaver-Burk

En la prctica la determinacin de la constante de Michaelis-Menten (Km) y de la

velocidad mxima a partir de una grfica hiperblica no nos proporciona un valor

suficientemente preciso.

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Por esta razn, Lineweaver y Burk decidieron cambiar la ecuacin de Michaelis-Menten

tomando los valores recprocos de la V y la [S] generando una grfica de dobles

recprocos.

Esto proporciona una grfica lineal del recproco de la velocidad contra el recproco de la

concentracin de sustrato, que nos proporciona los valores exactos de la Km en el

intercepto de la lnea en el eje de las abscisas y el valor exacto de la velocidad mxima

(Vmax) en el intercepto del eje de las ordenadas.

La Ecuacin de Michaelis-Menten:

Puede ser simplemente transformada tomando los inversos de ambos miembros, lo cual

nos proporcionar:

Separando los componentes del numerador en el segundo miembro de esta ecuacin,

nos da:

Que se simplifica fcilmente para dar finalmente:

Para determinar grficamente los valores de KM y Vmax es ms sencillo utilizar la

representacin doble recproca (1/v frente a 1/[S]), ya que es una lnea recta.

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A partir de los datos experimentales se puede calcular grficamente, los valores de

KM y Vmax de un enzima para diversos sustratos.

IV. La quimiotripsina: un caso pertinente

La quimiotripsina es una enzima que cataliza la hidrlisis de enlaces peptidicos y que

tiene cierta especificidad por los residuos que contienen cadenas laterales aromaticas.La

quimiotripsina tambien hiende enlaces peptidicos en otros sitios , como la leucina , la

histidina , la glutamina pero con menor frecuencia que ne los residuos de aminoacidos

aromaticos . Adems cataliza la hidrlisis de enlaces ester.

Aunque la hidrlisis de esteres no es importante para el papel fisiologico de la

quimiotripsina en la digestion de proteinas , es un sistema modelo conveniente para

investigar la catalisis de hidrlisis por la enzima. El procedimiento que se acostumbra

seguir en el laboratorio es usar esteres de p-nitrofenilo como sustrato y dectectar el

avance de la raccion por la aparicin de un color amarillo en la mezcla de reaccion ,

causado por la produccion del ion p-nitrofenolato.

En un reaccion tipica en la que le ester d el p-nitrofenilo se hidroliza con quimiotripsina , la

rapidez experimental de la reaccin depende la concentracion del sustrato , que en este

caso es el ester de p-nitrofenilo. Si la concentracin de sustrato es baja , la rapidez de

reaccion aumenta al aadirse ms sustrato.A concentraciones ms altas del sustrato , la

rapidez dela reaccin casi no cambia con la adicin de mas sustrato y se alcanza una

rapidez mxima de reaccin.

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Fig. Reacciones ctalizadas por la quimiotripsina

Otra reaccin catalizada por enzimas es la realizada por la enzima aspartato

transcarbomilasa (ATCasa).Esta reaccione es el primer paso de una ruta que conduce a

la formacion de trifosfato de citidina (CTP) y trifosfato de uridina (UTP), que postriormente

se usa en la biosintesis de ARN y ADN . En esta reaccion el fosfato de carbamilo

recciona con aspartato para producir aspartato de carbamilo e ion fosfato.

La rapidez de esta reaccion tambien depende d ela concentracion del sustrato , en este

a cso aspartto (la concentracion defosfato de carbamilo se mantien constante). Los

resultados experimentales muestran , que en este caso tambien , la rapidez de la

reaccion depende de la concentracion del sustrato aconcetraciones bajas y moderadas

, y que a concentraciones altas se alcanza una rapidez maxima. No obstante , hay una

diferencia importante.En esta reaccionla curva que muestra la dependencia dela

rapidez de la concentracion de sustrato tien forma sigmoidal , no hiperblica.

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Fig. Dependencia de la velocidad de reaccion Vo ,de la concentracion de aspartato S

en unan reaccion catalizada por aspartato transcarbomilasa. La forma de la curva es

sigmoidal.

Los resultados de experimentos de cinetica de las reacciones de la quimiotripsina y el

aspartato transcarbomilasa son representativos de los que se obtienen con muchas

enzimas .El comportamiento cinetico general de mucha enzimas se parece al de la

quimiotripsina , mientras que otras se comportan de forma parecida al aspartato

transcarbomilasa .

Podemos usar esta informacion para sacar algunas conclusiones acerca del

comportamiento de las enzimas.

La comparacion de los comportamientos cineticos de la quimiotripsina y la ACTasa

recuerda la relacion entre los comportamientos de captacion de oxgeno de la

mioglobina y la hemoglobina . La ATCasa son proteinas alostericas ; la quimiotripsina y

la mioglobina no .(en las proteinas alostericas , cambios sutiles de un sitio afectan las

estructura y la funcion de otro sitio.Los efectos cooperativos como el de que la union

de la primera molecula de exigeno a la hemoglobina facilita la unin de otras moleculas

de oxigen, son distintivos de las proteinas alostericas). Las diferencias d e

comportamiento entre las proteinas alostericas y no alostericas pueden entenderse en

terminos de modelos basados en diferencias estructurales entre los dos tipos de

proteinas. Necesitaremos un modelo que explique los datos la curva hiprbolica de los

datos de cinetica de las enzimas no alostericas y otro modelo que e xplique la curva

sigmoidal de las proteinas alostricas. El modelo Michaelis Menten se usa

ampliamente con enzimas no alostricas, y varios otros modelos se utilizan con

enzimas alostricas.

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V. Sistemas de Sustratos Mltiples

De todas las enzimas las de un solo sustrato es un caso raro, pero que si se puede dar. Por ello existe muchos casos en donde pueden participar dos (bisustrato) o ms (multisustratos) sustratos. Un caso de ello es la reaccin catalizada por la enzima alcohol deshidrogenasa, la cual ser une tanto al NAD+ como al sustrato que va ser oxidado.

C3H5OH + NAD+ CH3CHO + NADH + H

+

Existen diversos tipos de reaccin:

Mecanismo secuencial:

En este tipo de reaccin los sustratos (si la enzima fuese birreactante) deben unirse a la enzima de manera consecutiva en el centro activo para formar el complejo ternario y poder as iniciar la catlisis. Este tipo de mecanismo pueden tener varios subtipos debido a la relacin que existe entre los valores de kcat y k-1 de cada uno de ellos ya que puede ser un mecanismo rpido (kcat

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Tipos de mecanismo secuencial:

a) Mecanismo secuencial ordenado:

En este mecanismo debe existir una secuencia de sucesos primero los sustratos deben unirse al sitio activo de las enzima de manera ordenada y todos los productos deben salir de manera precisa y guardando un orden despus de que los sustratos hayan reaccionado en la reaccin.

Este tipo de reaccin tiene un mecanismo ordenado Bi-Bi, que indican dos sustratos, dos productos.

Ejemplo:

Malato deshidrogensa

Ribitol deshidrogenasa

La deshidrogenasa alcoholica los dos sustratos son etanol y NAD+; los productos, acetaldeido y NADH C3H5OH + NAD

+ CH3CHO + NADH + H

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Lactato deshidrogenasa

b) Mecanismo secuencial aleatorio azar

Cuando a la enzima se le aaden dos sustratos A y B de manera aleatoria , los productos P y Q salen de la misma forma , se libera con un mecanismo aleatorio Bi-Bi

Simbologa de Cleland

Ejemplos:

Adenilato quinasa

Citrato quinasa

La creatin quinasa

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Mecanismo no secuencial: Mecanismo secuencial Ping-Pong o doble desplazamiento

En este mecanismo se deprende un producto antes que el segundo sustrato se una a la enzima, es decir para que empiece la catlisis no es necesario que ambos sustratos se unan a la enzima No se forma objeto ternario. Este mecanismo recibe ese nombre ya que se asemeja mucho al juego de mesa Ping - pong

E es una enzima cualquiera se una al sustrato A, se forma el primer producto P y es liberado subsecuentemente E se une al sustrato B para formar el segundo producto Q y regenerar la enzima

Simbologa de Cleland

Ejemplos:

La reaccin catalizada por la enzima acetil Coa Carboxilasa

*La Acetil Coa cataliza una reaccin acoplada es decir, acta como mediado en la informacin energticamente de un enlace C-C al acoplar la reaccin a la reaccin de hidrlisis, estructuralmente no relacionada, pero energticamente favorable del ATP y el ADP.

A

E EA EP

P

E

B

EB EQ

Q

E

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VI. Inhibidores enzimticos

La actividad de una enzima puede ser disminuida por la accin de ciertas sustancias a las cuales se las conoce con el nombre genrico de inhibidores enzimticos. Debemos aclarar que no deben ser incluidos en este grupo de sustancias, aquellos agentes que producen simplemente una destruccin irreversible de la enzima, como podran ser todos aquellos que conducen a su desnaturalizacin, como por ejemplo los cidos fuertes. Las clulas dependen de inhibidores para regular la actividad de gran parte de sus enzimas; los bioqumicos emplean inhibidores para estudiar las propiedades de las enzimas y muchas compaas bioqumicas producen inhibidores enzimticos que actan como frmacos o antibiticos. Muchas molculas de medicamentos son inhibidores enzimticos, por lo que su descubrimiento y mejora es un campo de investigacin activo en la bioqumica y la farmacologa. Un inhibidor enzimtico medicinal es juzgado a menudo por su especificidad (su carencia de unirse a otras protenas) y su potencia (su constante de disociacin, la cual indica la concentracin necesaria para inhibir a la enzima). Una alta especificidad y potencia asegura que el medicamento va a tener pocos efectos secundarios y as su toxicidad baja. Los venenos naturales son a menudo inhibidores enzimticos que han evolucionado para defender a la planta o animal contra depredadores. Estas toxinas naturales incluyen algunos de los compuestos ms venenosos conocidos hasta hoy. Los inhibidores artificiales son a menudo usados como medicamentos, pero tambin pueden ser insecticidas como el malathion, herbicidas como el glifosato, o desinfectantes como el triclosn. Los inhibidores enzimticos se pueden dividir en dos tipos: reversibles, que se pueden considerar como competitivos o no competitivos, e irreversibles. En el primer caso la enzima recobra su actividad por remocin del inhibidor libre. Lo cual demuestra que hay un equilibrio entre el inhibidor libre y la enzima. En el segundo caso, la enzima no recobra su actividad por remocin del inhibidor libre, esto es debido a que el inhibidor irreversible, acta por lo general modificando irreversiblemente algunos de los grupos esenciales del centro activo.

Inhibidores irreversibles Son aquellos que se enlazan fuertemente a una enzima, a menudo formando un enlace covalente con alguno de sus residuos aminocidos y por lo tanto la inhibicin no puede ser invertida. La inhibicin irreversible es diferente a decir inactivacin enzimtica irreversible. Los inhibidores irreversibles son generalmente especficos para un tipo de enzima y no inactivan a todas las protenas, es decir, no funcionan destruyendo la estructura

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protenica, pero especficamente si alterando el sitio activo de su blanco. Por ejemplo, pH y temperaturas extremas usualmente causan la desnaturalizacin de todas las estructuras protenicas, pero este no es un efecto especfico.

Reaccin entre el inhibidor irreversible diisopropilfluoroposfato (DFP) con la proteasa de la

serina.

Inhibidores reversibles Los inhibidores reversibles se unen laxamente a la enzima con interacciones no covalentes tales como los puentes de hidrgeno, interacciones hidrofbicas y enlaces inicos. Los enlaces dbiles mltiples entre el inhibidor y el sitio activo se combinan para producir una unin fuerte y especfica. Al contrario de lo que ocurre con el sustrato y los inhibidores irreversibles, los inhibidores reversibles generalmente no experimentan reacciones qumicas cuando se unen a la enzima y puede ser removido fcilmente.

Inhibidores reversibles competitivos Compiten con el sustrato por el acceso al sitio activo de la enzima. Puesto que los sustratos tienen estructuras complementarias para el sitio activo al cual deben enlazarse, los inhibidores competitivos deben parecerse al sustrato para competir por el mismo sitio de enlace, pero diferir de alguna manera para impedir que se transforme en producto. El anlisis de los tipos de molcula que pueden competir con el sustrato por el sitio de enlace sobre una enzima suministra una idea de la estructura interior del sitio activo y la naturaleza misma de la interaccin entre el sustrato natural y su enzima. Un caso muy estudiado de inhibicin competitiva es el del malonato (Inhibidor: I) con el succinato (sustrato: S) por la succinatodeshidrogenasa. La succinatodeshidrogenasa cataliza la formacin de fumarato por extraccin de un tomo de hidrgeno de cada uno de los dos tomos de carbono del succinato. El malonato puede combinarse con la deshidrogenasa formando un complejo EnzI. Este no puede ser deshidrogenado, ya que no hay forma de quitar ni siquiera un tomo de hidrgeno del nico tomo de carbono del malonato sin formar un tomo de carbono pentavalente. La nica reaccin que puede experimentar el complejo EnzI es la descomposicin regresiva en enzima ms inhibidor.

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La accin de los inhibidores competitivos se puede entender en trminos de las siguientes reacciones: La eficacia de un inhibidor competitivo depende de su afinidad relativa por la enzima. Sin embargo, la inhibicin competitiva se puede superar si la proporcin del sustrato con el inhibidor es muy grande. Es decir, si la cantidad de colisiones entre la enzima y el inhibidor es insignificante comparada con las colisiones de la enzima con el sustrato, entonces el efecto inhibidor ser mnimo. Con una concentracin de sustrato lo bastante grande todava es tericamente posible lograr la velocidad mxima de la enzima aun en presencia de un inhibidor competitivo. La velocidad de reaccin (v) con una concentracin constante del inhibidor se midi a diferentes concentraciones del sustrato. Se encontr que a una concentracin infinitamente grande de sustrato, la velocidad es la misma que en ausencia del inhibidor, ya que la interseccin en el eje y es 1/v. Sin embargo, la interseccin sobre el eje x que est relacionado a km, vara con la concentracin del inhibidor y se convierte en un nmero mayor. As, un inhibidor competitivo eleva la km aparente para el sustrato; ya que km es la concentracin del sustrato cuando la concentracin de enzima libre es igual a la concentracin de enzima como EnzS, una cantidad substancial de enzima libre est disponible para combinarse con el inhibidor.

20

Inhibidores reversibles no competitivos En la inhibicin no competitiva, sustrato e inhibidor no compiten por un sitio de enlace disponible; por lo general el inhibidor acta en un sitio diferente del sitio activo de la enzima. La mayora de los inhibidores no competitivos se unen a un sitio especfico de la enzima llamado sitio alostrico, que acta como interruptor de la actividad de la enzima. El nivel de inhibicin solo depende de la concentracin del inhibidor y no puede superarse incrementando la concentracin del sustrato. Por lo tanto, en presencia de un inhibidor no competitivo, cierta fraccin de las molculas de la enzima est necesariamente inactiva en cualquier instante dado y no es posible alcanzar mxima velocidad en la poblacin de molculas de la enzima. Como los inhibidores (I) y sustratos (S) se pueden combinar en diferentes sitios es posible la formacin de complejos EnzI y EnzIS. Ya que EnzlS puede descomponerse para formar el producto a una velocidad menor que la de EnzS, la reaccin puede retrasarse pero no impedirse Es posible que se presenten las siguientes reacciones de competencia:

Inhibicin acompetitiva

Es aquella inhibicin donde el inhibidor no se combina con la enzima libre, es decir, se produce una unin en forma reversible: el complejo enzima-sustrato-inhibidor (E-S-I), el cual no se transforma en el producto habitual de la reaccin:

ES + I ESI La presencia del inhibidor hace que disminuya la Km aparente en la misma proporcin que la Vm (como el I se une al complejo ES, su presencia se manifiesta tambin a elevadas [S], por lo que disminuye la Vm) . La Km aparente disminuye (lo cual quiere decir que la [S] precisa para alcanzar 1/2 Vm ser menor). Esto no quiere decir que haya aumentado la afinidad de la enzima por el sustrato, sino que se mantiene igual, pero como la Vm ha disminuido, se precisar menor [S] para alcanzar 1/2 Vm y por eso la Km disminuye -y la afinidad aumenta aparentemente.

21

La inhibicin acompetitiva es poco frecuente en las reacciones de un solo sustrato, pero es corriente en las reacciones de dos sustratos.

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VII. Interacciones alostricas

El mecanismo de accin de las enzimas est en una relacin inversa con la concentracin

de su sustrato al cual se debe unir, estas aceleran las reacciones biolgicas al disminuir la

energa de activacin de una reaccin dada sin alterar su equilibrio. Cuando se ha

formado el complejo enzima-sustrato, se produce las reacciones qumicas adecuadas

para el rompimiento del complejo enzima-sustrato, en consecuencia la liberacin del

producto y la recuperacin de la enzima.

La enzima posee un sitio activo, un arreglo espacial de algunos aminocidos de la

protena donde se encuentran generalmente el grupo prosttico o la coenzima; la unin

del sustrato a la enzima se da en esta zona, donde tambin la coenzima puede interactuar

con el sustrato. A la vez existe otro tipo de enzimas que sintetizan directamente su forma

activa, otras alcanzan su activacin mediante procesos especiales de proenzimas

inactivas o zimgenos, que despus de ser activadas recin tienen un papel funcional.

Por otro lado hay enzimas en el que en su sitio activo se producen las uniones sustrato-

enzima y se asocian molculas que modulan su actividad. Estas enzimas se conocen

como enzimas alostricas, entre estas se da las interacciones alostricas. La activacin

de enzimas alostricas es de gran importancia en el control de sistemas multienzimaticos

y mediante su interaccin se encargan de la regulacin o control metablico.

Este tipo de interaccin se produce cuando la unin del sustrato a una enzima puede

afectar las propiedades de otros sitios activos en la misma molcula, este fenmeno se

denomina cooperatividad. Algunas muestran cooperatividad positiva en la cual, la unin

del sustrato a un sitio activo de la enzima favorece la entrada del sustrato a otro sitio

activo de la enzima, aumentando la afinidad del enzima por el sustrato, otras enzimas

muestran cooperatividad negativa, en la cual la unin del sustrato a la enzima disminuye

la afinidad del sustrato hacia los otros sitios activos de la enzima. Sin embargo, si se

estudian cada una de las subunidades del oligmero por separado, entonces s se

seguira la cintica de Michaelis Menten.

Gracias a la cooperatividad, el resultado de la variacin de la velocidad de reaccin

catalizada por una enzima alostrica con la concentracin del sustrato en ausencia de

efectores, estas no siguen la ecuacin de Michaelis-Menten y por tanto tampoco una

curva hiperblica rectangular en su representacin grfica.

Presentan un comportamiento sigmoidal (Fig. 5.1); en presencia de efectores, la curva

modifica su desplazamiento; el efector que funciona como activador o moduladores

positivos desplazan a la curva hacia la izquierda, mientras que los efectores que

funcionan como inhibidores o moduladores negativos desplazan la curva hacia la derecha

haciendo ms pronunciado el efecto sigmoidal.(Fig. 5.2).

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Se debe tener en cuenta los efectos de las interacciones con los ligandos y la existencia

de los tipos de cambios conformacionales. En el caso de la interaccin con los ligandos, la

unin de los ligandos ya sea sustratos, inhibidores o activadores; perturba la posicin de

equilibrio entre ellas, el inhibidor favorece la forma inactiva y un activador favorecer la

forma activa. En consecuencia los sitios de unin para los ligandos efectores activadores

e inhibidores son diferentes de los sitios de unin de los sustratos.

Existen dos tipos de procesos en la unin de la molcula de sustrato a un sitio activo y su

activacin. Por un lado conocemos el homoalosterismo o control homotrpico, o sea que

la enzima est regulada por su sustrato. Un ejemplo es la leghemoglobina presente en los

ndulos activos de leguminosas; y tambin estn el heteroaloterismo o control

heterotropico, en donde la actividad de una enzima alostrica puede estar aumentada o

disminuida por una sustancia reguladora, llamada efector alostrico, que no es ni el

sustrato, ni el producto inmediato, y produce un efecto positivo o negativo en la unin al

sustrato, previo cambio conformacional, una inactiva o muy poco activa (Tense, T) y otra

activa (relaxed, R);un inhibidor favorecer la forma inactiva y un activador favorecer la

forma activa. Estos reguladores alostricos se unen de manera reversible y no covalente en un sitio

distinto al sitio activo, llamado sitio alostrico (Fig. 5.3 y Fig. 5.4)

Los mecanismos de las interacciones alostricas se da en protenas oligomericas con estructura cuaternaria y han querido ser explicadas usando como ejemplo a la

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hemoglobina, considerando las formas de desoxihemoglobina y oxihemoglobina, comparando la hemoglobina con la mioglobina.

Segn el concepto de cooperatividad, tenemos:

o Sistema no cooperativo:

o Sistema con cooperatividad negativa:

o Sistema con cooperatividad positiva:

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Unin del oxgeno a la mioglobina y a la hemoglobina

En un principio se pensaba que la funcin de la mioglobina era principalmente el almacn

de oxgeno en los tejidos. Hoy parece claro que la funcin de la mioglobina es facilitar la

difusin del oxgeno desde los capilares hasta el interior de las clulas. La mioglobina

comprende una semejanza estructural con la hemoglobina, las secuencias aminoacdicas

de las cadenas y de la hemoglobina humana se alinean fcilmente con la

correspondiente secuencia de la mioglobina de cachalote, encontrndose un 25%y 24%

de identidad, respectivamente.

Pese a esto, la diferencia entre una y la otra es que, una molcula de hemoglobina, se

compone de cuatro cadenas polipeptdicas, dos y dos , se describe mejor como una

pareja de dmeros idnticos ( ) que se asocian para formar el tetrmero.

En cambio la mioglobina posee una sola cadena polipeptdica, pero como ya se dijo

antes, el grupo hemo que contiene, tiene una estructura semejante a la cadena de la

hemoglobina.

De aqu viene la diferencia en la grfica; a un pH neutro la oxigenacin de la mioglobina

sigue una curva hiperblica. Donde la fraccin de saturacin () depende de la presin

parcial de oxgeno.

La unin del oxgeno a la mioglobina se puede describir como un equilibrio simple donde:

Mb + O2 MbO2

Donde:

Mb: Mioglobina desoxigenada. MbO2: Mioglobina oxigenada.

Como todo equilibrio qumico podemos calcular una constante de equilibro (tambin llamada constante de asociacin o afinidad), que vendr dada por la expresin:

Donde:

[MbO2]: Concentracin de mioglobina oxigenada. [Mb]: Concentracin de desoximioglobina. [O2]: Concentracin de oxgeno libre.

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Dado que la mioglobina posee un nico sito de unin al oxgeno, el nmero de sitios totales es proporcional a la suma de [MbO2] + [Mb], y por tanto:

Simplificando tendremos:

Donde: [O2]1/2: Concentracin de oxgeno a la cual la mitad de los sitios de unin de la mioglobina estn ocupados.

Como el oxgeno es un gas resulta ms fcil medir la presin parcial del mismo que su concentracin por lo que la expresin anterior se puede expresar como:

Donde: P50: Presin parcial de oxgeno a la cual la mioglobina presenta un 50% de saturacin.

Reorganizando la ecuacin anterior y tomando logaritmos obtenemos la siguiente ecuacin:

Esta ecuacin se conoce como ecuacin de Hill y con el coeficiente de Hill.

Representando log (P50) frente a log obtendremos una lnea recta cuya pendiente (

es 1. La cantidad es una medida conveniente de la cooperatividad; si , no se

tiene cooperatividad y si , la unin es cooperativa.

El coeficiente de Hill y la afinidad del oxgeno a la hemoglobina dependen de la

concentracin de algunas especies en las clulas rojas de la sangre: protones, bixido de

carbono, iones de cloruro y 2,3-difosfoglicerato (DPG); la alteracin de la concentracin

de cualquiera de estas causa un desplazamiento de la curva de unin del oxgeno, lo cual

indica una disminucin de afinidad del mismo.

La curva hiperbolica de la mioglobina, seala que

es de naturaleza no cooperativa al unirse con el

oxgeno, y concuerda con que la mioglobina

posee solo un grupo hemo, a la vez, un sitio de

unin (Fig. 5.5).

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Aunque la hemoglobina no es una enzima, su forma de unin al oxgeno es como la de

una enzima reguladora, teniendo un comportamiento de unin especial. Su constante de

Hill es , presenta cooperatividad y tiene una interaccin homotrpica, siendo el

sustrato, el oxgeno. Debido a su cooperatividad, su curva de unin de oxgeno para la

hemoglobina en los hemates es sigmoidea. (Fig. 5.6)

En la desoxihemoglobina estos dmeros estn unidos por una extensa interfase que

incluye, entre otras regiones, los extremos carboxlicos de ambas cadenas. Los grupos

hemo quedan muy separados en el tetrmero, de modo que las distancias de hierro a

hierro oscilan entre 24 y 40 .

Al unirse, el oxgeno a la hemoglobina, esta experimenta cambios importantes en su

estructura cuaternaria. Los dmeros giran unos 15 grados entre s. Los

propios dmeros cambian poco a poco, aunque se dan puntuales desplazamientos de la

conformacin. Frecuentemente, se llama estado T a la estructura cuaternaria de la forma

desoxi de la hemoglobina, ya que est muy forzada por las interacciones entre

subunidades. A la estructura cuaternaria de la forma completamente oxigenada se llama

estado R, ya que estn libres de tensin y pueden unirse con mayor afinidad a estos.

En los ltimos 50 aos se propusieron muchas teoras para explicar la cooperatividad,

entre las ms relevantes y comunes, tenemos:

Modelo alostrico

Este modelo fue propuesto por Monod, Wyman y Changeaux en 1965. Se basa en:

- Las protenas alostricas son protenas oligomricas, es decir, contienen dos o

ms subunidades. Las subunidades (protmeros) ocupan posiciones equivalentes,

de manera que dentro del oligmero, existe al menos un eje de simetra. Cada

protmero posee un sitio de unin (solo uno) para cada uno de los diferentes

ligandos: activadores o inhibidores.

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- El oligmero puede existir en dos estados conformacionales, que designaremos

por R (relajada, alta afinidad) y T (tensa, baja afinidad) y que presentan afinidad

diferente por un ligando dado. La conformacin de la protena cambia de de la

forma R a la forma T (o viceversa) se conserva la simetra del oligmero. Los

cambios de R a T son concertados, no hay formas hbridas o intermedias,

compuestas por subunidades (R-T).

- En ausencia de molculas de sustrato, el estado T es el preferente.

- Todos los sitios de unin son equivalentes y tienen constantes de unin idnticas

con los ligandos.

La constante de equilibrio de los dos estados en ausencia de oxgeno est dada por:

. Como el valor de K es grande, el equilibrio favorece el estado T y slo estn

presentes cantidades insignificativas del estado R. En presencia de oxgeno, el equilibrio

se desplaza en forma gradual al estado R, ya que en este la afinidad por el oxgeno es

mayor. Cuando cuatro molculas del ligando se hallan virtualmente unidas, todas las

molculas de hemoglobinas se encontrarn en el estado R, el cual corresponde a la

conformacin de la oxihemoglobina. La particin entre los estados R y T en los diversos

grados de saturacin del ligando est dada por las ecuaciones siguientes:

Donde representa la ventaja relativa del estado R sobre el equilibrio R-T por cada

molcula unidad de . Por tanto, se describe

Donde y son las constantes de equilibrio.

En base a este modelo, la cintica sigmoide puede explicarse razonablemente bien.

Modelo del ajuste inducido

Una teora alternativa a la del modelo alostrico, es esta, propuesta por Koshland,

Nmethy y Filmer; que sugiere que el sitio activo no necesita ser una cavidad

geomtricamente rgida y preexistente, sino que dicho sitio activo debe tener una

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disposicin espacial, precisa y especfica, de ciertos grupos de la enzima que al

interaccionar con el sustrato se adaptan y ajustan a su estructura.

Independientemente del modelo, una vez formado el complejo enzima sustrato, mediante

un mecanismo de distorsin, se activan los enlaces que hay que romper y se aproxima los

grupos que hay que enlazar, favoreciendo la formacin del producto resultante de la

reaccin catalizada y quedando la enzima libre para comenzar de nuevo el proceso

cataltico. Una visin grfica de esta distorsin enzimtica puede observarse con claridad

en la enzima hexoquinasa, que cataliza la fosforilacin de la glucosa a glucosa-6-fosfato,

durante la gluclisis.

Teniendo como ejemplo a la unin del oxgeno a la hemoglobina, esto significa que

cuando una molcula de oxgeno, se une a las cuatro subunidades, la interaccin causa

que el sitio cambie de conformacin, lo cual, a su vez, afecta a las constantes de unin de

los otros tres sitios vacantes.

Este modelo involucra un mecanismo secuencial, en el cual pueden tenerse tetrmeros

que estn formados tanto por subunidades R como T del tipo o . De nuevo

mediante este enfoque, se predice una curva sigmoidal.

VIII. Efecto del pH y la temperatura sobre la cintica enzimtica:

Las propiedades catalticas de las enzimas y por ende su actividad reciben la influencia

de numerosos factores que deben ser controlados y optimizados en su totalidad si se

desea que las mediciones de la actividad enzimtica tenga sentido y sean producibles.

Entre estos factores figuran las magnitudes fsicas (temperatura, presin), las propiedades

qumicas de la solucin (valor del PH, fuerza inica) y la concentracin de sustratos,

cofactores e inhibidores.

Efecto del pH:

Por ser protenas, las enzimas tienen propiedades bastantes sensibles al PH .De hecho

la mayora de las protenas solo se activa dentro de un estrecho rango de PH, en general

de 5 a 9.

Los cambios en el pH afectan la actividad enzimtica porque modifican las cargas de

los aminocidos que no son neutros (por ejemplo, el glutamato y la arginina). Al afectarse

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las uniones electroestticas de los aminocidos , se pierde la estructura tridimensional

de la protena y , por lo tanto , su funcin .Existe ,al igual que ocurre con la temperatura,

un valor de PH optimo , alrededor de 7,0 (pH neutro ) en el que se alcanza la velocidad

enzimtica mxima para la mayora de las enzimas , sin embargo , hay casos que salen

de este patrn .

Fig. En el siguiente grafico se observa el comportamiento de algunas enzimas ante el

cambio del pH.

a. Dependencia de pH de las enzimas de Michaelis Menten simples:

Las velocidades iniciales de muchas reacciones enzimticas exhiben curvas en

forma de campana como funcin del pH. Estas reflejan la ionizacin de ciertos restos

de aminocidos que deben estar en un estado de ionizacin especfico para la

actividad enzimtica. El siguiente modelo puede explicar estos efectos del pH.

En esta expansin del mecanismo de reaccin simple con un sustrato y no retrogrado

se presupone que solo EH y ESH tienen actividad cataltica.

La ecuacin de Miachaelis Menten para este modelo ser:

=

Aqu se define los parmetros aparentes Michaelis-Menten:

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Y

= + 1 + y = + 1 +

Y Vmx y KM se refieren a la forma activa de la enzima, EH y ESH. Ntese

que para cualquier pH se comporta como una ecuacin de Michaelis-Menten

simple, pero debido a la dependencia del pH de f1 y f2 , Vo vara con el pH en forma

de curva campana.

b. Evaluacin de constantes e Ionizacin :

Las constantes de ionizacin de las enzimas que cumplen la ecuacin de V0 se

pueden evaluar mediante el anlisis de las curvas de log Vmax en funcin del pH ,

que proporcionan valores de KES1 y KES2 y de log en funcin del pH, por

lo que se obtiene KE1 y KE2 . Es obvio que esto implica la determinacin de los

parmetros de Michaelis-Menten de la enzima para cada serie de pH diferente.

A medida los pK medidos proporcionan pautas valiosas para identificar los restos de

aminocidos esenciales para la actividad enzimtica. Por ejemplo un pK medido de -

4 sugiere que un residuo de Asp o Glu es esencial para la enzima.

Fig. Efecto del pH sobre la velocidad inicial de reaccin cataltica por la enzima

fumarasa

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Fig. Dependencia del pH de a)log Vmx y b) log

De modo similar los pK de -6 o -10 sugieren la participacion de un resto Hys o Lys

respectivamente. Sin embargo determinado grupo acido base puede variar en hasta

varias unidades de pH , respecto al valor esperado como consecuencia de la

influencia electroestatica de grupos cercanos con carga , ademas de la proximidad de

regiones con baja polaridad. Por ejemplo elgrupo carboxilato de un resto Glu que

forma un puente salino con un resto Lys se estabilza mediante la carga positiva

cercana , por lo que tien un valor de pK mas bajo que si esa carga no estuviera;o

sea, es mas dificil que acepte protones. Por lo contrario iun grupo carboxilato

sumergido en una region de baja polaridad es menos acido que en condiciones

normales , pues atrae protones con mayor fuerza que si estuviera en un aregion con

mayor polaridad. En consecuencia, la identificacion de un pK con caracteristicas

cineticas repsecto de un resto particular de aminoacido se debe verificar por otros

tipos de mediciones , por ejemplo , el uso de reactivos especificos de grupo que

inactiven un resto que se supone esencial.

Efecto de la temperatura

La dependencia de la temperatura de la actividad enzimatica a la temperatura en general

es asimetrica . Cuando aumenta la temperatura se obserava una aceleracion inicial de la

reaccion debido al aumento de calor generado por las moleculas , Adeterminada

temperatura la enzima se torna inestable y luego de un corto intervalo a esa

temperatura su actividad empieza a decrecer por desnaturalizacion hasta perderse

totalmente. La temperatura oprtima para los enzimas de los organismos superiores rara

vez super los 50C , mientras que las enzimas d elas bacterias termofilas ,que se

encuentran en fuentes calientes, pueden seguir siendo activas a 100C .

33

CONCLUSIONES

o Km es una constante derivada a partir de constantes de velocidad: (k-1+ k2)/k1.

o Km es, siendo verdaderas las condiciones supuestas ciertas por Michaelis-Menten, una

estimacin de la constante de disociacin del complejo ES para dar E + S, a partir de

(k-1/k1).

o Km pequea significa ES en unin fuerte; Km alta significa ES en unin dbil.

o Los inhibidores reversibles generalmente no experimentan reacciones qumicas

cuando se unen a la enzima. La enzima recobra su actividad por remocin del inhibidor

libre. Lo cual demuestra que hay un equilibrio entre el inhibidor libre y la enzima.

o Los inhibidores irreversibles se enlazan fuertemente a una enzima, a menudo

formando un enlace covalente con alguno de sus residuos aminocidos y por lo tanto la

inhibicin no puede ser invertida.

o La intensidad mxima de la actividad de la enzima, ocurre en el pH ptimo, con rpida

disminucin de la actividad a cada lado de este valor de pH. La actividad ptima

generalmente se observa entre los valores de 5 y 9.

o Los cambios de pH modifican las cargas de los grupos R de los aminocidos que no

son neutros (como el aspartato, la lisina, la arginina, el glutamato) e interfieren con

las atracciones electrostticas y su estabilidad estructural tridimensional , lo que

provoca una prdida total o parcial d la actividad enzimtica.

o Cada enzima realiza su accin dentro de un determinado intervalo de pH, dentro de

este intervalo habr un pH ptimo donde la actividad enzimtica ser mxima. Por

debajo del pH mnimo o por encima del pH mximo la enzima se inactiva ya que se

desnaturaliza. En la mayora d las enzimas el pH optimo est prximo a la

neutralidad, aunque hay excepciones.

o El pH es un factor que ejerce una gran influencia sobre la cintica de las reacciones

catalizadas por enzimas. Dado que los sitios activos de las enzimas estn

frecuentemente compuestos de grupos ionizables que deben estar en la forma inica

apropiada para mantener la conformacin del sitio activo, acoplar los sustratos o

catalizar la reaccin.

o El estudio de las enzimas alostricas ha sido muy importante para comprender el

funcionamiento de estas en nuestro sistema; gracias a esto, sabemos que el

aloterismo, es sistema clave para la mantencin del buen funcionamiento en la

circulacin sangunea; la distribucin de oxgeno a los tejidos es casi el doble cuando

la unin del oxgeno con la hemoglobina es cooperativa. A la vez, teniendo en cuenta

en sus aplicaciones, es importante por ejemplo, en el estudio de los deportes en los

cuales se est propenso a los cambios bruscos de presin y a los de altura, ya que un

desequilibrio en la afinidad del oxgeno, causado por estos factores, pondra en riesgo

la vida de la persona que practica el deporte

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BIBLIOGRAFA

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o ESTUDIO CINETICO DEL MECANISMO ENZIMATICO BI BI PING PONG R. Varon, A. Roman Gil,F. Garda Canovas y A. Vazquez

o Cintica enzimtica: manejo de datos-By Mara Dolores de Arriaga