Clase 6. Cinética Enzimática

Ing. Luisa María Fernández O Bioprocesos

CINÉTICA DE ENZIMÁTICA

Ing. Luisa María Fernández O.

2015


LAS ENZIMAS

Son de naturaleza proteica y catalizan lasreacciones químicas, siempre y cuando lasreacciones sean termodinámicamente posibles.

Después de realizar diversos estudios en 1969 sisintetizó químicamente la primera enzima(Ribonucleasa). Sus características de purezaeran pocas pero se demostró que no sondistintas a catalizadores no biológicos.


PROPIEDADES DE LAS ENZIMAS

• Aumentan la velocidad de reacción

• Capacidad de regulación

• Alta especificidad de reacción

• Dependen de las condiciones de reacción


PROPIEDADES DE LAS ENZIMAS

Aumentan la velocidad de reacción

• De 104 a 1012 veces

• Son más rápidos que los catalizadores químicos

Ejm:

Hexocinasa → 1010

Fosforilasa → 3x1011

Deshidrogenasa alcohólica → 2x108

Creatinina → 104


Condiciones de reacción:

• Temperatura: 25-40 °C (algunas hasta 75 °C)

• pH Neutro (5 – 9). La mayoría 6,5 – 7,5

• Presión atmosférica normal.

Capacidad de regulación:

• Concentración de sustrato

• Concentración de enzima

• Inhibidores competitivos y no competitivos

• Regulación alostérica


CARACTERÍSTICAS DE LAS ENZIMAS

Muchas de las enzimas no requieren ningún otrocomponente además del sustrato. Sin embargo,otras requieren un componente no proteicollamado cofactor para su actividad.

Cofactores:



Tipos de cofactores

• Iones metálicos

• Compuestos orgánicos (Generalmente vienende la Vitamina B)

• Grupos prostéticos: Cofactores unidos con laenzima


Isoenzimas

En una sola especie hay varias formas de enzimas que catalizan la reacción.

Pueden diferir en:

• Secuencia de aminoácidos

• Por cambios conformacionales


Clasificación de las enzimas

La Comisión Europea, realizó la siguienteclasificación:

# Reacción Enzima

1 Óxido-reducción Óxido-reductasas

2 Transferencia de grupo Transferasas

3 Hidrolíticas Hidrolasas

4 Eliminación y formación de doble enlace Liasas

5 Isomeración Isomerasas

6 Unión de dos moléculas Ligasas o Sintetasas


PRINCIPIOS DE LA CATÁLISIS ENZIMÁTICA

Energía de activación: Es la energía necesaria para que una sustancia A se transforme en B

El aumento de laenergía se puedealcanzar de dosformas


Aumentando la temperatura

Desnaturalización de las proteínas. Se aumenta el gasto energético

Con enzimas

Las enzimas disminuyen la energía de activación


Cinética de reacción

Reacción:

1. Complejo entre el sustrato y la enzima

2. Producción

La velocidad de reacción es lineal hasta que se produce la saturación de la enzima.


𝑟𝑠 =−𝑑𝑠

𝑑𝑡= 𝑟𝑝 =

𝑑𝑝

𝑑𝑡= 𝑘2 𝑒𝑠 = 𝑟

𝑒0 = 𝑒 + 𝑒𝑠 , Si se divide entre e0

1 = 𝑓𝐸 + 𝑓𝐸𝑆

𝑟 = 𝑘2 ∗ 𝑒0𝑓𝐸𝑆


Del otro equilibrio, se tiene que:

𝑒 ∗ 𝑠

𝑒𝑠=𝑘−1𝑘1

= 𝑘𝑠 =1 − 𝑓𝐸𝑆 ∗ 𝑠

𝑓𝐸𝑆

𝑓𝐸𝑆 =𝑠

𝑘𝑠 + 𝑠

𝑟 =𝑉𝑚𝑎𝑥 ∗ 𝑠

𝐾𝑀 + 𝑠Modelo de Michaelis-Menten


Existen diferentes modelos lineales que facilitan la determinación de KM y Vmax

• Lineweaver-Burk

1

𝑟=

1

𝑉𝑚𝑎𝑥+

𝐾𝑀𝑉𝑚𝑎𝑥

∗1

𝑠

Otros modelos


• Langmuir:𝑟

𝑠=

𝐾𝑀𝑉𝑚𝑎𝑥

+1

𝑉𝑚𝑎𝑥𝑠

• Eadie-Hofstee:

𝑟 = 𝑉𝑚𝑎𝑥 − 𝐾𝑀𝑟

𝑠


Modelo del Michaelis - MentenConcentración sustrato r

mg/ml mg/s0 01 30

2.5 503.5 605 75

5.5 798 909 94

11 9812.5 100


0

20

40

60

80

100

120

0 2 4 6 8 10 12 14

Vel

oci

dad

de

reac

ció

n (

mg

/s)

Concentración sustrato (mg/ml)


Gracias


¿Preguntas?

Gracias


Terminología

• Grupos prostético: Son cofactores que se encuentran fuertemente ligados con las enzimas

• Holoenzima (activa): Enzima que contiene un cofactor.

• Apoenzima (inactiva): Carecen de cofactor.

• Coenzimas: Equilibrio entre la enzima, apoenzima y cofactor

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