Cuest Des de Las Enzimas

 

PROPIEDADES DE LAS ENZIMAS I.- TERMINOS CLAVE Explique el significado de los siguientes términos catalizador  reacción enzimática sitio activo oxidorreductasa liasa sintasa tasa de la ecuación Reacción de orden cero Complejo enzima-sustrato Velocidad máxima, Vmax Ecuación de Michaelis-Menten Número de recambio Mecanismo cinético Inhibidor  Constante de inhibición Inhibición nocompetitiva -

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Nivel de afinidad Teoria concertada Teoria secuencial Estereoespecificidad Sustrato Producto Transferasa Isomerasa Sintetasa Reacción de primer orden Reacción de segundo orden Constante catalítica Velocidad inicial Tasa de aceleración Gráfica de Lineweaber-Burk Mecanismo aleatorio Reacción de ping-pong Inhibición competitiva Inhibición incompetitiva Sitio regulador  Modulador alostérico Modificación covalente Enzima Especificidad de la reacción Deshidrogenasa Hidrolasa Ligasa

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Velocidad

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Orden cinético Prueba enzimática Saturación Constante de michaelis, Km Constante de especificidad, kcat /km Reacción secuencial Mecanismo ordenado Inhibidor irreversible Inhibidor reversible Mutagénesis dirigida al sitio Enzima reguladora Enzima interconvertible Enzima convertidora

II.- EJERCICIOS A) Fal Falso so o v verd erdade adero ro   _____ _____1) 1) Los úni únicos cos cat catali alizad zadore ores s bio biológ lógico icos s so son n las pro proteí teínas nas llama llamadas das enzimas   ___ _____ __2) 2)To Toda das s las las en enzi zima mas s requ requie iere ren n co cofa fact ctor ores es ta tale les s co como mo el FAD FAD y la coenzima - A  _____3) Una enzima que cataliza la adición de un grupo fosforil a la glucosa probablemente no cataliza la misma reacción para el glicerol  _____4) Cualquier forma de contacto entre una enzima y su sustrato causara la reacción   _____5) La formación de un complejo enzima sustrato es una hipótesis no comprobada   _____ _____6) 6) Una rea reacc cción ión mu multis ltisust ustrat rato o cat catali aliza zada da po porr enz enzima imas s en la cua cuall un producto es liberado antes de que todos los sustratos se hallan ligado a la enzima es un ejemplo de mecanismo cinético secuencial   _____ _____7) 7) Val Valore ores s KM y Vm Vmax ax pue pueden den det determ ermina inarse rse grá gráfic ficame amente nte en form forma a 0 óptima a partir de graficar la velocidad inicial V contra la concentración del sustrato (S) este tipo de grafica se conoce como la de Michaelis Menten  _____8) A mayor valor de KM, mayor afinidad de una enzima por su sustrato   _____9) Los valores KM de las enzimas por sus sustratos son usualmente levemente mayores que las concentraciones intracelulares de sus sustratos  _ ___ ____ __10 10)) Un Una a gráf gráfic ica a de da dato tos s ci ciné nétic ticos os V0 (S) (S) qu que e pr prod oduc uce e un una a cu curv rva a sigmoi sig moide de nos ind indica ica la oc ocurre urrenci ncia a de int intera eracci ccione ones s coo cooper perativ ativas as en entre tre las subunidades de la enzima   _____ _____11) 11) Enz Enzima imas s reg regula ulador doras as son pro proteí teínas nas oli oligom gomeri ericas cas que cat catali alizan zan reacciones en un dado paso en una ruta   ___ _____ __12 12)) Lo Los s inhi inhibi bido dores res ir irre reve vers rsib ibles les de la las s en enzi zima mas s fo form rman an li liga gadu dura ras s covalentes con cadenas laterales de los sitios activos de los residuos de las enzimas B) RES RESPUE PUESTA STAS SC CORT ORTAS AS

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1.- La región de una molécula enzimática con la cual el sustrato debe interactuar para que la catálisis ocurra se denomina el__________________________ el_____________ __________________________  _____________  2.- Las especies formadas de corta vida cuando la enzima y el sustrato inicialmente interactúan es el__________________________ el_____________ ____________________________ ____________________________ _______________  __  3.- Las enzimas que catalizan la conversión de una molécula en su isomero estructural pertenecen a la categoría IUMBM _______________________ __________________________  ___  4.- El número de eventos catalíticos catalizados por segundo por cada molécula de enzima (o por sitio activo) es denominado el_________________________________  5.- La proporción Kcat/KM es denominado_________________ denominado___ ____________________________ _________________  ___  y es una medida del_________________________ del____________ ____________________________ ____________________________  _____________  6.- Algunas enzimas están sujetas a un control de por la visión y remoción de grupos fosfatos. Esta se denomina una regulación por___________________________ por___________ _____________________________ ____________________________ _____________________  ______   _____  7.- Debido a su estructura un inhibidor________________ inhibidor______________________ ______ se liga en el sitio activo de una enzima 8.- Un inhibidor que no altera el KM de una enzima es un inhibidor______________  9.- Un inhibidor que altera tanto el KM y el Vmax de un sistema enzimático es un inhibidor________________________ inhibidor___________ ____________________________ ____________________________ _________________  ____   _____  10.- La inhibición de una enzima reguladora por el producto de la ruta es una inhibición ____________ __________________________ ___________________  _____  11.- Los sitios donde los moduladores alostericos se ligan a las enzimas son denominados_______________ denominados__ ____________________________ ___________________  ____  12.- Una enzima accesoria que cataliza la sustitución covalente de una enzima intercomvertible causando su cambio de una conformación a otra es denominada un/una_________ un/una______________________ __________________________  _____________  C) PR PROB OBLE LEMA MAS S 1.- Haga un gráfico del sistema catalizado TASA (velocidad) VS  E que contienen niveles saturados de sustrato. Explique otras condiciones necesarias para tal determinación. La figura siguiente ilustra la solución a éste problema; se forma más producto por unidad de tiempo como respuesta a cantidades incrementadas de enzima. El sistema deberá estar con buffer a 1 temperatura constante en un pH y temperatura que produzcan una velocidad de reacción óptima.

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Figura 1. ⊕

2.- La enzima deshidrogenasa del alcohol y la interconversión de NAD y NADH. Empiece con el acetaldehído, la coenzima y escriba la ecuación para esta reacción usando las estructuras del sustrato, producto, y el anillo de nicotinodina de la coenzima.

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Figura 2. 3.- ¿Si Usted quisiese seguir el curso de la reacción anterior pregunta median med iante te téc técnic nicas as esp espect ectofo ofotom tométri étricas cas,, com como o pud pudies iese e ser ser rea realiz lizado ado? ? ¿Por qué sería esto más difícil que siguiendo la reacción opuesta? ⊕ Puesto que el NADH absorbe luz a los 340 nm, cambios en la concentración de NADH estará presente en grandes cantidades cuando la reacción comienza. Es más difícil detectar pequeños cambios en grandes cantidades de sustancia que el detectar la aparición de una sustancia (NADH) cuando no hay sustancia alguna presente, como sería el caso de la reacción inversa. 4.- Su texto nos indica que Km es la [S] que nos da una tasa de ½ V max. Muestre como una concentración de sustrato de 2 Km no nos da una tasa de Vmax. ¿Concentraciones de sustrato ya sea de 3 Km o 4 Km nos da una tasa igual a Vmax? Usando la ecuación de Michaelis-Menten: Vmax [S] V0 =

KM + [S]

Sea [S] = 2 Km. Vmax [2 Km] V0 =

KM + [2 Km ] 5

 

Vmax [2 Km] V0 =

[3 Km

2 Vmax   V0 = Similarmente, para [S] = 3 Km,

3 3 Vmax   V0 =

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Figura 3. 5.- ¿Por qué es Vmax de una reacción catalizada por enzimas la misma en la presencia de un inhibidor competitivo como lo fue en su ausencia? Se ha dich dicho o qu que e la inhi inhibi bici ción ón co comp mpet etiti itiva va es res resul ulta tado do de un ex exce ceso so de sustrato. Desde que un sustrato y el inhibidor competitivo compiten con cada uno por el sito activo particular de la enzima. A la larga el exceso de sustrato asegura que las moléculas del sustrato pueden acercarse al sitio activo de la molécula molé cula activ activa a del inhibido inhibidor. r. Por ejemp ejemplo lo en el radio de las molécula moléculas s del inhibidor competitivo por las moléculas del sustrato es 1/9, esto es aun 10% de oportunidad de inhibidor de moléculas del sitio activo. En un radio de 1/99, esto es solo de 1% de oportunidad de inhibir el sitio activo. La mayoría del sustrato presente, y la minoría es parecida a una capa del sitio inhibidor. 6.6.- ¿C ¿Cóm ómo o pu pued ede e un uno o de dete term rmin inar ar la las s ta tasa sas s inic inicia iale les s de re reac acci ción ón requeridas para hacer gráficas de Michaelis-Menten ? Midiendo Midien do la ca canti ntidad dad de pro produc ducto to for forma mado do en cie cierto rto per period iodo o de tie tiemp mpo, o, a específicos intervalos de tiempo. La pendiente de la línea derecha en la porción 6

 

de la curva es igual al tiempo cero de la velocidad inicial, V 0, como se puede ver en la Figura 5.2. 7.- El Km para sustrato de una enzima dada es: 2.0X10 -5 M. Si la V 0 es de 0.16 µ m /min cuando es [S] es de0.15. ¿Cuál será la V 0 cuando [S] es de 5.0X10-4 M?

8. ¿Es una sintasa igual a una sintetasa? Una sintasa no es igual que una sintetasa. Una sintesa es una liasa que cataliza una reaccion en adición. La enzima en el ciclo del ácido cítrico que cataliza la adición de un un grupo acetil de la coen coenzima zima acetil a el oxa oxaloacetato loacetato y forma la coenzima A y citrato es citrato sintasa. La sintetasa es una ligasa, la cual requiere requiere ener energía gía de ATP o un equiv equivalent alente e con alta ener energía gía molec molecular. ular. También en el ciclo del ácido cítrico es la enzima succinil Co A sintetasa. Esta cataliza la formación de succinil CoA a succinato y coenzima A. El GTP es requerido para la energía. En el ciclo, sin embargo, la reversa de esta reacción ocurre.

9.- Especule sobre las ventajas de que la célula mantenga concentraciones intracelulares del sustrato dentro del rango 0.1 Km a 1 Km. Tal concentración permite a la enzima responder proporcionalmente a cambios en las concentraciones de substratos en la célula y previene la acumulación de substratos bajos cambios de condiciones metabólicas. 10.- Los siguientes datos cineticos fueron hayados para una reacción de una enzima. Determine (a) Vmax (b) Km de este sistema. Evento [S]M V0 µmol/min -5 1 1.0 x 10 15.6 -5 2 5.0 x 10 34.6 -4 3 1.0 x 10 41.0 -4 4 5.0 x 10 47.0 -2 5 6.0 x 10 47.9 -1 6 5.0 x 10 50.0 -1 7 8.0 x 10 50.0 (c (c)) Cu Cuan ando do se añ añad ade e un inhi inhibi bido dorr co comp mpet etiti itivo vo [ I ] = 1. 1.4 4 x 10-4.  Cunado el sistema tiene [ S ] = 1.0 x 10 -4 , una disminución de un 30 % de la V 0 fue observado. Encuentre [ S ] y el K i de este inhibidor. Nota: A sido determinado K m app = Km (1+ [ I ]/Ki ). R.- (a) De la velocidad dada, la V max a parece ser 50.0 µmol/min. (b) Use este valor, y el calcule la Km de cada dato determinado para alguna medición en particular. Por ejemplo, use la medida número 3, para casa [ S ] 1.0 x 10 -4 y V 0 =41.0 µmol/min. Los datos pueden ser usados en la parte (c).

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Vmax [ S ] V0 = ------------------ ; solución para K m: Km + [ S ]

Vmax [ S ] Km = ---------------- - [ S ]; Use Vmax y los datos medido del numero 3: V0 (50.0 µmol/min)(1.0 x 10-4 M) Km = ----------------------------------------------------------------------------------- - 1.0 x 10-4 M 41.0 µmol/min

Km = 2.2 x 10-5 M (c (c)) A 30 30.0 .0 % de decr crec ece e la ve velo loci cida dad d (4 (41. 1.0 0 µm µmol ol/m /min in)) co corre rresp spon ondi dien endo do un una a -4 velocidad de 28.7 µmol/min para [ S ] = 1.0 x 10 M. esto da un Km aparente (Km app) de: (50.0 µmol/min)(1.0 x 10-4 M) app m

K

-4

= ----------------------------------------------------------------------------------- - 1.0 x 10 M 28.7 µmol/min

Km app = 7.42 x 10-5 M

Use la relación de Km app = Km (1+ [ I ]/Ki ): Km [ I ] Ki = ------------------------------- ---- Sustituya los datos para cada medida del nuecero 3: Kmapp – Km

(2.2 x 10-5 M)(1.4 x 10-4 M) Ki = ----------------------------------------------(7.42 x 10-5M) – (2.2 x 10 -5 M) Ki = 5.6 x 10-5 M

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