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Cinetica enzimatica, Apuntes de Bioquímica

Asignatura: Bioquímica, Profesor: Olga Cruz Lopez, Carrera: Farmacia, Universidad: UGR

Tipo: Apuntes

2014/2015

Subido el 11/06/2015

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TEMA 10. CINÉTICA ENZIMÁTICA.
Reacciones monosustrato.
Cinética hiperbólica: ecuación de Michaelis-
Menten. Inhibición enzimática. Otras cinéticas:
cooperatividad positiva y cooperatividad negativa.
- Conocer el modelo de Michaelis-Menten y el significado de los parámetros
cinéticos de una enzima: Km, Vmax y número de recambio.
- Conocer los términos: homotrópico, heterotrópico, cooperatividad positiva y
negativa.
- Definir una enzima alostérica. Conocer los modelos que expliquen el
comportamiento de estas enzimas y la cinética sigmoidal.
- Explicar el efecto de los moduladores alostéricos sobre la cinética enzimática.
- Describir el tipo de mecanismo cinético de una reacción enzimática bisustrato y su
ecuación de velocidad
- Diferenciar los tipos de inhibición enzimática: reversible (competitiva, no
competitiva, acompetitiva), o irreversible y sus efectos cinéticos.
- Conocer el uso terapéutico de los inhibidores enzimáticos y la utilidad clínica y
diagnóstica de las determinaciones de la actividad enzimática.
CINÉTICA ENZIMÁTICA
Cinética enzimática es el estudio de la velocidad de reacción y
de los factores que la modifican
Estudia aspectos como la afinidad del enzima por el sustrato o la
eficiencia con la que se transforma el sustrato en producto.
Estos datos ayudan a predecir el comportamiento del enzima en
el ambiente celular o su respuesta a variaciones de las
condiciones habituales
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TEMA 10. CINÉTICA ENZIMÁTICA.

Reacciones monosustrato.

Cinética hiperbólica: ecuación de Michaelis-

Menten. Inhibición enzimática. Otras cinéticas:

cooperatividad positiva y cooperatividad negativa.

  • Conocer el modelo de Michaelis-Menten y el significado de los parámetros cinéticos de una enzima: Km, Vmax y número de recambio.
  • Conocer los términos: homotrópico, heterotrópico, cooperatividad positiva y negativa.
  • Definir una enzima alostérica. Conocer los modelos que expliquen el comportamiento de estas enzimas y la cinética sigmoidal.
  • Explicar el efecto de los moduladores alostéricos sobre la cinética enzimática.
  • Describir el tipo de mecanismo cinético de una reacción enzimática bisustrato y su ecuación de velocidad
  • Diferenciar los tipos de inhibición enzimática: reversible (competitiva, no competitiva, acompetitiva), o irreversible y sus efectos cinéticos.
  • Conocer el uso terapéutico de los inhibidores enzimáticos y la utilidad clínica y diagnóstica de las determinaciones de la actividad enzimática.

CINÉTICA ENZIMÁTICA

  • Cinética enzimática es el estudio de la velocidad de reacción y

de los factores que la modifican

  • Estudia aspectos como la afinidad del enzima por el sustrato o la

eficiencia con la que se transforma el sustrato en producto.

  • Estos datos ayudan a predecir el comportamiento del enzima en

el ambiente celular o su respuesta a variaciones de las

condiciones habituales

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CINÉTICA ENZIMÁTICA DE LAS REACCIONES MONOSUSTRATO

Velocidad de reacción

Velocidad de reacción

Concentración de sustrato

Concentración de sustrato

Velocidad máxima

Velocidad máxima

  • Según su cinética las enzimas se clasifican en:
    • Enzimas con cinética hiperbólica ó de Michaelis-Menten
    • Enzimas con cinética sigmoidal

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ENZIMAS CON CINÉTICA HIPERBÓLICA ó

DE MICHAELIS-MENTEN

Velocidad de reacción Concentración de sustrato

Velocidad máxima

La velocidad de reacción varía con la concentración de sustrato. Se distinguen varias zonas:

  1. A poco que se incrementa la concentración de sustrato se dispara la velocidad de reacción
  2. La velocidad sigue aumentando mientras incrementemos la concentración de sustrato
  3. Finalmentente aunque incrementemos la concentración de sustrato no se incrementará la velocidad de reacción (velocidad máxima). En este punto los centros activos de la enzima están saturados por el sustrato

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SIGNIFICADO DE LA Km: concentración de

sustrato para la cual la velocidad es ½ de Vmax.

Tiene unidades de concentración (Molarildad)

  • Nos informa de la afinidad de la

enzima por el sustrato:

  • si Km es grande, la afinidad es pequeña, y viceversa
  • Cuando una enzima tienen

varios sustratos los parámetros

cinéticos dependeran del sustrato

concreto

  • Nos dice cual es la [ S] necesaria

para que ocurra una catálisis

significativa

  • Varía según el sustrato y las

condiciones (pH, temperatura,

fuerza iónica, ...)

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SIGNIFICADO DE LA Km: concentración de

sustrato para la cual la velocidad es ½ de Vmax.

Tiene unidades de concentración (Molarildad)

• COMPARACIÓN DE LAS ACTIVIDADES
DE LA HEXOQUINASA Y LA

GLUCOQUINASA. La hexoquinasa y la glucoquinasa son enzimas que catalizan la fosforilación de la glucosa. Una vez la glucosa está fosforilada no puede salir de la célula porque no existen transportadores para azúcares fosforilados. Además, la glucosa fosforilada puede ser metabolizada.

  • La glucoquinasa se expresa en hígado y riñón, mientras que hexoquinasa se expresa en tejidos periféricos, entre ellos en el cerebro.
  • La Km de la hexoquinasa es significativamente menor (0.1mM) que la de la glucoquinasa (10mM).

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SIGNIFICADO DE LA Vmax.

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PARÁMETROS ENZIMÁTICOS

1. Km (constante para cada enzima) = concentración de S a la que la

Vo es ½ Vmax. Es una medida de la afinidad del enzima por S.

Cuanto menor es Km, mayor es la afinidad del enzima por S

2. Kcat (constante para cada enzima) = número de recambio =

número de moléculas de sustrato convertidas en producto por

molécula de enzima y unidad de tiempo, en condiciones de

saturación de sustrato.

3. Vmax = velocidad máxima teórica = la velocidad cuando todos los

centros activos están ocupados con sustrato (nunca alcanzada en

la realidad)

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Eicosanoides (derivados del ácido araquidónico) actúan como mediadores de la inflamación: tromboxanos, prostaglandinas, leucotrienos

AINEs

ANTIINFLAMATORIOS NO ESTEROIDEOS (AINEs)

Aspirina Ibuprofeno Parecoxib Valdecoxib

Eicosanoides

Ácido araquidónico

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Ácido araquidónico

COX

Prostagándinas y tromboxanos

Inflamación Fiebre Dolor …

Acetilsalicílico

1. INHIBICIÓN IRREVERSIBLE

-Ej: acido acetilsalicílico

Ej: disulfiram

Etanol acetaldehido acético

Alcohol deshidrogenasa Aldehido deshidrogenasa

Disulfiram

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INHIBICIÓN SUICIDA

Ej: Inhibidores de la monoaminoxidasa (IMAO)

Serotonina L-Dopamina

MAO
DEPRENIL

Depresión Parkinson

1. INHIBICIÓN IRREVERSIBLE

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INHIBICIÓN ENZIMÁTICA

2. Inhibición Reversible

  • El inhibidor se une a la enzima por enlaces débiles, y el complejo EI se encuentra en equilibrio con las formas libres ( E e I), es

decir, puede disociarse.

  • Hay dos tipos de inhibicion reversible:

2.1. Inhibición competitiva

2.2. Inhibición no competitiva

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2.2. INHIBICIÓN REVERSIBLE NO COMPETITIVA

  • Inhibidor y sustrato no se unen al mismo sitio. No hay competición entre el inhibidor y el sustrato. El inhibidor se une a un sitio distinto del centro activo de la enzima.
  • No se modifica la Km porque la afinidad del enzima por el sustrato no varía. El sustrato se sigue uniendo pero no hay reacción -Disminuye la Vmax. Por mucho que incrementemos la concentración de sustrato no conseguimos evitar la inhibición.

Velocidad de reacción

Vmax

Vmax Vmax

Con inhibidor

Sin inhibidor

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Velocidad de reacción Concentración de sustrato

Velocidad máxima

OTRAS CINÉTICAS. ENZIMAS CON CINÉTICA SIGMOIDAL.

ENZIMAS MULTIMÉRICAS

En las cinéticas de este tipo se distinguen varias zonas:

1. Inicialmente aunque se incremente la concentración de sustrato se

incrementa muy poco la velocidad

2. Cuando se sigue incrementando la concentración de sustrato se dispara

la velocidad

3. Al final se satura la velocidad y no aumenta la Vmax por mucho que se

incremente la concentración de sustrato

Esta gráfica la siguen las Enzimas multiméticas (formadas por más de una

subunidad)

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ENZIMAS CON CINÉTICA SIGMOIDAL. ENZIMAS MULTIMÉRICAS

Aspartato carbamoil transferasa. ATCasa.

Sitio regulador

Sitio catalítico

ATCasa (estado T) Menos activo Favorecido por la unión de CTP a los sitios reguladores

ATCasa (estado R) Más activo Favorecido por la unión de ATP los sitios reguladores