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Cinética enzimática: definiciones, Tesinas de Biotecnología

Para las reacciones catalizadas por enzimas es posible aplicar los principios generales de la cinética de las reacciones químicas. Pero, éstas exhiben un atributo característico que no se ha observado en los catalizadores no enzimáticos, el atributo se trata de la saturación por el sustrato, comprendida en términos de ocupación de los centros activos de todas las moléculas de la enzima.

Tipo: Tesinas

2016/2017

Subido el 16/04/2017

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CINÉTICA ENZIMÁTICA: MODELO DE MICHAELIS- MENTEN
1. OBJETIVOS
1.1. Objetivo General:
Determinar en que se basa el Modelo de Michaelis-Menten y los
componentes del mismo.
1.2. Objetivos Específicos:
Analizar la influencia que tiene la concentración del sustrato en la
velocidad de una reacción enzimática.
Identificar las diferentes fases que muestra elModelo de Michaelis-
Menten.
2. INTRODUCCIÓN
Para las reacciones catalizadas por enzimas es posible aplicar los principios generales
de la cinética de las reacciones químicas. Sin embargo, éstas exhiben un atributo
característico que no se ha observado en los catalizadores no enzimáticos, el atributo se
trata de la saturación por el sustrato, comprendida en términos de ocupación de los
centros activos de todas las moléculas de la enzima.
La cinética enzimática se encarga del estudio de la velocidad de las reacciones que son
catalizadas por enzimas, los estudios cinéticos proporcionan información directa acerca
del mecanismo de la reacción catalizada y de la especificad de la enzima.
El hecho de estudiar el efecto de la concentración de sustrato sobre la actividad de una
enzima no resulta sencillo, según avanza la reacción, la concentración del sustrato
disminuye. Una reducción en los experimentos cinéticos consiste en medir la velocidad
inicial (Vo); si el tiempo es suficientemente corto la disminución de sustrato será
mínima y ésta podrá considerarse, por tanto, casi constante. (Fernández, 2013).
3. MODELO DE MICHAELIS- MENTEN
El comportamiento característico de la mayoría de las enzimas es aquel en el que a
medida que avanza la reacción, el sustrato va disminuyendo; este comportamiento fue
estudiado por Leonor Michaelis y Maud Menten en 1913. Ellos propusieron un modelo
simple, que explica las características cinéticas de enzimas sencillas, considerando lo
siguiente:
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CINÉTICA ENZIMÁTICA: MODELO DE MICHAELIS- MENTEN

1. OBJETIVOS

1.1. Objetivo General:

  • Determinar en que se basa el Modelo de Michaelis-Menten y los componentes del mismo.

1.2. Objetivos Específicos:

  • Analizar la influencia que tiene la concentración del sustrato en la velocidad de una reacción enzimática.
  • Identificar las diferentes fases que muestra elModelo de Michaelis- Menten. 2. INTRODUCCIÓN Para las reacciones catalizadas por enzimas es posible aplicar los principios generales de la cinética de las reacciones químicas. Sin embargo, éstas exhiben un atributo característico que no se ha observado en los catalizadores no enzimáticos, el atributo se trata de la saturación por el sustrato, comprendida en términos de ocupación de los centros activos de todas las moléculas de la enzima. La cinética enzimática se encarga del estudio de la velocidad de las reacciones que son catalizadas por enzimas, los estudios cinéticos proporcionan información directa acerca del mecanismo de la reacción catalizada y de la especificad de la enzima. El hecho de estudiar el efecto de la concentración de sustrato sobre la actividad de una enzima no resulta sencillo, según avanza la reacción, la concentración del sustrato disminuye. Una reducción en los experimentos cinéticos consiste en medir la velocidad inicial (Vo); si el tiempo es suficientemente corto la disminución de sustrato será mínima y ésta podrá considerarse, por tanto, casi constante. (Fernández, 2013). 3. MODELO DE MICHAELIS- MENTEN El comportamiento característico de la mayoría de las enzimas es aquel en el que a medida que avanza la reacción, el sustrato va disminuyendo; este comportamiento fue estudiado por Leonor Michaelis y Maud Menten en 1913. Ellos propusieron un modelo simple, que explica las características cinéticas de enzimas sencillas, considerando lo siguiente:

E + S

ES

⇀ E+P^ 𝐸𝑐.^1

Las reacciones que son catalizadas se dan según la ecuación anterior en dos fases, la primera en la que la enzima (E) se une al sutrato (S) es sustrato, para formar el complejo enzima-sustrato (ES), aquí intervienen la constante de velocidad 𝑘! que muestra la interación existente entre E y S, y la constante de velocidad 𝑘! que muestra la disociación del complejo ES ; y la segunda donde se forma el producto (P), en donde interviene la constante de velocidad 𝑘! o constante catalítica que ayuda a liberar los productos. Michaelis y Menten en la cinética enzimática pudieron distinguir tres fases:

  • Cuando existe una concentración baja de sustrato, la velocidad de la reacción es directamente proporcional a la concentración del sustrato, es decir prevalece una relación lineal y la cinética es de primer orden.
  • Cuando existe una concentración alta de sustrato, la velocidad de la reacción se hace prácticamente constante e independiente de la concentración de sustrato, ya que la velocidad va decreciendo hasta llegar a lo anteriormente dicho y la cinética se considera de orden cero.
  • Cuando existen concentraciones de sustrato intermedias, es decir ni altas ni bajas, la velocidad del proceso deja de ser lineal, y a esta zona se la denomina de cinética mixta. Modelo de Michaelis y Menten FUENTE: CHANDRAN, Nithin (2012) →Nivel de saturación

Cuanto mayor sea Κ!, mayor será la cantidad de sustrato necesaria para alcanzar la mitad de la velocidad máxima, por lo que menor será la afinidad de la enzima hacia ese sustrato. (Campaña, 2016) A partir de la ecuación de Michaelis-Menten se puede explicar matemáticamente las tres fases de la curva:

  • A baja 𝑆 , es decir si Κ!>>> 𝑆 , el término Κ! + 𝑆 podemos aproximarlo a la Km, quedando un expresión del tipo: V=𝑘’^ 𝑆 Esta es una cinética de primer orden, que se caracteriza por una variación lineal de la V respecto al tiempo, como tiene lugar en la primera fase.
  • A altas 𝑆 , es decir, Κ!<<<< 𝑆 , despreciaríamos Κ! frente a 𝑆 , con lo que V=V!"# (que sería constante); la cinética es de orden cero y se habría alcanzado la saturación por sustrato, como ocurre en la fase final.
  • El tramo intermedio, en el el que la 𝑆 ≈ 𝐾! correspondiente a una cinética de orden mixto y se ajusta a la ecuación de Michaelis. Existen enzimas que no obedecen la ecuación de Michaelis-Menten, se dice que su cinética no es Michaeliana. Esto ocurre con las enzimas alostéricas, cuya gráfica v frente a [S] no es una hipérbola, sino una sigmoide. En la cinética sigmoidea, pequeñas variaciones en la [S] en una zona crítica (cercana a la Km) se traduce en grandes variaciones en la velocidad de reacción. Cinética Sigmoidea FUENTE: Universidad del País Vasco (2012)

4. CONCLUSIONES:

  • Se determinó que en el Modelo de Michaelis-Menten se basa en la ecuación que indica como se forma el producto de una reacción enzimática, teniendo en cuenta el sustrato. Además se determinaron los componentes del modelo como son la velocidad máxima que es la velocidad alcanzada cuando la reacción se hace independiente del sustrato y también la constante de Michaelis que indica concentración de sustrato a la cuál la velocidad de reacción es la mitad de la velocidad máxima.
  • Se analizó la influencia que tiene la concentración del sustrato en la velocidad de una reacción enzimática; siendo así a mayor con concentración de sustrato, la velocidad se hace independiente de la concentración, y a menor concentración de sustrato la velocidad de reacción es proporcional a la concentración. Y además se analizó que cuando existe una concentración intermedia de sustrato se llega a una cinética mixta.
  • Se identificó que existen tres fases mostradas por el modelo de Michaelis- Menten, una fase en la que a baja concentración de sustrato, la constante de Michaelis resulta ser el aproximado de la suma entre la concentración del sustrato, entonces la velocidad de la reacción quedaría igual a la concentración del sustrato por la constante. Otra fase mostrada es en la que a mayor concentración de sustrato la velocidad sería igual a la velocidad máxima, entonces la velocidad sería constante. Por último el tramo intermedio, en el el que la concentración del sustrato es igual a la constante, entonces esta forma se ajustaría a la ecuación de Michaelis-Menten. 5. REFERENCIAS:
  • Universidad de Huelva. (2014). Bioquímica. Recuperado el 1 de Enero de 2017, de Enzimas II: http://www.uhu.es/08007/documentos%20de%20texto/apuntes/2005/pdf/tema_ 8_enzimas_2.pdf
  • Fernández, L. (3 de Noviembre de 2013). SlideShare. Recuperado el 1 de Enero de 2017, de Cinética Enzimática y Regulación: http://es.slideshare.net/usfisioterapialuisfernandez/tema- 6 - cintica-enzimtica-y- regulacin