La QUIMICA ANALITICA es una ciencia de medición, basada en un conjunto de ideas y métodos que son útiles en todos los campos de la ciencia, de la ingeniería y de la medicina. Algunos ejemplos interesantes que ejemplifican el poder y la importancia de la química analítica ya se han dado, están sucediendo y ocurrirán durante las exploraciones a marte llevadas a cabo por los vehículos robóticos de exploración espacial. (Skoog, 2014)
La QUIMICA ANALITICA es una ciencia de medición, basada en un conjunto de ideas y métodos que son útiles en todos los campos de la ciencia, de la ingeniería y de la medicina. Algunos ejemplos interesantes que ejemplifican el poder y la importancia de la química analítica ya se han dado, están sucediendo y ocurrirán durante las exploraciones a marte llevadas a cabo por los vehículos robóticos de exploración espacial. (Skoog, 2014)
Determinacion de Acido Ascorbico en una tableta de vitamina C comercialSofía Meneses
Se determino el contenido de Acido ascorbico en una tableta de vitamina C marca “La Santé” , esto mediante una valoracion en la que se utilizo como agente titulante Hidroxido de sodio 0,991 M , que se estandarizo con acido oxalico, asi se obtuvo que en una tableta de 1,542 g hay 226,90 mg de acido ascorbico , este procedimiento se repitio pero ahora utilizando como valorante hidroxido de sodio 0,246 M previamente estandarizado, del cual se extrajo que de una tableta de 1,550g hay 229,60 g de acido ascorbico, siendo los errores porcentuales con respecto al valor de 220 mg de acido ascorbico mostrando en la etiqueta de 3,14% y 4,36% respectivamente.
Las titulaciones directas con EDTA se pueden realizar por lo menos con 25 cationes empleando indicadores metalocrómicos. Los agentes formadores de complejos, como el citrato y el tartrato, con frecuencia se adicionan a la titulación para prevenir la precipitación de los hidróxidos metálicos. Para los metales que forman complejos con el amoniaco, con frecuencia se utiliza un amortiguador a base de NH3 - NH4Cl a un pH de 9 ó 10.
Determinacion de Acido Ascorbico en una tableta de vitamina C comercialSofía Meneses
Se determino el contenido de Acido ascorbico en una tableta de vitamina C marca “La Santé” , esto mediante una valoracion en la que se utilizo como agente titulante Hidroxido de sodio 0,991 M , que se estandarizo con acido oxalico, asi se obtuvo que en una tableta de 1,542 g hay 226,90 mg de acido ascorbico , este procedimiento se repitio pero ahora utilizando como valorante hidroxido de sodio 0,246 M previamente estandarizado, del cual se extrajo que de una tableta de 1,550g hay 229,60 g de acido ascorbico, siendo los errores porcentuales con respecto al valor de 220 mg de acido ascorbico mostrando en la etiqueta de 3,14% y 4,36% respectivamente.
Las titulaciones directas con EDTA se pueden realizar por lo menos con 25 cationes empleando indicadores metalocrómicos. Los agentes formadores de complejos, como el citrato y el tartrato, con frecuencia se adicionan a la titulación para prevenir la precipitación de los hidróxidos metálicos. Para los metales que forman complejos con el amoniaco, con frecuencia se utiliza un amortiguador a base de NH3 - NH4Cl a un pH de 9 ó 10.
Esta monografía muestra información sobre el análisis de cuantitativo de la cinética de enzimas de sustrato único, para entender esta información primero se explica datos importantes sobre cinética enzimática. Esta monografía presenta algunos objetivos los cuales son: a) Explicar la cinética enzimática; b) Analizar la ecuación de velocidad y las características de las reacciones según el orden y la interacción enzima sustrato; c) Reconocer, explicar, relacionar, deducir y aplicar el análisis cuantitativo de la cinética de enzimas de sustrato único; d) Reconocer, explicar, deducir y aplicar la ecuación de Michaelis-Menten; e) Elaborar representaciones de Lineweaver Burk y otras representaciones; f) Mostrar la importancia clínica de enzimas en diagnóstico de patologías y control. Para buen entendimiento, primero se explica la importancia de las enzimas en los procesos metabólicos como responsables cinéticos de la conservación del equilibrio corporal; y con estos conceptos previos se inicia la monografía. Finalmente se cumplieron los objetivos mediante una exposición.
Enzimas.
Cinética química.
Tipos de Reacción.
Teoría de las colisiones.
Energía de activación.
Estado de transición.
Catalizador: Definición.
Tipos de Catalizadores.
Concepto de enzimas
Tipos de Enzimas.
Localización.
Sustrato.
Cofactores orgánicos.
Cofactores inorgánicos.
Cinética de catálisis enzimática.
Ecuación de Michaelis-Menten.
V3n3zu3l4.S
1. FACULTAD DE MEDICINA Y ENFERMERÍA
CARRERA DE MEDICINA
BIOQUÍMICA I
Enzimas
Profesor:
Dra. Estela Pérez
2. Velocidad de una reacción
Velocidad de una reacción es distinto que equilibrio de una reacción
S
P
¿Qué determina la velocidad de una reacción?
1. Los choques efectivos de los sustratos
2. Que se alcance al estado de transición (Ea)
3. Enzimas
•
Enzimas = Biomoléculas que catalizan una reacción química
• Algunas requieren un grupo químico adicional
COFACTOR
COENZIMA
• Holoenzima: enzima unida a su cofactor o
coenzima.
• Apoenzima o apoproteína: sólo la parte
proteica.
4. Clasificación de las enzimas según acción
➢Subclases
1: Oxidoreductasas
• Deshidrogenasas
• Oxigenasas
2: Transferasas
• quinasas
• aminotransferasas
(transaminasas)
• acetil-transferasas
5. ¿Cuál es la función las enzimas?
Sitio activo: bolsillo de la enzima que une al
sustrato
Las enzimas aumentan la velocidad de la
reacción, no el equilibrio
E+S
ES
EP
E+P
6. ¿Cómo trabajan las enzimas?
• La reacción catalizada por la enzima ocurre en el SITIO ACTIVO
• La molécula que se une al sitio activo se denomina SUSTRATO
• Las enzimas aumentan la velocidad de la reacción
• NO AFECTAN EL EQUILIBRIO DE LA REACCIÓN
E+S
ES
EP
E+P
7. ¿Cómo funcionan las enzimas?
SITIO ACTIVO
- Región catalítica especializada
- Microentorno único
• Agua excluída (salvo reactiva)
• pKa especiales
- Multiplicidad de enlaces débiles
• Energía de unión alta (15-50 kJ·mol-1)
• Kd baja (10-2-10-9 M)
- Especificidad=complementariedad
• Forma 3D complementaria E-S
• Enlace direccionales
• Llave en cerradura / Ajuste inducido
S
E + S
P
ES
E + P
12. ¿Por qué las enzimas catalizan reacciones bioquímicas?
1. Enlaces covalentes: Vía de reacción alternativa con menor Ea
2. Uniones débiles: Fuente de energía para alcanzar la Ea y
estabilización del estado de transición
Determinan especificidad y catálisis
13. Mecanismos generales de catálisis.
Estabilización del estado de transición
• Desolvatación del sustrato (sustituye por unión ES)
• Distorsión del sustrato (“tensión” similar a TS)
• Alineamiento de grupos catalíticos
• Reducción de entropía de reactivos
17. ¿Por qué las enzimas son buenos catalizadores?
1. Disminuyen la entropía de los sustratos, por lo que aumentan las colisiones
efectivas
2. Las enzimas reemplazan todos (o casi todos) los puentes de H que el sustrato
forma con el agua, por lo que provee de energía para alcanzar más fácilmente
la Ea
3. Cambios conformacionales que sufre la enzima puede aumentar el número de
interacciones débiles con el(los) sustrato(s) (encaje inducido)
18. Mecanismos generales de catálisis.
Estabilización del estado de transición
• Desolvatación del sustrato (sustituye por unión ES)
• Distorsión del sustrato (“tensión” similar a TS)
• Alineamiento de grupos catalíticos
• Reducción de entropía de reactivos
19. Tipos de catálisis enzimática
1. Catálisis ácido – base
2. Catálisis covalente
3. Catálisis de unión a iones metálicos
20. 1. Catálisis ácido – base
Los sitios activos de las enzimas contienen cadenas laterales de aminoácidos que actúan
como aceptores o donores de protones (ácidos y bases).
En estas reacciones ocurre transferencia de protones.
22. 2. Catálisis covalente
Implica la formación de un enlace covalente transitorio entre la enzima y el sustrato. Por
ejemplo, si se considerara la hidrólisis de un enlace entre los grupos A y B:
Si estamos en presencia de un catalizador covalente, la reacción será:
Esto altera la ruta de la reacción y sólo produce catálisis si la nueva ruta tiene una
energía de activación inferior que la ruta no catalizada. Los dos nuevos pasos han de ser
más rápidos que la reacción no catalizada.
Los complejos covalentes siempre experimentan una reacción adicional para regenerar
la enzima libre.
Ej.
23. 3. Catálisis de unión a iones metálicos
Los metales, tanto si están fuertemente unidos a la enzima como si son captados de la
solución junto con el sustrato, pueden participar de diferentes maneras en la catálisis.
Los metales:
a) Funcionan como ácidos de Lewis.
b) Tienen la capacidad de unir moléculas de agua, aún a pH ácidos.
(
)
M n + + H 2O ⇔ M n + OH − + H +
Ej. Anhidrasa carbónica
E-Zn2+—OH- + CO2
E-Zn2+ + HCO3-
Hidroxilo unido al metal agente nucleofílico
c) Protegen las cargas negativas de sustratos.
24. Cinética enzimática: Efecto de la concentración de S
VR
E+S
E+P
V -R
V1
E+S
V2
ES
V -1
E+P
V -2
V2 << V1 por lo que VR (de la reacción global) depende de V2
Si VR depende de V2, entonces depende de la [ES]
• Si hay poco S, hay poco ES por lo que la reacción será más lenta
• Si hay mucho S, hay mucho ES por lo que la reacción será más rápida
• Si hay exceso de S, toda la E disponible está como ES, por lo que se
alcanza la velocidad máxima de reacción
http://www.biorom.uma.es/contenido/UPV_EHU/enzimas/enz1.htm#p
28. Ecuación de Michaelis – Menten. Significado de Km
• Km es una constante que se deriva
a partir de constantes de
velocidad:
(k-1 + k2)/k1
• Es una estimación de la constante
de disociación del complejo ES
para dar E + S, a partir de (k-1/k1).
• Una Km pequeña significa ES en
unión fuerte.
• Una Km alta significa ES en unión
débil
29. Ecuación de Michaelis – Menten. Significado de Vmáx
• es una constante.
• Es la velocidad máxima teórica de la
reacción – pero, en realidad, nunca se
alcanza.
• Para alcanzar la velocidad máxima se
requiere que [S] >> [E] y que todas las
moléculas de enzima estén unidas al
sustrato.
• Vmax se alcanza asintóticamente a
medida que la concentración de
sustrato aumenta
30. Ecuación de Michaelis – Menten: Parámetros
VMAX = Velocidad máxima de
la reacción.
Km = constante de Michaelis
Concentración de sustrato
a la cual la velocidad de la
reacción es ½ de Vmax.
31. Ecuación de Michaelis – Menten: Parámetros
La Vmáx se alcanza cuando todos los sitios activos están saturados con
sustrato.
32. Ecuación de Michaelis – Menten: Factores a considerar.
Para utilizar la ecuación de Michaelis-Menten debe asumirse que:
-
Las concentraciones relativas de E y S: La concentración de
sustrato ([S]) es mucho mayor que la concentración de enzima ([E]),
de manera que la proporción de sustrato fijo a la enzima es siempre
relativamente pequeña.
-
La reacción esta en equilibrio: [ES] no cambia durante el tiempo
(la reacción se asume en equilibrio de flujos).
-
Velocidad Inicial: Deben usarse velocidades iniciales (Vo). Esto
significa que la velocidad de la reacción debe determinarse tan
pronto como el sustrato y la enzima son mezclados. En dicho
tiempo, la concentración de productos es despreciable y, por lo
tanto, la reacción inversa de productos a sustratos puede ser
ignorada.
33. Los dobles recíprocos: Ecuación de Lineweaver-Burk
y=mx+n
y equivale a 1/V0
m equivale a Km/Vmax
x equivale a 1/[S]
n equivale a 1/Vmax
35. Otras transformaciones gráficas de la ecuación de Michaelis-Menten
Gráfico de Eadie-Hofstee
Los valores obtenidos son mas precisos,
porque no incluye el error intrínseco en el
uso de valores recíprocos
40. Número de recambio
kcat = Vmax / [ET]
NÚMERO DE RECAMBIO
Número de moléculas de sustrato convertidas en
producto en una unidad de tiempo, por una molécula
de enzima cuando la enzima está saturada de
sustrato.
42. Eficiencia catalítica
La velocidad de un sustrato está controlada por el límite dado por Difusión, está en
el rango de 108 a 109 M-1s-1.
kcat/Km es una medida de la eficiencia catalítica
43. Enzimas alostéricas.
Hay enzimas que no obedecen la ecuación de Michaelis-Menten.
• Se dice que su cinética no es Michaeliana.
• Esto ocurre con las llamadas enzimas alostéricas, cuya gráfica v contra [S] no
es una hipérbola, sino una sigmoide (en forma de s).
• 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.
45. Efecto del pH.
• Las enzimas, al ser proteínas, poseen propiedades que son muy sensibles al
pH. De hecho, la mayoría de las proteínas sólo son activas en un estrecho
intervalo de pH, típicamente entre 5 y 9.
• Esto es el resultado de los efectos del pH sobre una combinación de factores:
•
la fijación del sustrato a la enzima, frecuentemente utilizando enlaces
electrostáticos que dependen de la ionización de los participantes.
• la actividad catalítica de la enzima, dependiente del estado de ionización
de los aminoácidos importantes localizados en el sitio activo de la
enzima, así como de su estructura terciaría y cuaternaria.
• la ionización del sustrato y
• la variación de la estructura proteica misma (normalmente, sólo
significativa a pH extremos).
46. Efecto del pH.
El pH óptimo es aquel al cual la enzima manifiesta su mayor actividad y
frecuentemente refleja el pH al cual la enzima funciona dentro del
organismo.
El pH de mayor actividad varía para diferentes enzimas.
47. Efecto de la temperatura.
Efecto de la temperatura sobre las enzimas
Puesto que la estructura proteica es la que determina la actividad
enzimática, cualquier causa que perturbe esta estructura puede llevar a una
pérdida de actividad.
Aunque el rango general de temperaturas adecuadas para las reacciones
enzimáticas es muy estrecho, los cambios ligeros suelen tener una considerable
influencia.
Al aumentar la temperatura, la velocidad de reacción aumenta y, para
casi todas las enzimas, un incremento de 10°C duplica e incluso triplica la
velocidad de reacción.
Por otro lado, ese mismo aumento de temperatura acelera también la
inactivación de la enzima por desnaturalización térmica. Para muchas enzimas la
región de inactivación térmica está muy próxima de la temperatura óptima.
La velocidad de inactivación térmica depende también del pH, fuerza
iónica y del estado físico de la enzima
