Conceptos baacutesicosDr Sinisterra

Biotransformations GroupFaculty of Pharmacy

Universidad Complutensewwwbiotransformacionescom

Main Enzyme Classes____________________________________________________Enzyme class Catalyzed reaction____________________________________________________Oxidirectadases Oxidation-reduction reaction

Transferases Transfer of functional group

Hydrolases Hydrolytic reactions

Lyases Group elimination (forming double bonds)

Isomerases Isomerizaion reaction

Ligases Bond formation coupled with a triphosphate cleavage

____________________________________________________

bullNo obstante no debe considerarse tanto el precio en siacute cuanto su contribucioacuten al precio final del productobullEjemplos

bull Transaminasa ($20-30kg) para la produccioacuten de p-fluoro-L-fenilamina ($500kg)bull El costo final de la penicilinacilasa en la produccioacuten de Penicilina G es de aproximadamente $1kgbull El costo final de la aspartasa en la produccioacuten de aacutecido L-aspaacutertico es menor de aproximadamente $01kg

bullFinalmente si comparamos con los precios de los catalizadores quiacutemicos veremos que no existe mucha diferenciabullSI SE INMOVILIZAN PUEDEN REUTILIZARSE CON LO QUE EL COSTO GLOBAL VA A VERSE DISMINUIDO

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

bullTambieacuten se pueden usar enzimas de organismos termoacutefilos

bullSe pueden introducir modificaciones en la enzima para aumentar su estabilidad (DIRECTED EVOLUTION)

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

3-Las enzimas son activas solamente sobre sus sustratos naturales

bullAlgunas (las maacutes especializadas) pero otras muchas nobullLas hidrolasas proteasas esterasas y especialmente lipasas son capaces de aceptar sustratos muy distintos de los suyos naturales

bullProceso one pot de LONZA en un biorreactor de 15m3

bullAmidasa de Comomonasacidovorans expresada en E ColibullEl enantiomerohidrolizado de la amida se recicla a amida raceacutemicabullLa Cilastatina es un inhibidor de la β-galactosidasa

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

4-Las enzimas solamente trabajan en concentraciones muy bajas de sustrato por lo que la productividad del proceso biocatalizado es baja

bullProceso de Glaxo WellcomebullLa enzima es una proteasaalacalina alcalasabullEl medio de reaccioacuten es THFaguabullResultados 50 de conversioacuten ee gt 99 bullLa concentracioacuten de sustrato es 100 g l

ABACAVIR anti HIVZiagen TM

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

5-Las enzimas solamente catalizan reacciones poco atractivas

bullRotundamente falsobullEl volumen de reacciones catalizadas por la enzimas es muy importante

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

2- Las enzimas no producen contaminacioacuten medioambiental

bullLas enzimas son proteiacutenas y por tanto biodegradables

bullSi se usan soportes inertes (siacutelice barro de diatomeas) el derivado

inmovilizado sigue siendo inocuo para el medio ambiente

bullAdemaacutes las condiciones suaves de trabajo implican poco consumo

energeacutetico y por tanto poco costo y emisioacuten de gases poco

contaminantes por lo que no se incrementa el efecto invernadero

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- Las enzimas trabajan en condiciones suaves de pH temperatura y presioacutenbullGeneralmente las enzimas funcionan a T ambiente presioacuten atmosfeacuterica y pH neutro o cercano a la neutralidadbullPor ello se minimiza la generacioacuten de subproductos por reacciones colaterales lo que conlleva un aumento de la conversioacuten y facilita los procesos de recuperacioacuten de productos (down stream)bullUno de los ejemplos mas claros produccioacuten de acrilamida por Nitto Chemical Japoacuten

bullLa escala de produccioacuten es aproximadamente 20000 toneladas meacutetricas al antildeobullEl proceso quiacutemico opera a temperaturas de 80-140ordmC y siempre se produce aacutecido acriacutelico como subproducto Ademaacutes usa un catalizador de Cu que genera subproductos toacutexicos (HCN entre ellos)bullEl proceso enzimaacutetico opera a 10ordmC para generar un 100 de acrilamida

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

5- Las enzimas pueden catalizar un amplio espectro de reaccionesbullHIDROLISIS-SINTESIS DE ESTERES AMIDAS LACTONAS ANHIDRIDOS EPOXIDOS y NITRILOS

bullOXIDACIONES-REDUCCIONES DE ALCANOS ALQUENOS COMPUESTOS AROMAacuteTICOS ALCOHOLES ALDEHIDOS y CETONAS SULFUROS Y SULFOXIDOS

bullADICION-ELIMINACION DE AGUA AMONIACO ACIDO CIANHIDRICO

bullHALOGENACIONES y DEHALOGENACIONES ALQUILACIONES y DEALQUILACIONES ISOMERIZACIONES CONDENSACIONES ALDOLICAS ACILOINICA ADICIONES DE MICHAEL

bullTRANSPOSICIONES TIPO CLAISEN

bullCICLOADICIONES DIELS-ALDER

1- Las enzimas son producidas en la naturaleza como un soacutelo enantioacutemero

no existen imaacutegenes especulares de las enzimas formadas por D-aminoaacutecidos se debe hacer un screening si se quiere la otra enantioselectividad

2- Las enzimas requieren paraacutemetros operacionales muy estrechos

3- Las enzimas presentan su mayor actividad en medios acuososproductos orgaacutenicos poco solubles en agua

4- Las enzimas pueden sufrir procesos de inhibicioacutenpor sustrato mantener baja la concentracioacuten inicialpor producto final hay que retirar el producto a medida que se forma

23- DESVENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

31 ASPECTOS MECANIacuteSTICOS

PRINCIPIO LLAVE-CERRADURA

Δ GDagger= Δ HDaggerndashTΔ SDagger

Por tanto la energiacutea inicial del complejo E-A-B seraacute superior y la E activacioacuten menor

32 ASPECTOS CINETICOS

ΔGDagger

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

wwwbiotransformacionescom

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

Main Enzyme Classes____________________________________________________Enzyme class Catalyzed reaction____________________________________________________Oxidirectadases Oxidation-reduction reaction

Transferases Transfer of functional group

Hydrolases Hydrolytic reactions

Lyases Group elimination (forming double bonds)

Isomerases Isomerizaion reaction

Ligases Bond formation coupled with a triphosphate cleavage

____________________________________________________

bullNo obstante no debe considerarse tanto el precio en siacute cuanto su contribucioacuten al precio final del productobullEjemplos

bull Transaminasa ($20-30kg) para la produccioacuten de p-fluoro-L-fenilamina ($500kg)bull El costo final de la penicilinacilasa en la produccioacuten de Penicilina G es de aproximadamente $1kgbull El costo final de la aspartasa en la produccioacuten de aacutecido L-aspaacutertico es menor de aproximadamente $01kg

bullFinalmente si comparamos con los precios de los catalizadores quiacutemicos veremos que no existe mucha diferenciabullSI SE INMOVILIZAN PUEDEN REUTILIZARSE CON LO QUE EL COSTO GLOBAL VA A VERSE DISMINUIDO

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

bullTambieacuten se pueden usar enzimas de organismos termoacutefilos

bullSe pueden introducir modificaciones en la enzima para aumentar su estabilidad (DIRECTED EVOLUTION)

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

3-Las enzimas son activas solamente sobre sus sustratos naturales

bullAlgunas (las maacutes especializadas) pero otras muchas nobullLas hidrolasas proteasas esterasas y especialmente lipasas son capaces de aceptar sustratos muy distintos de los suyos naturales

bullProceso one pot de LONZA en un biorreactor de 15m3

bullAmidasa de Comomonasacidovorans expresada en E ColibullEl enantiomerohidrolizado de la amida se recicla a amida raceacutemicabullLa Cilastatina es un inhibidor de la β-galactosidasa

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

4-Las enzimas solamente trabajan en concentraciones muy bajas de sustrato por lo que la productividad del proceso biocatalizado es baja

bullProceso de Glaxo WellcomebullLa enzima es una proteasaalacalina alcalasabullEl medio de reaccioacuten es THFaguabullResultados 50 de conversioacuten ee gt 99 bullLa concentracioacuten de sustrato es 100 g l

ABACAVIR anti HIVZiagen TM

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

5-Las enzimas solamente catalizan reacciones poco atractivas

bullRotundamente falsobullEl volumen de reacciones catalizadas por la enzimas es muy importante

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

2- Las enzimas no producen contaminacioacuten medioambiental

bullLas enzimas son proteiacutenas y por tanto biodegradables

bullSi se usan soportes inertes (siacutelice barro de diatomeas) el derivado

inmovilizado sigue siendo inocuo para el medio ambiente

bullAdemaacutes las condiciones suaves de trabajo implican poco consumo

energeacutetico y por tanto poco costo y emisioacuten de gases poco

contaminantes por lo que no se incrementa el efecto invernadero

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- Las enzimas trabajan en condiciones suaves de pH temperatura y presioacutenbullGeneralmente las enzimas funcionan a T ambiente presioacuten atmosfeacuterica y pH neutro o cercano a la neutralidadbullPor ello se minimiza la generacioacuten de subproductos por reacciones colaterales lo que conlleva un aumento de la conversioacuten y facilita los procesos de recuperacioacuten de productos (down stream)bullUno de los ejemplos mas claros produccioacuten de acrilamida por Nitto Chemical Japoacuten

bullLa escala de produccioacuten es aproximadamente 20000 toneladas meacutetricas al antildeobullEl proceso quiacutemico opera a temperaturas de 80-140ordmC y siempre se produce aacutecido acriacutelico como subproducto Ademaacutes usa un catalizador de Cu que genera subproductos toacutexicos (HCN entre ellos)bullEl proceso enzimaacutetico opera a 10ordmC para generar un 100 de acrilamida

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

5- Las enzimas pueden catalizar un amplio espectro de reaccionesbullHIDROLISIS-SINTESIS DE ESTERES AMIDAS LACTONAS ANHIDRIDOS EPOXIDOS y NITRILOS

bullOXIDACIONES-REDUCCIONES DE ALCANOS ALQUENOS COMPUESTOS AROMAacuteTICOS ALCOHOLES ALDEHIDOS y CETONAS SULFUROS Y SULFOXIDOS

bullADICION-ELIMINACION DE AGUA AMONIACO ACIDO CIANHIDRICO

bullHALOGENACIONES y DEHALOGENACIONES ALQUILACIONES y DEALQUILACIONES ISOMERIZACIONES CONDENSACIONES ALDOLICAS ACILOINICA ADICIONES DE MICHAEL

bullTRANSPOSICIONES TIPO CLAISEN

bullCICLOADICIONES DIELS-ALDER

1- Las enzimas son producidas en la naturaleza como un soacutelo enantioacutemero

no existen imaacutegenes especulares de las enzimas formadas por D-aminoaacutecidos se debe hacer un screening si se quiere la otra enantioselectividad

2- Las enzimas requieren paraacutemetros operacionales muy estrechos

3- Las enzimas presentan su mayor actividad en medios acuososproductos orgaacutenicos poco solubles en agua

4- Las enzimas pueden sufrir procesos de inhibicioacutenpor sustrato mantener baja la concentracioacuten inicialpor producto final hay que retirar el producto a medida que se forma

23- DESVENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

31 ASPECTOS MECANIacuteSTICOS

PRINCIPIO LLAVE-CERRADURA

Δ GDagger= Δ HDaggerndashTΔ SDagger

Por tanto la energiacutea inicial del complejo E-A-B seraacute superior y la E activacioacuten menor

32 ASPECTOS CINETICOS

ΔGDagger

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

wwwbiotransformacionescom

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

bullNo obstante no debe considerarse tanto el precio en siacute cuanto su contribucioacuten al precio final del productobullEjemplos

bull Transaminasa ($20-30kg) para la produccioacuten de p-fluoro-L-fenilamina ($500kg)bull El costo final de la penicilinacilasa en la produccioacuten de Penicilina G es de aproximadamente $1kgbull El costo final de la aspartasa en la produccioacuten de aacutecido L-aspaacutertico es menor de aproximadamente $01kg

bullFinalmente si comparamos con los precios de los catalizadores quiacutemicos veremos que no existe mucha diferenciabullSI SE INMOVILIZAN PUEDEN REUTILIZARSE CON LO QUE EL COSTO GLOBAL VA A VERSE DISMINUIDO

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

bullTambieacuten se pueden usar enzimas de organismos termoacutefilos

bullSe pueden introducir modificaciones en la enzima para aumentar su estabilidad (DIRECTED EVOLUTION)

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

3-Las enzimas son activas solamente sobre sus sustratos naturales

bullAlgunas (las maacutes especializadas) pero otras muchas nobullLas hidrolasas proteasas esterasas y especialmente lipasas son capaces de aceptar sustratos muy distintos de los suyos naturales

bullProceso one pot de LONZA en un biorreactor de 15m3

bullAmidasa de Comomonasacidovorans expresada en E ColibullEl enantiomerohidrolizado de la amida se recicla a amida raceacutemicabullLa Cilastatina es un inhibidor de la β-galactosidasa

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

4-Las enzimas solamente trabajan en concentraciones muy bajas de sustrato por lo que la productividad del proceso biocatalizado es baja

bullProceso de Glaxo WellcomebullLa enzima es una proteasaalacalina alcalasabullEl medio de reaccioacuten es THFaguabullResultados 50 de conversioacuten ee gt 99 bullLa concentracioacuten de sustrato es 100 g l

ABACAVIR anti HIVZiagen TM

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

5-Las enzimas solamente catalizan reacciones poco atractivas

bullRotundamente falsobullEl volumen de reacciones catalizadas por la enzimas es muy importante

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

2- Las enzimas no producen contaminacioacuten medioambiental

bullLas enzimas son proteiacutenas y por tanto biodegradables

bullSi se usan soportes inertes (siacutelice barro de diatomeas) el derivado

inmovilizado sigue siendo inocuo para el medio ambiente

bullAdemaacutes las condiciones suaves de trabajo implican poco consumo

energeacutetico y por tanto poco costo y emisioacuten de gases poco

contaminantes por lo que no se incrementa el efecto invernadero

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- Las enzimas trabajan en condiciones suaves de pH temperatura y presioacutenbullGeneralmente las enzimas funcionan a T ambiente presioacuten atmosfeacuterica y pH neutro o cercano a la neutralidadbullPor ello se minimiza la generacioacuten de subproductos por reacciones colaterales lo que conlleva un aumento de la conversioacuten y facilita los procesos de recuperacioacuten de productos (down stream)bullUno de los ejemplos mas claros produccioacuten de acrilamida por Nitto Chemical Japoacuten

bullLa escala de produccioacuten es aproximadamente 20000 toneladas meacutetricas al antildeobullEl proceso quiacutemico opera a temperaturas de 80-140ordmC y siempre se produce aacutecido acriacutelico como subproducto Ademaacutes usa un catalizador de Cu que genera subproductos toacutexicos (HCN entre ellos)bullEl proceso enzimaacutetico opera a 10ordmC para generar un 100 de acrilamida

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

5- Las enzimas pueden catalizar un amplio espectro de reaccionesbullHIDROLISIS-SINTESIS DE ESTERES AMIDAS LACTONAS ANHIDRIDOS EPOXIDOS y NITRILOS

bullOXIDACIONES-REDUCCIONES DE ALCANOS ALQUENOS COMPUESTOS AROMAacuteTICOS ALCOHOLES ALDEHIDOS y CETONAS SULFUROS Y SULFOXIDOS

bullADICION-ELIMINACION DE AGUA AMONIACO ACIDO CIANHIDRICO

bullHALOGENACIONES y DEHALOGENACIONES ALQUILACIONES y DEALQUILACIONES ISOMERIZACIONES CONDENSACIONES ALDOLICAS ACILOINICA ADICIONES DE MICHAEL

bullTRANSPOSICIONES TIPO CLAISEN

bullCICLOADICIONES DIELS-ALDER

1- Las enzimas son producidas en la naturaleza como un soacutelo enantioacutemero

no existen imaacutegenes especulares de las enzimas formadas por D-aminoaacutecidos se debe hacer un screening si se quiere la otra enantioselectividad

2- Las enzimas requieren paraacutemetros operacionales muy estrechos

3- Las enzimas presentan su mayor actividad en medios acuososproductos orgaacutenicos poco solubles en agua

4- Las enzimas pueden sufrir procesos de inhibicioacutenpor sustrato mantener baja la concentracioacuten inicialpor producto final hay que retirar el producto a medida que se forma

23- DESVENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

31 ASPECTOS MECANIacuteSTICOS

PRINCIPIO LLAVE-CERRADURA

Δ GDagger= Δ HDaggerndashTΔ SDagger

Por tanto la energiacutea inicial del complejo E-A-B seraacute superior y la E activacioacuten menor

32 ASPECTOS CINETICOS

ΔGDagger

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

wwwbiotransformacionescom

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

bullTambieacuten se pueden usar enzimas de organismos termoacutefilos

bullSe pueden introducir modificaciones en la enzima para aumentar su estabilidad (DIRECTED EVOLUTION)

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

3-Las enzimas son activas solamente sobre sus sustratos naturales

bullAlgunas (las maacutes especializadas) pero otras muchas nobullLas hidrolasas proteasas esterasas y especialmente lipasas son capaces de aceptar sustratos muy distintos de los suyos naturales

bullProceso one pot de LONZA en un biorreactor de 15m3

bullAmidasa de Comomonasacidovorans expresada en E ColibullEl enantiomerohidrolizado de la amida se recicla a amida raceacutemicabullLa Cilastatina es un inhibidor de la β-galactosidasa

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

4-Las enzimas solamente trabajan en concentraciones muy bajas de sustrato por lo que la productividad del proceso biocatalizado es baja

bullProceso de Glaxo WellcomebullLa enzima es una proteasaalacalina alcalasabullEl medio de reaccioacuten es THFaguabullResultados 50 de conversioacuten ee gt 99 bullLa concentracioacuten de sustrato es 100 g l

ABACAVIR anti HIVZiagen TM

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

5-Las enzimas solamente catalizan reacciones poco atractivas

bullRotundamente falsobullEl volumen de reacciones catalizadas por la enzimas es muy importante

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

2- Las enzimas no producen contaminacioacuten medioambiental

bullLas enzimas son proteiacutenas y por tanto biodegradables

bullSi se usan soportes inertes (siacutelice barro de diatomeas) el derivado

inmovilizado sigue siendo inocuo para el medio ambiente

bullAdemaacutes las condiciones suaves de trabajo implican poco consumo

energeacutetico y por tanto poco costo y emisioacuten de gases poco

contaminantes por lo que no se incrementa el efecto invernadero

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- Las enzimas trabajan en condiciones suaves de pH temperatura y presioacutenbullGeneralmente las enzimas funcionan a T ambiente presioacuten atmosfeacuterica y pH neutro o cercano a la neutralidadbullPor ello se minimiza la generacioacuten de subproductos por reacciones colaterales lo que conlleva un aumento de la conversioacuten y facilita los procesos de recuperacioacuten de productos (down stream)bullUno de los ejemplos mas claros produccioacuten de acrilamida por Nitto Chemical Japoacuten

bullLa escala de produccioacuten es aproximadamente 20000 toneladas meacutetricas al antildeobullEl proceso quiacutemico opera a temperaturas de 80-140ordmC y siempre se produce aacutecido acriacutelico como subproducto Ademaacutes usa un catalizador de Cu que genera subproductos toacutexicos (HCN entre ellos)bullEl proceso enzimaacutetico opera a 10ordmC para generar un 100 de acrilamida

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

5- Las enzimas pueden catalizar un amplio espectro de reaccionesbullHIDROLISIS-SINTESIS DE ESTERES AMIDAS LACTONAS ANHIDRIDOS EPOXIDOS y NITRILOS

bullOXIDACIONES-REDUCCIONES DE ALCANOS ALQUENOS COMPUESTOS AROMAacuteTICOS ALCOHOLES ALDEHIDOS y CETONAS SULFUROS Y SULFOXIDOS

bullADICION-ELIMINACION DE AGUA AMONIACO ACIDO CIANHIDRICO

bullHALOGENACIONES y DEHALOGENACIONES ALQUILACIONES y DEALQUILACIONES ISOMERIZACIONES CONDENSACIONES ALDOLICAS ACILOINICA ADICIONES DE MICHAEL

bullTRANSPOSICIONES TIPO CLAISEN

bullCICLOADICIONES DIELS-ALDER

1- Las enzimas son producidas en la naturaleza como un soacutelo enantioacutemero

no existen imaacutegenes especulares de las enzimas formadas por D-aminoaacutecidos se debe hacer un screening si se quiere la otra enantioselectividad

2- Las enzimas requieren paraacutemetros operacionales muy estrechos

3- Las enzimas presentan su mayor actividad en medios acuososproductos orgaacutenicos poco solubles en agua

4- Las enzimas pueden sufrir procesos de inhibicioacutenpor sustrato mantener baja la concentracioacuten inicialpor producto final hay que retirar el producto a medida que se forma

23- DESVENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

31 ASPECTOS MECANIacuteSTICOS

PRINCIPIO LLAVE-CERRADURA

Δ GDagger= Δ HDaggerndashTΔ SDagger

Por tanto la energiacutea inicial del complejo E-A-B seraacute superior y la E activacioacuten menor

32 ASPECTOS CINETICOS

ΔGDagger

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

wwwbiotransformacionescom

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

3-Las enzimas son activas solamente sobre sus sustratos naturales

bullAlgunas (las maacutes especializadas) pero otras muchas nobullLas hidrolasas proteasas esterasas y especialmente lipasas son capaces de aceptar sustratos muy distintos de los suyos naturales

bullProceso one pot de LONZA en un biorreactor de 15m3

bullAmidasa de Comomonasacidovorans expresada en E ColibullEl enantiomerohidrolizado de la amida se recicla a amida raceacutemicabullLa Cilastatina es un inhibidor de la β-galactosidasa

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

4-Las enzimas solamente trabajan en concentraciones muy bajas de sustrato por lo que la productividad del proceso biocatalizado es baja

bullProceso de Glaxo WellcomebullLa enzima es una proteasaalacalina alcalasabullEl medio de reaccioacuten es THFaguabullResultados 50 de conversioacuten ee gt 99 bullLa concentracioacuten de sustrato es 100 g l

ABACAVIR anti HIVZiagen TM

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

5-Las enzimas solamente catalizan reacciones poco atractivas

bullRotundamente falsobullEl volumen de reacciones catalizadas por la enzimas es muy importante

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

2- Las enzimas no producen contaminacioacuten medioambiental

bullLas enzimas son proteiacutenas y por tanto biodegradables

bullSi se usan soportes inertes (siacutelice barro de diatomeas) el derivado

inmovilizado sigue siendo inocuo para el medio ambiente

bullAdemaacutes las condiciones suaves de trabajo implican poco consumo

energeacutetico y por tanto poco costo y emisioacuten de gases poco

contaminantes por lo que no se incrementa el efecto invernadero

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- Las enzimas trabajan en condiciones suaves de pH temperatura y presioacutenbullGeneralmente las enzimas funcionan a T ambiente presioacuten atmosfeacuterica y pH neutro o cercano a la neutralidadbullPor ello se minimiza la generacioacuten de subproductos por reacciones colaterales lo que conlleva un aumento de la conversioacuten y facilita los procesos de recuperacioacuten de productos (down stream)bullUno de los ejemplos mas claros produccioacuten de acrilamida por Nitto Chemical Japoacuten

bullLa escala de produccioacuten es aproximadamente 20000 toneladas meacutetricas al antildeobullEl proceso quiacutemico opera a temperaturas de 80-140ordmC y siempre se produce aacutecido acriacutelico como subproducto Ademaacutes usa un catalizador de Cu que genera subproductos toacutexicos (HCN entre ellos)bullEl proceso enzimaacutetico opera a 10ordmC para generar un 100 de acrilamida

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

5- Las enzimas pueden catalizar un amplio espectro de reaccionesbullHIDROLISIS-SINTESIS DE ESTERES AMIDAS LACTONAS ANHIDRIDOS EPOXIDOS y NITRILOS

bullOXIDACIONES-REDUCCIONES DE ALCANOS ALQUENOS COMPUESTOS AROMAacuteTICOS ALCOHOLES ALDEHIDOS y CETONAS SULFUROS Y SULFOXIDOS

bullADICION-ELIMINACION DE AGUA AMONIACO ACIDO CIANHIDRICO

bullHALOGENACIONES y DEHALOGENACIONES ALQUILACIONES y DEALQUILACIONES ISOMERIZACIONES CONDENSACIONES ALDOLICAS ACILOINICA ADICIONES DE MICHAEL

bullTRANSPOSICIONES TIPO CLAISEN

bullCICLOADICIONES DIELS-ALDER

1- Las enzimas son producidas en la naturaleza como un soacutelo enantioacutemero

no existen imaacutegenes especulares de las enzimas formadas por D-aminoaacutecidos se debe hacer un screening si se quiere la otra enantioselectividad

2- Las enzimas requieren paraacutemetros operacionales muy estrechos

3- Las enzimas presentan su mayor actividad en medios acuososproductos orgaacutenicos poco solubles en agua

4- Las enzimas pueden sufrir procesos de inhibicioacutenpor sustrato mantener baja la concentracioacuten inicialpor producto final hay que retirar el producto a medida que se forma

23- DESVENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

31 ASPECTOS MECANIacuteSTICOS

PRINCIPIO LLAVE-CERRADURA

Δ GDagger= Δ HDaggerndashTΔ SDagger

Por tanto la energiacutea inicial del complejo E-A-B seraacute superior y la E activacioacuten menor

32 ASPECTOS CINETICOS

ΔGDagger

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

wwwbiotransformacionescom

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

4-Las enzimas solamente trabajan en concentraciones muy bajas de sustrato por lo que la productividad del proceso biocatalizado es baja

bullProceso de Glaxo WellcomebullLa enzima es una proteasaalacalina alcalasabullEl medio de reaccioacuten es THFaguabullResultados 50 de conversioacuten ee gt 99 bullLa concentracioacuten de sustrato es 100 g l

ABACAVIR anti HIVZiagen TM

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

5-Las enzimas solamente catalizan reacciones poco atractivas

bullRotundamente falsobullEl volumen de reacciones catalizadas por la enzimas es muy importante

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

2- Las enzimas no producen contaminacioacuten medioambiental

bullLas enzimas son proteiacutenas y por tanto biodegradables

bullSi se usan soportes inertes (siacutelice barro de diatomeas) el derivado

inmovilizado sigue siendo inocuo para el medio ambiente

bullAdemaacutes las condiciones suaves de trabajo implican poco consumo

energeacutetico y por tanto poco costo y emisioacuten de gases poco

contaminantes por lo que no se incrementa el efecto invernadero

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- Las enzimas trabajan en condiciones suaves de pH temperatura y presioacutenbullGeneralmente las enzimas funcionan a T ambiente presioacuten atmosfeacuterica y pH neutro o cercano a la neutralidadbullPor ello se minimiza la generacioacuten de subproductos por reacciones colaterales lo que conlleva un aumento de la conversioacuten y facilita los procesos de recuperacioacuten de productos (down stream)bullUno de los ejemplos mas claros produccioacuten de acrilamida por Nitto Chemical Japoacuten

bullLa escala de produccioacuten es aproximadamente 20000 toneladas meacutetricas al antildeobullEl proceso quiacutemico opera a temperaturas de 80-140ordmC y siempre se produce aacutecido acriacutelico como subproducto Ademaacutes usa un catalizador de Cu que genera subproductos toacutexicos (HCN entre ellos)bullEl proceso enzimaacutetico opera a 10ordmC para generar un 100 de acrilamida

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

5- Las enzimas pueden catalizar un amplio espectro de reaccionesbullHIDROLISIS-SINTESIS DE ESTERES AMIDAS LACTONAS ANHIDRIDOS EPOXIDOS y NITRILOS

bullOXIDACIONES-REDUCCIONES DE ALCANOS ALQUENOS COMPUESTOS AROMAacuteTICOS ALCOHOLES ALDEHIDOS y CETONAS SULFUROS Y SULFOXIDOS

bullADICION-ELIMINACION DE AGUA AMONIACO ACIDO CIANHIDRICO

bullHALOGENACIONES y DEHALOGENACIONES ALQUILACIONES y DEALQUILACIONES ISOMERIZACIONES CONDENSACIONES ALDOLICAS ACILOINICA ADICIONES DE MICHAEL

bullTRANSPOSICIONES TIPO CLAISEN

bullCICLOADICIONES DIELS-ALDER

1- Las enzimas son producidas en la naturaleza como un soacutelo enantioacutemero

no existen imaacutegenes especulares de las enzimas formadas por D-aminoaacutecidos se debe hacer un screening si se quiere la otra enantioselectividad

2- Las enzimas requieren paraacutemetros operacionales muy estrechos

3- Las enzimas presentan su mayor actividad en medios acuososproductos orgaacutenicos poco solubles en agua

4- Las enzimas pueden sufrir procesos de inhibicioacutenpor sustrato mantener baja la concentracioacuten inicialpor producto final hay que retirar el producto a medida que se forma

23- DESVENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

31 ASPECTOS MECANIacuteSTICOS

PRINCIPIO LLAVE-CERRADURA

Δ GDagger= Δ HDaggerndashTΔ SDagger

Por tanto la energiacutea inicial del complejo E-A-B seraacute superior y la E activacioacuten menor

32 ASPECTOS CINETICOS

ΔGDagger

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

wwwbiotransformacionescom

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

5-Las enzimas solamente catalizan reacciones poco atractivas

bullRotundamente falsobullEl volumen de reacciones catalizadas por la enzimas es muy importante

21- EXCUSAS PARA NO EMPLEAR ENZIMAS

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

2- Las enzimas no producen contaminacioacuten medioambiental

bullLas enzimas son proteiacutenas y por tanto biodegradables

bullSi se usan soportes inertes (siacutelice barro de diatomeas) el derivado

inmovilizado sigue siendo inocuo para el medio ambiente

bullAdemaacutes las condiciones suaves de trabajo implican poco consumo

energeacutetico y por tanto poco costo y emisioacuten de gases poco

contaminantes por lo que no se incrementa el efecto invernadero

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- Las enzimas trabajan en condiciones suaves de pH temperatura y presioacutenbullGeneralmente las enzimas funcionan a T ambiente presioacuten atmosfeacuterica y pH neutro o cercano a la neutralidadbullPor ello se minimiza la generacioacuten de subproductos por reacciones colaterales lo que conlleva un aumento de la conversioacuten y facilita los procesos de recuperacioacuten de productos (down stream)bullUno de los ejemplos mas claros produccioacuten de acrilamida por Nitto Chemical Japoacuten

bullLa escala de produccioacuten es aproximadamente 20000 toneladas meacutetricas al antildeobullEl proceso quiacutemico opera a temperaturas de 80-140ordmC y siempre se produce aacutecido acriacutelico como subproducto Ademaacutes usa un catalizador de Cu que genera subproductos toacutexicos (HCN entre ellos)bullEl proceso enzimaacutetico opera a 10ordmC para generar un 100 de acrilamida

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

5- Las enzimas pueden catalizar un amplio espectro de reaccionesbullHIDROLISIS-SINTESIS DE ESTERES AMIDAS LACTONAS ANHIDRIDOS EPOXIDOS y NITRILOS

bullOXIDACIONES-REDUCCIONES DE ALCANOS ALQUENOS COMPUESTOS AROMAacuteTICOS ALCOHOLES ALDEHIDOS y CETONAS SULFUROS Y SULFOXIDOS

bullADICION-ELIMINACION DE AGUA AMONIACO ACIDO CIANHIDRICO

bullHALOGENACIONES y DEHALOGENACIONES ALQUILACIONES y DEALQUILACIONES ISOMERIZACIONES CONDENSACIONES ALDOLICAS ACILOINICA ADICIONES DE MICHAEL

bullTRANSPOSICIONES TIPO CLAISEN

bullCICLOADICIONES DIELS-ALDER

1- Las enzimas son producidas en la naturaleza como un soacutelo enantioacutemero

no existen imaacutegenes especulares de las enzimas formadas por D-aminoaacutecidos se debe hacer un screening si se quiere la otra enantioselectividad

2- Las enzimas requieren paraacutemetros operacionales muy estrechos

3- Las enzimas presentan su mayor actividad en medios acuososproductos orgaacutenicos poco solubles en agua

4- Las enzimas pueden sufrir procesos de inhibicioacutenpor sustrato mantener baja la concentracioacuten inicialpor producto final hay que retirar el producto a medida que se forma

23- DESVENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

31 ASPECTOS MECANIacuteSTICOS

PRINCIPIO LLAVE-CERRADURA

Δ GDagger= Δ HDaggerndashTΔ SDagger

Por tanto la energiacutea inicial del complejo E-A-B seraacute superior y la E activacioacuten menor

32 ASPECTOS CINETICOS

ΔGDagger

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

wwwbiotransformacionescom

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

2- Las enzimas no producen contaminacioacuten medioambiental

bullLas enzimas son proteiacutenas y por tanto biodegradables

bullSi se usan soportes inertes (siacutelice barro de diatomeas) el derivado

inmovilizado sigue siendo inocuo para el medio ambiente

bullAdemaacutes las condiciones suaves de trabajo implican poco consumo

energeacutetico y por tanto poco costo y emisioacuten de gases poco

contaminantes por lo que no se incrementa el efecto invernadero

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- Las enzimas trabajan en condiciones suaves de pH temperatura y presioacutenbullGeneralmente las enzimas funcionan a T ambiente presioacuten atmosfeacuterica y pH neutro o cercano a la neutralidadbullPor ello se minimiza la generacioacuten de subproductos por reacciones colaterales lo que conlleva un aumento de la conversioacuten y facilita los procesos de recuperacioacuten de productos (down stream)bullUno de los ejemplos mas claros produccioacuten de acrilamida por Nitto Chemical Japoacuten

bullLa escala de produccioacuten es aproximadamente 20000 toneladas meacutetricas al antildeobullEl proceso quiacutemico opera a temperaturas de 80-140ordmC y siempre se produce aacutecido acriacutelico como subproducto Ademaacutes usa un catalizador de Cu que genera subproductos toacutexicos (HCN entre ellos)bullEl proceso enzimaacutetico opera a 10ordmC para generar un 100 de acrilamida

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

5- Las enzimas pueden catalizar un amplio espectro de reaccionesbullHIDROLISIS-SINTESIS DE ESTERES AMIDAS LACTONAS ANHIDRIDOS EPOXIDOS y NITRILOS

bullOXIDACIONES-REDUCCIONES DE ALCANOS ALQUENOS COMPUESTOS AROMAacuteTICOS ALCOHOLES ALDEHIDOS y CETONAS SULFUROS Y SULFOXIDOS

bullADICION-ELIMINACION DE AGUA AMONIACO ACIDO CIANHIDRICO

bullHALOGENACIONES y DEHALOGENACIONES ALQUILACIONES y DEALQUILACIONES ISOMERIZACIONES CONDENSACIONES ALDOLICAS ACILOINICA ADICIONES DE MICHAEL

bullTRANSPOSICIONES TIPO CLAISEN

bullCICLOADICIONES DIELS-ALDER

1- Las enzimas son producidas en la naturaleza como un soacutelo enantioacutemero

no existen imaacutegenes especulares de las enzimas formadas por D-aminoaacutecidos se debe hacer un screening si se quiere la otra enantioselectividad

2- Las enzimas requieren paraacutemetros operacionales muy estrechos

3- Las enzimas presentan su mayor actividad en medios acuososproductos orgaacutenicos poco solubles en agua

4- Las enzimas pueden sufrir procesos de inhibicioacutenpor sustrato mantener baja la concentracioacuten inicialpor producto final hay que retirar el producto a medida que se forma

23- DESVENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

31 ASPECTOS MECANIacuteSTICOS

PRINCIPIO LLAVE-CERRADURA

Δ GDagger= Δ HDaggerndashTΔ SDagger

Por tanto la energiacutea inicial del complejo E-A-B seraacute superior y la E activacioacuten menor

32 ASPECTOS CINETICOS

ΔGDagger

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

wwwbiotransformacionescom

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- Las enzimas trabajan en condiciones suaves de pH temperatura y presioacutenbullGeneralmente las enzimas funcionan a T ambiente presioacuten atmosfeacuterica y pH neutro o cercano a la neutralidadbullPor ello se minimiza la generacioacuten de subproductos por reacciones colaterales lo que conlleva un aumento de la conversioacuten y facilita los procesos de recuperacioacuten de productos (down stream)bullUno de los ejemplos mas claros produccioacuten de acrilamida por Nitto Chemical Japoacuten

bullLa escala de produccioacuten es aproximadamente 20000 toneladas meacutetricas al antildeobullEl proceso quiacutemico opera a temperaturas de 80-140ordmC y siempre se produce aacutecido acriacutelico como subproducto Ademaacutes usa un catalizador de Cu que genera subproductos toacutexicos (HCN entre ellos)bullEl proceso enzimaacutetico opera a 10ordmC para generar un 100 de acrilamida

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

5- Las enzimas pueden catalizar un amplio espectro de reaccionesbullHIDROLISIS-SINTESIS DE ESTERES AMIDAS LACTONAS ANHIDRIDOS EPOXIDOS y NITRILOS

bullOXIDACIONES-REDUCCIONES DE ALCANOS ALQUENOS COMPUESTOS AROMAacuteTICOS ALCOHOLES ALDEHIDOS y CETONAS SULFUROS Y SULFOXIDOS

bullADICION-ELIMINACION DE AGUA AMONIACO ACIDO CIANHIDRICO

bullHALOGENACIONES y DEHALOGENACIONES ALQUILACIONES y DEALQUILACIONES ISOMERIZACIONES CONDENSACIONES ALDOLICAS ACILOINICA ADICIONES DE MICHAEL

bullTRANSPOSICIONES TIPO CLAISEN

bullCICLOADICIONES DIELS-ALDER

1- Las enzimas son producidas en la naturaleza como un soacutelo enantioacutemero

no existen imaacutegenes especulares de las enzimas formadas por D-aminoaacutecidos se debe hacer un screening si se quiere la otra enantioselectividad

2- Las enzimas requieren paraacutemetros operacionales muy estrechos

3- Las enzimas presentan su mayor actividad en medios acuososproductos orgaacutenicos poco solubles en agua

4- Las enzimas pueden sufrir procesos de inhibicioacutenpor sustrato mantener baja la concentracioacuten inicialpor producto final hay que retirar el producto a medida que se forma

23- DESVENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

31 ASPECTOS MECANIacuteSTICOS

PRINCIPIO LLAVE-CERRADURA

Δ GDagger= Δ HDaggerndashTΔ SDagger

Por tanto la energiacutea inicial del complejo E-A-B seraacute superior y la E activacioacuten menor

32 ASPECTOS CINETICOS

ΔGDagger

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

wwwbiotransformacionescom

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

5- Las enzimas pueden catalizar un amplio espectro de reaccionesbullHIDROLISIS-SINTESIS DE ESTERES AMIDAS LACTONAS ANHIDRIDOS EPOXIDOS y NITRILOS

bullOXIDACIONES-REDUCCIONES DE ALCANOS ALQUENOS COMPUESTOS AROMAacuteTICOS ALCOHOLES ALDEHIDOS y CETONAS SULFUROS Y SULFOXIDOS

bullADICION-ELIMINACION DE AGUA AMONIACO ACIDO CIANHIDRICO

bullHALOGENACIONES y DEHALOGENACIONES ALQUILACIONES y DEALQUILACIONES ISOMERIZACIONES CONDENSACIONES ALDOLICAS ACILOINICA ADICIONES DE MICHAEL

bullTRANSPOSICIONES TIPO CLAISEN

bullCICLOADICIONES DIELS-ALDER

1- Las enzimas son producidas en la naturaleza como un soacutelo enantioacutemero

no existen imaacutegenes especulares de las enzimas formadas por D-aminoaacutecidos se debe hacer un screening si se quiere la otra enantioselectividad

2- Las enzimas requieren paraacutemetros operacionales muy estrechos

3- Las enzimas presentan su mayor actividad en medios acuososproductos orgaacutenicos poco solubles en agua

4- Las enzimas pueden sufrir procesos de inhibicioacutenpor sustrato mantener baja la concentracioacuten inicialpor producto final hay que retirar el producto a medida que se forma

23- DESVENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

31 ASPECTOS MECANIacuteSTICOS

PRINCIPIO LLAVE-CERRADURA

Δ GDagger= Δ HDaggerndashTΔ SDagger

Por tanto la energiacutea inicial del complejo E-A-B seraacute superior y la E activacioacuten menor

32 ASPECTOS CINETICOS

ΔGDagger

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

wwwbiotransformacionescom

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

22- VENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

5- Las enzimas pueden catalizar un amplio espectro de reaccionesbullHIDROLISIS-SINTESIS DE ESTERES AMIDAS LACTONAS ANHIDRIDOS EPOXIDOS y NITRILOS

bullOXIDACIONES-REDUCCIONES DE ALCANOS ALQUENOS COMPUESTOS AROMAacuteTICOS ALCOHOLES ALDEHIDOS y CETONAS SULFUROS Y SULFOXIDOS

bullADICION-ELIMINACION DE AGUA AMONIACO ACIDO CIANHIDRICO

bullHALOGENACIONES y DEHALOGENACIONES ALQUILACIONES y DEALQUILACIONES ISOMERIZACIONES CONDENSACIONES ALDOLICAS ACILOINICA ADICIONES DE MICHAEL

bullTRANSPOSICIONES TIPO CLAISEN

bullCICLOADICIONES DIELS-ALDER

1- Las enzimas son producidas en la naturaleza como un soacutelo enantioacutemero

no existen imaacutegenes especulares de las enzimas formadas por D-aminoaacutecidos se debe hacer un screening si se quiere la otra enantioselectividad

2- Las enzimas requieren paraacutemetros operacionales muy estrechos

3- Las enzimas presentan su mayor actividad en medios acuososproductos orgaacutenicos poco solubles en agua

4- Las enzimas pueden sufrir procesos de inhibicioacutenpor sustrato mantener baja la concentracioacuten inicialpor producto final hay que retirar el producto a medida que se forma

23- DESVENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

31 ASPECTOS MECANIacuteSTICOS

PRINCIPIO LLAVE-CERRADURA

Δ GDagger= Δ HDaggerndashTΔ SDagger

Por tanto la energiacutea inicial del complejo E-A-B seraacute superior y la E activacioacuten menor

32 ASPECTOS CINETICOS

ΔGDagger

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

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41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

1- Las enzimas son producidas en la naturaleza como un soacutelo enantioacutemero

no existen imaacutegenes especulares de las enzimas formadas por D-aminoaacutecidos se debe hacer un screening si se quiere la otra enantioselectividad

2- Las enzimas requieren paraacutemetros operacionales muy estrechos

3- Las enzimas presentan su mayor actividad en medios acuososproductos orgaacutenicos poco solubles en agua

4- Las enzimas pueden sufrir procesos de inhibicioacutenpor sustrato mantener baja la concentracioacuten inicialpor producto final hay que retirar el producto a medida que se forma

23- DESVENTAJAS DE LAS BIOTRANSFORMACIONES

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

31 ASPECTOS MECANIacuteSTICOS

PRINCIPIO LLAVE-CERRADURA

Δ GDagger= Δ HDaggerndashTΔ SDagger

Por tanto la energiacutea inicial del complejo E-A-B seraacute superior y la E activacioacuten menor

32 ASPECTOS CINETICOS

ΔGDagger

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

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41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

31 ASPECTOS MECANIacuteSTICOS

PRINCIPIO LLAVE-CERRADURA

Δ GDagger= Δ HDaggerndashTΔ SDagger

Por tanto la energiacutea inicial del complejo E-A-B seraacute superior y la E activacioacuten menor

32 ASPECTOS CINETICOS

ΔGDagger

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

wwwbiotransformacionescom

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

31 ASPECTOS MECANIacuteSTICOS

PRINCIPIO LLAVE-CERRADURA

Δ GDagger= Δ HDaggerndashTΔ SDagger

Por tanto la energiacutea inicial del complejo E-A-B seraacute superior y la E activacioacuten menor

32 ASPECTOS CINETICOS

ΔGDagger

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

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41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

31 ASPECTOS MECANIacuteSTICOS

PRINCIPIO LLAVE-CERRADURA

Δ GDagger= Δ HDaggerndashTΔ SDagger

Por tanto la energiacutea inicial del complejo E-A-B seraacute superior y la E activacioacuten menor

32 ASPECTOS CINETICOS

ΔGDagger

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

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41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

31 ASPECTOS MECANIacuteSTICOS

PRINCIPIO LLAVE-CERRADURA

Δ GDagger= Δ HDaggerndashTΔ SDagger

Por tanto la energiacutea inicial del complejo E-A-B seraacute superior y la E activacioacuten menor

32 ASPECTOS CINETICOS

ΔGDagger

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

wwwbiotransformacionescom

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

31 ASPECTOS MECANIacuteSTICOS

PRINCIPIO LLAVE-CERRADURA

Δ GDagger= Δ HDaggerndashTΔ SDagger

Por tanto la energiacutea inicial del complejo E-A-B seraacute superior y la E activacioacuten menor

32 ASPECTOS CINETICOS

ΔGDagger

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

wwwbiotransformacionescom

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

31 ASPECTOS MECANIacuteSTICOS

PRINCIPIO LLAVE-CERRADURA

Δ GDagger= Δ HDaggerndashTΔ SDagger

Por tanto la energiacutea inicial del complejo E-A-B seraacute superior y la E activacioacuten menor

32 ASPECTOS CINETICOS

ΔGDagger

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

wwwbiotransformacionescom

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

Δ GDagger= Δ HDaggerndashTΔ SDagger

Por tanto la energiacutea inicial del complejo E-A-B seraacute superior y la E activacioacuten menor

32 ASPECTOS CINETICOS

ΔGDagger

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

wwwbiotransformacionescom

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

MeN

Me Me+

O

O

NO2

HO

NO2

O-

O MeN

MeMeH+ +H2O

ON

MeMe

O

NO2O-NMeMe

O

H

+

HO

NO2+

H2O

Reaccioacuten de segundo orden k = 43 mol-1 l min-1

Reaccioacuten de primer orden k = 21500 mol-1 l min-1

32 ASPECTOS CINETICOS

EJEMPLOS QUIacuteMICOS

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

wwwbiotransformacionescom

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

2- FACTOR CATAacuteLISIS AacuteCIDO-BASE

Existen 2 tipos

Especiacutefica si intervienen contribuciones de H+ y OH- en la reaccioacuten O sea estos iones aceleran la reaccioacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende soacutelo del pH y no de la concentracioacuten del tampoacuten

General cuando el tampoacuten en su conjunto ayuda a estabilizar el estado de transicioacuten viacutea donacioacuten o eliminacioacuten de un protoacuten por lo que la velocidad de reaccioacuten depende de la concentracioacuten del tampoacuten asiacute como del apropiado estado de protonacioacuten ES LA QUE PRODUCEN LAS ENZIMAS

32 ASPECTOS CINETICOS

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

wwwbiotransformacionescom

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

32 ASPECTOS CINETICOS

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

Las reacciones pueden catalizarse por la formacioacuten y desaparicioacuten raacutepida de intermedios covalentes En estos casos los estados de transicioacuten se estabilizan por la enzima

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

wwwbiotransformacionescom

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato

3- FACTOR CATAacuteLISIS COVALENTE

32 ASPECTOS CINETICOS

Sin cataacutelisis Cataacutelisis enzimaacutetico

S

Mala unioacuten del sustrato

S

Fuerte unioacuten del ET

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

Dr J V Sinisterra GagoBiotransformations group

Facultad de FarmaciaUniversidad Complutense

wwwbiotransformacionescom

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

32 ASPECTOS CINETICOS

A partir de la estructura de rayos X se sabe que el carbono C1 de la unidad D se situacutea entre 2 residuos carboxilato (Glu-35 y Asp-52) Asp-52 existe en forma ionizada mientras que Glu-35 esta protonado Glu actuacutea como un acido general que protona el grupo saliente en el estado de transicioacuten mientras que Asp estabiliza la carga positiva dei intermedio Entonces Glu actuacutea como una base y desprotona el agua en el estado de

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

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41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

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iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

32 ASPECTOS CINETICOS

5- FACTOR MICROENTORNO

Las reacciones quiacutemicas se ven afectadas por los disolventesLa existencia de microentornos hace que las micro-constantes dieleacutectricas sean diferentes por lo que los micro-pKa de los aminoaacutecidos cambia Esta es la situacioacuten en la cataacutelisis enzimaacutetica

Grupo cadenalateral

Carga neta a pH 7

pKa

del AA librepKa

in protein

394160

84105105125

Asp carboxilo -1 4-5Glu carboxilo -1 4-5His imidazol Aprox 0 6-7

Cys tiol Aprox 0 8-95Tyr fenol 0 95-10Lys amino +1 ~10Arg guanidinio +1 ~12

Ser hidroxilo 0 ~16

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

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DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

32 ASPECTOS CINETICOSEfecto del pH en la accioacuten de la papaina

pH lt 42 pHgt82

Cineacutetica Enzimaacutetica

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41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

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iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

Cineacutetica Enzimaacutetica

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DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

DEFINICIONES

1CONVERSIONNuacutemero de moleacuteculas convertidas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

Xs conversioacuten del sustrato S

ns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacuten

ns cantidad (moles) de sustrato S al final de la reaccioacuten

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

2RENDIMIENTONuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas iniciales

ηp conversioacuten del producto Pnp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

3SELECTIVIDADNuacutemero de moleacuteculas de producto sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas convertidas

σp selectividad para el producto pns0 cantidad (moles) de sustrato S al comienzo de la reaccioacutenns cantidad (moles) de sustrato S final de la reaccioacutennp0 cantidad (moles) de producto P al comienzo de la reaccioacutennp cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenνs factor estequiomeacutetrico para el sustrato Sνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

DEFINICIDEFINICIOacuteOacuteNN

bull LAS ENZIMAS son proteiacutenas que se comportan como catalizadores muy potentes y eficaces de las reacciones quiacutemicas de los sistemas bioloacutegicos

bull La CATAacuteLISIS ENZIMAacuteTICA es esencial para los sistemas vivos

bull La mayoriacutea de las RQ ocurririacutean muy lento en condiciones bioloacutegicamente significativas

bull Hace posible que en condiciones fisioloacutegicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requeririacutean condiciones extremas de presioacuten temperatura o pH

bull Las biomoleacuteculas son muy estables a pH neutro temperatura suave y ambiente acuoso

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

Estructura-actividad cataliacutetica

bull La actividad cataliacutetica depende del mantenimiento de la conformacioacuten proteica nativa

bull Si se desnaturaliza la proteina o se disocia en subunidades pierde su actividad

bull Estructuras 1deg 2deg 3deg y 4degson esenciales

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

Cofactor (Coenzima)

Aacutetomo ion o moleacutecula que participa en el procesocataliacutetico sin ser enzima ni substrato

Los cofactores participan de dos maneras distintas

1 A traveacutes de una fijacioacuten muy fuerte a la proteiacutena y no sonmodificados en el ciclo cataliacutetico- cofactor

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

2 Como un segundo substrato se ven modificados en el ciclo cataliacutetico y por lo general requieren otra enzima para volver al estado original- coenzima

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

Se pueden extraer sin perder actividad

bioloacutegica

Extractos se usa para Estudios de

Reacciones metaboacutelicas y su regulacioacuten

Estructuras y mecanismos de accioacuten

Catalizadores en siacutentesis industrial

Diagnoacutesticos enfermedades

Distribucioacuten intracelular de las

enzimas

Localizacioacuten por HistoenzimologiacuteaEnsayos Elisa

Biotransformaciones

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Sitio ActivoSitio Activo

1- El enzima y su sustrato

2- Unioacuten al centro activo

3- Formacioacuten de productos

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores

Hipoacutetesis de la Cerradura y la llave (E Fischer 1894)

Sustrato y enzima se acoplan de forma estereospeciacuteficade la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura

Modelo aceptado durante mucho tiempo hoy se considerainsuficiente al no explicar algunos fenoacutemenos de la inhibi-cioacuten enzimaacutetica por ejemplo

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

k1

K -1

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Cineacutetica de Michaelis-Menten

ndash 1ordm etapa se forma el complejo enzima-sustrato

ndash 2ordm etapa el complejo enzima-sustrato da lugar a la formacioacuten del producto liberando la enzima libre

Paso lento

V1 = k1 [E] [S]

V2 = k2 [ES]

V3 = k3 [ES]k1 k3

E + S ES E+ P

k2

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaEn este esquema k1 k-1 y k2 son las constantes cineacuteticas

individuales de cada proceso y tambieacuten reciben el nombre de constantes microscoacutepicas de velocidad Seguacuten esto podemos afirmar que

bull v1 = k1 [E] [S] bull V2 = k2 [ES] bull v3 = k3 [ES]

Podriacutea Expresarse V como funcioacuten de [E]t y [S]

Asumiendo que E y S estaacuten en equilibrio cuando k2ltlt k-1

Ks cte de disociacioacuten

Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unida al sustrato (ES) de forma que la concentracioacuten total de enzima [ET] (que es constante a lo largo de la reaccioacuten) es[ET] = [E] + [ES]Como [E] = [ET] - [ES] resulta que v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

Como v1=v2+v-1 podemos decir quek1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES] Despejando [ES] queda que

siendo

donde la expresioacuten (k2+k3)k1 se ha sustituido por KM o constante de Michaelis-Menten Esta relaacioacuten nos explica las razones que hacen de la KM un paraacutemetro cineacutetico importantePor lo tanto en el estado estacionario la velocidad de formacioacuten del producto es

v = v3 = k3 [ES] =

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

Pero E S y ES no estaacuten en equilibrio pues ES se convierte en P Continuamente

Modelo de Briggs ndash Haldane Estado Estacionario

Entonces

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull KM es caracteriacutestica de cada reaccioacuten

bull Tiene unidades de concentracioacuten

bull Cuando KM gtgt [S] se alcanza Vmax

EcuaciEcuacioacuteoacuten de n de MichaelisMichaelis -- MentenMenten

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

Significado de KM Kcat KcatKM

bull Kcat [segundos-1]

ndash Medida directa de la produccioacuten cataliacutetica en

condiciones oacuteptimas (enzima saturada)

ndash Tiempo necesario para cambiar S en P

ndash Nuacutemero de recambio (Ndeg moleacuteculas de S

transformadas por segundo)

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

Significado de KM Kcat KcatKM

bull Kcat KM

ndash Cuando [S] ltlt KM Entonces [E]t ltlt [E]

ndash Medida directa de eficiencia y especifidad

de la enzima

ndash Permite comparar eficiencia de una

enzima con diferentes sustratos

ndash Valor maacuteximo entre 108 y 109 (molL)-1 s-1

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Representacioacuten doble inversa o de Lineweaver-Burk

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Representacioacuten de Eadie- Hofstee

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

En condiciones de concentracioacuten de [E] pH y temperatura constante se observa que la accisa correspondiente a Vmax2 es Km

bull Efecto de la variacioacuten de la concentracioacuten del sustrato

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

En condiciones de concentracioacuten de S crecientes hasta la saturacioacuten pH y temperatura constante se observa que la velocidad inicial crece con [s]

bull Efecto de la variacioacuten de la concentracioacuten de la enzima

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto de la temperatura sobre la actividad enzimaacuteticandash En general los aumentos de temperatura aceleran las

reacciones quiacutemicas por cada 10ordmC de incremento la velocidad de reaccioacuten se duplica Q10

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto del pH sobre la actividad enzimaacuteticandash Los enzimas poseen grupos quiacutemicos ionizables

(carboxilos -COOH amino -NH2 tiol -SH imidazol etc) en las cadenas laterales de sus aminoaacutecidos

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Reacciones en que intervienen dos o

maacutes sustratos Puede haber dos casos extremos

ndash Unioacuten aleatoria de los sustratos

La fosforilacioacuten de la glucosa con ATP catalizada con hexokinasa con tendencia a

unirse a la glucosa en primer lugar

bullUnioacuten ligeramente priorizada de uno de los sustratos

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Unioacuten ordenada de los sustratos

Se observa en oxidaciones de sustratos con la coenzima nicotinamida adenindinucleotido (NAD+)

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Mecanismo ldquoping-pongrdquo

La ruptura de una cadena polipetiacutedica con una serin-proteasa tal como la tripsina o la α-chymotripsina

Cineacutetica Enzimaacutetica

Anaacutelisis cineacutetico en el estado estacionario de las reacciones bi-sustrato

Inhibidor competitivo Inhibidor no competitivo

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismo de Inhibicioacuten Reversible

ndash Inhibicioacuten competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

ndash Inhibicioacuten no competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull KM es caracteriacutestica de cada reaccioacuten

bull Tiene unidades de concentracioacuten

bull Cuando KM gtgt [S] se alcanza Vmax

EcuaciEcuacioacuteoacuten de n de MichaelisMichaelis -- MentenMenten

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

Significado de KM Kcat KcatKM

bull Kcat [segundos-1]

ndash Medida directa de la produccioacuten cataliacutetica en

condiciones oacuteptimas (enzima saturada)

ndash Tiempo necesario para cambiar S en P

ndash Nuacutemero de recambio (Ndeg moleacuteculas de S

transformadas por segundo)

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

Significado de KM Kcat KcatKM

bull Kcat KM

ndash Cuando [S] ltlt KM Entonces [E]t ltlt [E]

ndash Medida directa de eficiencia y especifidad

de la enzima

ndash Permite comparar eficiencia de una

enzima con diferentes sustratos

ndash Valor maacuteximo entre 108 y 109 (molL)-1 s-1

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Representacioacuten doble inversa o de Lineweaver-Burk

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Representacioacuten de Eadie- Hofstee

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

En condiciones de concentracioacuten de [E] pH y temperatura constante se observa que la accisa correspondiente a Vmax2 es Km

bull Efecto de la variacioacuten de la concentracioacuten del sustrato

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

En condiciones de concentracioacuten de S crecientes hasta la saturacioacuten pH y temperatura constante se observa que la velocidad inicial crece con [s]

bull Efecto de la variacioacuten de la concentracioacuten de la enzima

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto de la temperatura sobre la actividad enzimaacuteticandash En general los aumentos de temperatura aceleran las

reacciones quiacutemicas por cada 10ordmC de incremento la velocidad de reaccioacuten se duplica Q10

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto del pH sobre la actividad enzimaacuteticandash Los enzimas poseen grupos quiacutemicos ionizables

(carboxilos -COOH amino -NH2 tiol -SH imidazol etc) en las cadenas laterales de sus aminoaacutecidos

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Reacciones en que intervienen dos o

maacutes sustratos Puede haber dos casos extremos

ndash Unioacuten aleatoria de los sustratos

La fosforilacioacuten de la glucosa con ATP catalizada con hexokinasa con tendencia a

unirse a la glucosa en primer lugar

bullUnioacuten ligeramente priorizada de uno de los sustratos

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Unioacuten ordenada de los sustratos

Se observa en oxidaciones de sustratos con la coenzima nicotinamida adenindinucleotido (NAD+)

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Mecanismo ldquoping-pongrdquo

La ruptura de una cadena polipetiacutedica con una serin-proteasa tal como la tripsina o la α-chymotripsina

Cineacutetica Enzimaacutetica

Anaacutelisis cineacutetico en el estado estacionario de las reacciones bi-sustrato

Inhibidor competitivo Inhibidor no competitivo

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismo de Inhibicioacuten Reversible

ndash Inhibicioacuten competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

ndash Inhibicioacuten no competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
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• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

Significado de KM Kcat KcatKM

bull Kcat [segundos-1]

ndash Medida directa de la produccioacuten cataliacutetica en

condiciones oacuteptimas (enzima saturada)

ndash Tiempo necesario para cambiar S en P

ndash Nuacutemero de recambio (Ndeg moleacuteculas de S

transformadas por segundo)

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

Significado de KM Kcat KcatKM

bull Kcat KM

ndash Cuando [S] ltlt KM Entonces [E]t ltlt [E]

ndash Medida directa de eficiencia y especifidad

de la enzima

ndash Permite comparar eficiencia de una

enzima con diferentes sustratos

ndash Valor maacuteximo entre 108 y 109 (molL)-1 s-1

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Representacioacuten doble inversa o de Lineweaver-Burk

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Representacioacuten de Eadie- Hofstee

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

En condiciones de concentracioacuten de [E] pH y temperatura constante se observa que la accisa correspondiente a Vmax2 es Km

bull Efecto de la variacioacuten de la concentracioacuten del sustrato

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

En condiciones de concentracioacuten de S crecientes hasta la saturacioacuten pH y temperatura constante se observa que la velocidad inicial crece con [s]

bull Efecto de la variacioacuten de la concentracioacuten de la enzima

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto de la temperatura sobre la actividad enzimaacuteticandash En general los aumentos de temperatura aceleran las

reacciones quiacutemicas por cada 10ordmC de incremento la velocidad de reaccioacuten se duplica Q10

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto del pH sobre la actividad enzimaacuteticandash Los enzimas poseen grupos quiacutemicos ionizables

(carboxilos -COOH amino -NH2 tiol -SH imidazol etc) en las cadenas laterales de sus aminoaacutecidos

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Reacciones en que intervienen dos o

maacutes sustratos Puede haber dos casos extremos

ndash Unioacuten aleatoria de los sustratos

La fosforilacioacuten de la glucosa con ATP catalizada con hexokinasa con tendencia a

unirse a la glucosa en primer lugar

bullUnioacuten ligeramente priorizada de uno de los sustratos

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Unioacuten ordenada de los sustratos

Se observa en oxidaciones de sustratos con la coenzima nicotinamida adenindinucleotido (NAD+)

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Mecanismo ldquoping-pongrdquo

La ruptura de una cadena polipetiacutedica con una serin-proteasa tal como la tripsina o la α-chymotripsina

Cineacutetica Enzimaacutetica

Anaacutelisis cineacutetico en el estado estacionario de las reacciones bi-sustrato

Inhibidor competitivo Inhibidor no competitivo

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismo de Inhibicioacuten Reversible

ndash Inhibicioacuten competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

ndash Inhibicioacuten no competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
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• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
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• Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
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• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
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• Cineacutetica Enzimaacutetica
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Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

Significado de KM Kcat KcatKM

bull Kcat KM

ndash Cuando [S] ltlt KM Entonces [E]t ltlt [E]

ndash Medida directa de eficiencia y especifidad

de la enzima

ndash Permite comparar eficiencia de una

enzima con diferentes sustratos

ndash Valor maacuteximo entre 108 y 109 (molL)-1 s-1

Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Representacioacuten doble inversa o de Lineweaver-Burk

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Representacioacuten de Eadie- Hofstee

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

En condiciones de concentracioacuten de [E] pH y temperatura constante se observa que la accisa correspondiente a Vmax2 es Km

bull Efecto de la variacioacuten de la concentracioacuten del sustrato

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

En condiciones de concentracioacuten de S crecientes hasta la saturacioacuten pH y temperatura constante se observa que la velocidad inicial crece con [s]

bull Efecto de la variacioacuten de la concentracioacuten de la enzima

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto de la temperatura sobre la actividad enzimaacuteticandash En general los aumentos de temperatura aceleran las

reacciones quiacutemicas por cada 10ordmC de incremento la velocidad de reaccioacuten se duplica Q10

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto del pH sobre la actividad enzimaacuteticandash Los enzimas poseen grupos quiacutemicos ionizables

(carboxilos -COOH amino -NH2 tiol -SH imidazol etc) en las cadenas laterales de sus aminoaacutecidos

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Reacciones en que intervienen dos o

maacutes sustratos Puede haber dos casos extremos

ndash Unioacuten aleatoria de los sustratos

La fosforilacioacuten de la glucosa con ATP catalizada con hexokinasa con tendencia a

unirse a la glucosa en primer lugar

bullUnioacuten ligeramente priorizada de uno de los sustratos

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Unioacuten ordenada de los sustratos

Se observa en oxidaciones de sustratos con la coenzima nicotinamida adenindinucleotido (NAD+)

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Mecanismo ldquoping-pongrdquo

La ruptura de una cadena polipetiacutedica con una serin-proteasa tal como la tripsina o la α-chymotripsina

Cineacutetica Enzimaacutetica

Anaacutelisis cineacutetico en el estado estacionario de las reacciones bi-sustrato

Inhibidor competitivo Inhibidor no competitivo

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismo de Inhibicioacuten Reversible

ndash Inhibicioacuten competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

ndash Inhibicioacuten no competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
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• Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
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Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Representacioacuten doble inversa o de Lineweaver-Burk

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Representacioacuten de Eadie- Hofstee

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

En condiciones de concentracioacuten de [E] pH y temperatura constante se observa que la accisa correspondiente a Vmax2 es Km

bull Efecto de la variacioacuten de la concentracioacuten del sustrato

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

En condiciones de concentracioacuten de S crecientes hasta la saturacioacuten pH y temperatura constante se observa que la velocidad inicial crece con [s]

bull Efecto de la variacioacuten de la concentracioacuten de la enzima

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto de la temperatura sobre la actividad enzimaacuteticandash En general los aumentos de temperatura aceleran las

reacciones quiacutemicas por cada 10ordmC de incremento la velocidad de reaccioacuten se duplica Q10

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto del pH sobre la actividad enzimaacuteticandash Los enzimas poseen grupos quiacutemicos ionizables

(carboxilos -COOH amino -NH2 tiol -SH imidazol etc) en las cadenas laterales de sus aminoaacutecidos

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Reacciones en que intervienen dos o

maacutes sustratos Puede haber dos casos extremos

ndash Unioacuten aleatoria de los sustratos

La fosforilacioacuten de la glucosa con ATP catalizada con hexokinasa con tendencia a

unirse a la glucosa en primer lugar

bullUnioacuten ligeramente priorizada de uno de los sustratos

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Unioacuten ordenada de los sustratos

Se observa en oxidaciones de sustratos con la coenzima nicotinamida adenindinucleotido (NAD+)

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Mecanismo ldquoping-pongrdquo

La ruptura de una cadena polipetiacutedica con una serin-proteasa tal como la tripsina o la α-chymotripsina

Cineacutetica Enzimaacutetica

Anaacutelisis cineacutetico en el estado estacionario de las reacciones bi-sustrato

Inhibidor competitivo Inhibidor no competitivo

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismo de Inhibicioacuten Reversible

ndash Inhibicioacuten competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

ndash Inhibicioacuten no competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
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• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Representacioacuten doble inversa o de Lineweaver-Burk

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Representacioacuten de Eadie- Hofstee

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

En condiciones de concentracioacuten de [E] pH y temperatura constante se observa que la accisa correspondiente a Vmax2 es Km

bull Efecto de la variacioacuten de la concentracioacuten del sustrato

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

En condiciones de concentracioacuten de S crecientes hasta la saturacioacuten pH y temperatura constante se observa que la velocidad inicial crece con [s]

bull Efecto de la variacioacuten de la concentracioacuten de la enzima

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto de la temperatura sobre la actividad enzimaacuteticandash En general los aumentos de temperatura aceleran las

reacciones quiacutemicas por cada 10ordmC de incremento la velocidad de reaccioacuten se duplica Q10

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto del pH sobre la actividad enzimaacuteticandash Los enzimas poseen grupos quiacutemicos ionizables

(carboxilos -COOH amino -NH2 tiol -SH imidazol etc) en las cadenas laterales de sus aminoaacutecidos

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Reacciones en que intervienen dos o

maacutes sustratos Puede haber dos casos extremos

ndash Unioacuten aleatoria de los sustratos

La fosforilacioacuten de la glucosa con ATP catalizada con hexokinasa con tendencia a

unirse a la glucosa en primer lugar

bullUnioacuten ligeramente priorizada de uno de los sustratos

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Unioacuten ordenada de los sustratos

Se observa en oxidaciones de sustratos con la coenzima nicotinamida adenindinucleotido (NAD+)

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Mecanismo ldquoping-pongrdquo

La ruptura de una cadena polipetiacutedica con una serin-proteasa tal como la tripsina o la α-chymotripsina

Cineacutetica Enzimaacutetica

Anaacutelisis cineacutetico en el estado estacionario de las reacciones bi-sustrato

Inhibidor competitivo Inhibidor no competitivo

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismo de Inhibicioacuten Reversible

ndash Inhibicioacuten competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

ndash Inhibicioacuten no competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
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• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
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• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
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Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Representacioacuten doble inversa o de Lineweaver-Burk

Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica

bull Representacioacuten de Eadie- Hofstee

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

En condiciones de concentracioacuten de [E] pH y temperatura constante se observa que la accisa correspondiente a Vmax2 es Km

bull Efecto de la variacioacuten de la concentracioacuten del sustrato

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

En condiciones de concentracioacuten de S crecientes hasta la saturacioacuten pH y temperatura constante se observa que la velocidad inicial crece con [s]

bull Efecto de la variacioacuten de la concentracioacuten de la enzima

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto de la temperatura sobre la actividad enzimaacuteticandash En general los aumentos de temperatura aceleran las

reacciones quiacutemicas por cada 10ordmC de incremento la velocidad de reaccioacuten se duplica Q10

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto del pH sobre la actividad enzimaacuteticandash Los enzimas poseen grupos quiacutemicos ionizables

(carboxilos -COOH amino -NH2 tiol -SH imidazol etc) en las cadenas laterales de sus aminoaacutecidos

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Reacciones en que intervienen dos o

maacutes sustratos Puede haber dos casos extremos

ndash Unioacuten aleatoria de los sustratos

La fosforilacioacuten de la glucosa con ATP catalizada con hexokinasa con tendencia a

unirse a la glucosa en primer lugar

bullUnioacuten ligeramente priorizada de uno de los sustratos

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Unioacuten ordenada de los sustratos

Se observa en oxidaciones de sustratos con la coenzima nicotinamida adenindinucleotido (NAD+)

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Mecanismo ldquoping-pongrdquo

La ruptura de una cadena polipetiacutedica con una serin-proteasa tal como la tripsina o la α-chymotripsina

Cineacutetica Enzimaacutetica

Anaacutelisis cineacutetico en el estado estacionario de las reacciones bi-sustrato

Inhibidor competitivo Inhibidor no competitivo

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismo de Inhibicioacuten Reversible

ndash Inhibicioacuten competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

ndash Inhibicioacuten no competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
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• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
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bull Representacioacuten de Eadie- Hofstee

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

En condiciones de concentracioacuten de [E] pH y temperatura constante se observa que la accisa correspondiente a Vmax2 es Km

bull Efecto de la variacioacuten de la concentracioacuten del sustrato

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

En condiciones de concentracioacuten de S crecientes hasta la saturacioacuten pH y temperatura constante se observa que la velocidad inicial crece con [s]

bull Efecto de la variacioacuten de la concentracioacuten de la enzima

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto de la temperatura sobre la actividad enzimaacuteticandash En general los aumentos de temperatura aceleran las

reacciones quiacutemicas por cada 10ordmC de incremento la velocidad de reaccioacuten se duplica Q10

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto del pH sobre la actividad enzimaacuteticandash Los enzimas poseen grupos quiacutemicos ionizables

(carboxilos -COOH amino -NH2 tiol -SH imidazol etc) en las cadenas laterales de sus aminoaacutecidos

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Reacciones en que intervienen dos o

maacutes sustratos Puede haber dos casos extremos

ndash Unioacuten aleatoria de los sustratos

La fosforilacioacuten de la glucosa con ATP catalizada con hexokinasa con tendencia a

unirse a la glucosa en primer lugar

bullUnioacuten ligeramente priorizada de uno de los sustratos

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Unioacuten ordenada de los sustratos

Se observa en oxidaciones de sustratos con la coenzima nicotinamida adenindinucleotido (NAD+)

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Mecanismo ldquoping-pongrdquo

La ruptura de una cadena polipetiacutedica con una serin-proteasa tal como la tripsina o la α-chymotripsina

Cineacutetica Enzimaacutetica

Anaacutelisis cineacutetico en el estado estacionario de las reacciones bi-sustrato

Inhibidor competitivo Inhibidor no competitivo

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismo de Inhibicioacuten Reversible

ndash Inhibicioacuten competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

ndash Inhibicioacuten no competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

En condiciones de concentracioacuten de [E] pH y temperatura constante se observa que la accisa correspondiente a Vmax2 es Km

bull Efecto de la variacioacuten de la concentracioacuten del sustrato

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

En condiciones de concentracioacuten de S crecientes hasta la saturacioacuten pH y temperatura constante se observa que la velocidad inicial crece con [s]

bull Efecto de la variacioacuten de la concentracioacuten de la enzima

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto de la temperatura sobre la actividad enzimaacuteticandash En general los aumentos de temperatura aceleran las

reacciones quiacutemicas por cada 10ordmC de incremento la velocidad de reaccioacuten se duplica Q10

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto del pH sobre la actividad enzimaacuteticandash Los enzimas poseen grupos quiacutemicos ionizables

(carboxilos -COOH amino -NH2 tiol -SH imidazol etc) en las cadenas laterales de sus aminoaacutecidos

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Reacciones en que intervienen dos o

maacutes sustratos Puede haber dos casos extremos

ndash Unioacuten aleatoria de los sustratos

La fosforilacioacuten de la glucosa con ATP catalizada con hexokinasa con tendencia a

unirse a la glucosa en primer lugar

bullUnioacuten ligeramente priorizada de uno de los sustratos

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Unioacuten ordenada de los sustratos

Se observa en oxidaciones de sustratos con la coenzima nicotinamida adenindinucleotido (NAD+)

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Mecanismo ldquoping-pongrdquo

La ruptura de una cadena polipetiacutedica con una serin-proteasa tal como la tripsina o la α-chymotripsina

Cineacutetica Enzimaacutetica

Anaacutelisis cineacutetico en el estado estacionario de las reacciones bi-sustrato

Inhibidor competitivo Inhibidor no competitivo

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismo de Inhibicioacuten Reversible

ndash Inhibicioacuten competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

ndash Inhibicioacuten no competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
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• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
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• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
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• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
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• Cineacutetica Enzimaacutetica
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Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

En condiciones de concentracioacuten de S crecientes hasta la saturacioacuten pH y temperatura constante se observa que la velocidad inicial crece con [s]

bull Efecto de la variacioacuten de la concentracioacuten de la enzima

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto de la temperatura sobre la actividad enzimaacuteticandash En general los aumentos de temperatura aceleran las

reacciones quiacutemicas por cada 10ordmC de incremento la velocidad de reaccioacuten se duplica Q10

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto del pH sobre la actividad enzimaacuteticandash Los enzimas poseen grupos quiacutemicos ionizables

(carboxilos -COOH amino -NH2 tiol -SH imidazol etc) en las cadenas laterales de sus aminoaacutecidos

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Reacciones en que intervienen dos o

maacutes sustratos Puede haber dos casos extremos

ndash Unioacuten aleatoria de los sustratos

La fosforilacioacuten de la glucosa con ATP catalizada con hexokinasa con tendencia a

unirse a la glucosa en primer lugar

bullUnioacuten ligeramente priorizada de uno de los sustratos

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Unioacuten ordenada de los sustratos

Se observa en oxidaciones de sustratos con la coenzima nicotinamida adenindinucleotido (NAD+)

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Mecanismo ldquoping-pongrdquo

La ruptura de una cadena polipetiacutedica con una serin-proteasa tal como la tripsina o la α-chymotripsina

Cineacutetica Enzimaacutetica

Anaacutelisis cineacutetico en el estado estacionario de las reacciones bi-sustrato

Inhibidor competitivo Inhibidor no competitivo

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismo de Inhibicioacuten Reversible

ndash Inhibicioacuten competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

ndash Inhibicioacuten no competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
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• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
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• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
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Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto de la temperatura sobre la actividad enzimaacuteticandash En general los aumentos de temperatura aceleran las

reacciones quiacutemicas por cada 10ordmC de incremento la velocidad de reaccioacuten se duplica Q10

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto del pH sobre la actividad enzimaacuteticandash Los enzimas poseen grupos quiacutemicos ionizables

(carboxilos -COOH amino -NH2 tiol -SH imidazol etc) en las cadenas laterales de sus aminoaacutecidos

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Reacciones en que intervienen dos o

maacutes sustratos Puede haber dos casos extremos

ndash Unioacuten aleatoria de los sustratos

La fosforilacioacuten de la glucosa con ATP catalizada con hexokinasa con tendencia a

unirse a la glucosa en primer lugar

bullUnioacuten ligeramente priorizada de uno de los sustratos

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Unioacuten ordenada de los sustratos

Se observa en oxidaciones de sustratos con la coenzima nicotinamida adenindinucleotido (NAD+)

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Mecanismo ldquoping-pongrdquo

La ruptura de una cadena polipetiacutedica con una serin-proteasa tal como la tripsina o la α-chymotripsina

Cineacutetica Enzimaacutetica

Anaacutelisis cineacutetico en el estado estacionario de las reacciones bi-sustrato

Inhibidor competitivo Inhibidor no competitivo

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismo de Inhibicioacuten Reversible

ndash Inhibicioacuten competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

ndash Inhibicioacuten no competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica

Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten

bull Efecto del pH sobre la actividad enzimaacuteticandash Los enzimas poseen grupos quiacutemicos ionizables

(carboxilos -COOH amino -NH2 tiol -SH imidazol etc) en las cadenas laterales de sus aminoaacutecidos

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Reacciones en que intervienen dos o

maacutes sustratos Puede haber dos casos extremos

ndash Unioacuten aleatoria de los sustratos

La fosforilacioacuten de la glucosa con ATP catalizada con hexokinasa con tendencia a

unirse a la glucosa en primer lugar

bullUnioacuten ligeramente priorizada de uno de los sustratos

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Unioacuten ordenada de los sustratos

Se observa en oxidaciones de sustratos con la coenzima nicotinamida adenindinucleotido (NAD+)

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Mecanismo ldquoping-pongrdquo

La ruptura de una cadena polipetiacutedica con una serin-proteasa tal como la tripsina o la α-chymotripsina

Cineacutetica Enzimaacutetica

Anaacutelisis cineacutetico en el estado estacionario de las reacciones bi-sustrato

Inhibidor competitivo Inhibidor no competitivo

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismo de Inhibicioacuten Reversible

ndash Inhibicioacuten competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

ndash Inhibicioacuten no competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Reacciones en que intervienen dos o

maacutes sustratos Puede haber dos casos extremos

ndash Unioacuten aleatoria de los sustratos

La fosforilacioacuten de la glucosa con ATP catalizada con hexokinasa con tendencia a

unirse a la glucosa en primer lugar

bullUnioacuten ligeramente priorizada de uno de los sustratos

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Unioacuten ordenada de los sustratos

Se observa en oxidaciones de sustratos con la coenzima nicotinamida adenindinucleotido (NAD+)

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Mecanismo ldquoping-pongrdquo

La ruptura de una cadena polipetiacutedica con una serin-proteasa tal como la tripsina o la α-chymotripsina

Cineacutetica Enzimaacutetica

Anaacutelisis cineacutetico en el estado estacionario de las reacciones bi-sustrato

Inhibidor competitivo Inhibidor no competitivo

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismo de Inhibicioacuten Reversible

ndash Inhibicioacuten competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

ndash Inhibicioacuten no competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
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• Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Cineacutetica Enzimaacutetica
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• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Unioacuten ordenada de los sustratos

Se observa en oxidaciones de sustratos con la coenzima nicotinamida adenindinucleotido (NAD+)

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Mecanismo ldquoping-pongrdquo

La ruptura de una cadena polipetiacutedica con una serin-proteasa tal como la tripsina o la α-chymotripsina

Cineacutetica Enzimaacutetica

Anaacutelisis cineacutetico en el estado estacionario de las reacciones bi-sustrato

Inhibidor competitivo Inhibidor no competitivo

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismo de Inhibicioacuten Reversible

ndash Inhibicioacuten competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

ndash Inhibicioacuten no competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
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• Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica

Cineacutetica Enzimaacutetica

bull Reacciones en que intervienen dos o maacutes sustratosndash Mecanismo ldquoping-pongrdquo

La ruptura de una cadena polipetiacutedica con una serin-proteasa tal como la tripsina o la α-chymotripsina

Cineacutetica Enzimaacutetica

Anaacutelisis cineacutetico en el estado estacionario de las reacciones bi-sustrato

Inhibidor competitivo Inhibidor no competitivo

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismo de Inhibicioacuten Reversible

ndash Inhibicioacuten competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

ndash Inhibicioacuten no competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica

Cineacutetica Enzimaacutetica

Anaacutelisis cineacutetico en el estado estacionario de las reacciones bi-sustrato

Inhibidor competitivo Inhibidor no competitivo

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismo de Inhibicioacuten Reversible

ndash Inhibicioacuten competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

ndash Inhibicioacuten no competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
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• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
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• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Cineacutetica Enzimaacutetica
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Inhibidor competitivo Inhibidor no competitivo

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismo de Inhibicioacuten Reversible

ndash Inhibicioacuten competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

ndash Inhibicioacuten no competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
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Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismo de Inhibicioacuten Reversible

ndash Inhibicioacuten competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

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Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
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• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
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Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

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Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
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• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica

Cineacutetica Enzimaacuteticabull Mecanismos de Inhibicioacuten Reversibles

ndash Inhibicioacuten no competitiva

Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
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• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
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• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
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• Cineacutetica Enzimaacutetica
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Meacutetodos graacuteficos de determinacioacuten del proceso de inhibicioacuten

Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
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• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
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• Cineacutetica Enzimaacutetica
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Activador alosteacuterico favorece la unioacuten del sustrato

Inhibidor alosteacuterico impide la unioacuten del sustrato

Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
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• Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
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Elementos de la reaccioacuten

El enzima no fosforilado es inactivo

El enzima fosforilado es activo

Activacioacuten enzimaacutetica por fosforilacioacuten de la enzima

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• Cineacutetica Enzimaacutetica
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• Cineacutetica Enzimaacutetica

HO OHH H

Lipasas Proteasas

R

O

O R

O

O R

O

O CCl3 R

O

O

AGENTES ACILANTES QUE FAVORECEN LA IRREVERSIBILIDAD DE LA RESOLUCIONDE MEZCLAS RACEacuteMICAS

Resolucioacuten de alcoholes secundarios empleando hidrolasas

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
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• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
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• Cineacutetica Enzimaacutetica
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41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

4EXCESO ENANTIOMEacuteRICOEn una mezcla de dos enantioacutemeros es el porcentaje de uno de los enantioacutemeros menos el del otro

eeR exceso enantiomeacuterico del enantioacutemero R

nR cantidad (moles) del enantioacutemero R

nS cantidad (moles) del enantioacutemero R

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
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• Cineacutetica Enzimaacutetica

Enantiomeric ratio = E

E = ___Va___= _(kcatKm)a___Vb (kcat Km)b

Substrate E = _ln [(1-c) (1-ees)]_ln [(1-c)(1+ees) ]

Product E= __ln [1-c(1+eep)]ln [1-c(1-eep)]

ΔΔ Gne = -RT ln E

R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
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R1 R2

OHO

O

R4R1 R2

O R4

O

+ R3

R1 R2

O R4

O

o

Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
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Condiciones para realizar una resolucioacuten cineacutetica dinaacutemica (DKR)

1- la resolucioacuten cineacutetica debe ser eficiente (E gt20) 2- la racemizacioacuten debe ser raacutepida Al menos 10 veces mas raacutepida que la reaccioacuten de la enzima con el enantioacutemero menos activo

k rac gt 10 kent-s3- La reaccioacuten de racemizacioacuten no debe dar lugar a la formacioacuten de subproductos4-El metal de transicioacuten usado no debe racemizar el producto de reaccioacuten5- la resolucioacuten cineacutetica y l a racemizacioacuten deben ser compatibles y eficaces en las mismas condiciones de reaccioacuten One pot synthesis

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis EnzimaacuteticaAlgunos valores representativos
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Cineacutetica de la Cataacutelisis Enzimaacutetica
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
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41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

5NUacuteMERO DE RECAMBIO (TURNOVER NUMBER) Nuacutemero de moleacuteculas sintetizadas por nuacutemero de moleacuteculas de catalizador usadas

tn nuacutemero de recambionP cantidad (moles) de producto P al final de la reaccioacutenncat cantidad (moles) de catalizadorνp factor estequiomeacutetrico para el producto P

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
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• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
• Factores que afectan la velocidad de reaccioacuten
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41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

6FRECUENCIA DE RECAMBIO Nuacutemero de moleacuteculas convertidas por unidad de tiempo

tof frecuencia de recambio (s-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles ) de sustrato convertidoncat cantidad (moles μmoles ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

41 PARAacuteMETROS BAacuteSICOS

8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

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AB C

CB

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accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
• Estructura-actividad cataliacutetica
• iquestCoacutemo actuacutean las enzimas como catalizadores
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7 ACTIVIDAD ENZIMAacuteTICA Velocidad de reaccioacuten por unidad de peso de catalizador (proteiacutena)

V maacutexima actividad de la enzima en unas condiciones determinadas (katal bull kg-1 U bull mg-1)δns diferencial de cantidad (moles μmoles) de sustrato convertidomcat peso (kg mg ) de catalizadorδt diferencial de tiempo para la conversioacuten (s min)

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8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

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A BC

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AB C

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accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
• DEFINICIOacuteN
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8 VELOCIDAD DE DESACTIVACIOacuteN Es la peacuterdida de actividad cataliacutetica por unidad de tiempo

kdeact velocidad de desactivacioacutenV0 actividad de la enzima al comienzo de la medicioacuten (U bull mg-1)V1 actividad de la enzima al final de la medicioacuten (U bull mg-1)t0 tiempo inicial de medicioacuten (min h d)t1 tiempo final de medicioacuten (min h d)

Expresa la estabilidad del catalizador

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
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33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

Proceso irreversible

bullSELECTIVIDAD DE SUSTRATObullIncluso conociendo la estructura 3D de una enzima a veces es difiacutecil entender por queacute una enzima reconoce un tipo de sustratos mientras que otros similares no son transformadosbullPor ejemplo la transaminasa de Escherichia coli puede producir una gran variedad de 2-oxoaacutecidos usando aacutecido L-glutaacutemico o L-Aspaacutertico como donador del grupo amino

33 TIPOS DE PRECISIOacuteN ENZIMAacuteTICA

DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

31 ASPECTOS CINETICOS

3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
• Cineacutetica Enzimaacutetica
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DISCRIMINACIOacuteN ENANTIOMEacuteRICA

D

CB

A

D

AB

C

(S)(R)

D

CB

A

D

AB

C

D

A BC

D

AB C

CB

A

accioacuten enzimaacutetica

CB

A CB

A CB

A

E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

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3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

• Las enzimas favorecen la unioacuten del estado de transicioacuten en lugar de la del sustrato
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E

+ A [EA]

[EB]

E + P

E + Q+B

ΔΔG = ΔΔH - TΔΔS = -RTln (VAVB)

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3- CONCEPTOS BAacuteSICOS

ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

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ΔΔG(kcalmol) VA VB ee () 0118 12 10 0651 3 50 174 19 90 217 39 95 314 199 99 450 1999 999

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