actividad enzimatica

1.

Cuál es la temperatura optima de la reacción de la enzima utilizada para generar los datos experimentales de la siguiente figura

                  Vo

T (°C)

Al observar la gráfica se estimaría que la temperatura optima en este caso estaría entre 52-53°C valor que corresponde con el máximo de actividad enzimática. Se designa como temperatura óptima y se define como la temperatura a la cual la actividad catalítica es máxima. Es decir, que a este valor sería donde la reacción ocurre a mayor velocidad considerando que al aumentar la temperatura del medio hay un aumento en la energía lo que permite que la energía de activación de una reacción sea más alcanzable. 

En el tramo desde el inicio hasta la temperatura óptima los valores bajos de temperatura dificultan la reacción al hacer menos reactivos a los sustratos. En general, la velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas se duplica por cada 10ºC de incremento de temperatura, hasta alcanzar un máximo de actividad. Cuando la temperatura es muy baja la actividad enzimática es mínima (aunque la enzima no sufre desnaturalización).

En el tramo desde la temperatura óptima hasta los 70°C se puede decir que las enzimas, al ser proteínas, sufren la desnaturalización por el calor (no por el frío). Se observa que al sobrepasar el intervalo óptimo tiene lugar una pérdida progresiva de la actividad catalítica. La desnaturalización provoca que la actividad enzimática decrezca rápidamente hasta anularse.

2 Las líneas de puntos de la figura, representan interacciones no covalentes entre el sustrato y los aminoácidos del sitio activo de una enzima.

 

a.) Identifique cada tipo de interacción no covalente. Elija entre puentes de hidrogeno, enlaces iónicos e interacciones hidrofóbicas.

El enlace del lado izquierdo es de tipo iónico se evidencia debido a que es una interacción entre un oxígeno con un electrón libre O- y un H3N con un nitrógeno carente de un electrón.

El enlace de la mitad, se trata de un enlace hidrofobico, pues nterviene una molecula de agua.

El enlace de la derecha, se trata de otro enlace ionico, se observa la union de la base H3N y el acido COOH.

b.) De el nombre de los posibles aminoácidos del sitio activo de una enzima.

Aminoácidos ácidos y básicos como:

ácidos: ácido aspartico, Ácido glutamico.

básicos: lisina, Arginina.

Siendo importante considerar que los aminoácidos que constituyen las enzimas unos desempeñan una función estructural mientras que oros facilitan la unión enzima-sustrato, siendo llamados de fijación y otros, los catalíticos, hacen posible la transformación del sustrato.

3. En un experimento realizado en un laboratorio de bioquímica, se encuentra que una solución de 10uM de la enzima acetilcolinesterasa, catalizo la ruptura de acetilcolina 0,5M en un tiempo de reacción de 1 min. Calcule el número de recambio de la acetilcolinesterasa en segundos. Se midio los valores de KM de dos sustratos: Acetil colina KM= 1 x 10-5 M y Butirilcolina KM= 2x10-4 M. Cuál de los dos sustratos tiene mayor afinidad por la enzima a partir de la estructura de cada uno. Explique

datos:

[ACETILCOLINA] = 10uM

Catálisis

[S] = 0,5M=0.0005mM = 

T = 1minuto = 60 seg

Kcat?

V= K cat/ Km → Kcta = V * Km

Kcta= 0.0005mM/ 60seg * 0,010mM

Kcat = 8,3 * 10^- 9 s^-1

La Acetilcolina KM= 1 x 10-5 M tiene Mayor afinidad por el sustrato .

“Cuanto menor es Km mayor es la afinidad (predomina la forma ES)”

La acetilcolinesterasa (AChE) quizás sea una de las enzimas más rápidas que existen. Esta enzima hidroliza la acetilcolina para formar colina y acetato. 

Aminoácidos y Proteínas

Fen-Gln-Asp-Ala

(EXPLICACION DADA POR EL COMPAÑERO EDWARD CORONA)

  

Es importante conocer la forma iónica de los péptidos y de las proteínas pues:

• Los cambios de pH modifican la carga de una proteína, y por tanto su comportamiento con su entorno.
• la solubilidad de muchas proteínas es mínima en su punto isoeléctrico, puesto que las moléculas ya no se repelen unas a otras cuando su carga neta es cero.
• el hecho de que las proteínas y los péptidos tengan distintas cargas netas a un pH determinado suele aprovecharse para su separación, por electroforesis o por cromatografía de intercambio iónico.  

    En este caso el tetrapeptido formado por Fen-Gln-Asp-Ala se tiene que solo el Asp presenta un grupo ionizable en su cadena lateral: el COOH donde su valor de pKa=3.86 y al hacer la ionización se presenta un punto isoeléctrico de 3.1 mostrándose así en la curva de titulación acido base de dicho tetrapeptido.

    El conocimiento de las propiedades ácido-base de los aminoácidos es de mucha importancia para la comprensión y el análisis de las proteínas. Por otra parte, las técnicas de separación, identificación y cuantificación de los aminoácidos presentes en una proteína y su secuencia se basan también en su comportamiento ácido-base. 

    En el caso del punto isoeléctrico donde la carga neta es de cero en ese punto la solubilidad es mínima es decir que la proteína precipita pues ya no hay esa repulsión entre cargas, además las proteínas y péptidos cambian de acuerdo al pH del medio, lo que se aprovecha para poder separar distintas proteínas por métodos como la electroforesis o la cromatografía de intercambio iónico. En este caso se considera el punto isoeléctrico de 3.1 por lo tanto valores por debajo de este indican que la carga es positiva (+), mientras que valores por arriba indican que la carga es negativa (-). Es así que, en un campo eléctrico por debajo de 3.1 es un anión por lo que se desplaza al polo negativo (-) y por arriba de 3.1 se comportaría como un catión y se desplaza al polo positivo (+). En pH=3.1 la carga neta es cero (C. N=0) por lo tanto no se desplazaría en el campo eléctrico a pH fisiológico es decir pH=7 la carga neta es cero.

HEMOGLOBINA

   

    

    La hemoglobina es una proteína esencial en el cuerpo, que realiza la mayor parte del transporte de oxígeno en la sangre desde los pulmones al músculo, así como el de C02 y los H+ en la dirección opuesta. La hemoglobina es una proteína esférica compuesta por cuatro subunidades, dos cadenas α y dos cadenas β de estructura tridimensional semejante, consta de dos tipos de componentes llamados hemo y globina. Cada una tiene un grupo prostético hemo, con capacidad para captar oxígeno y otros ligandos, que presenta una estructura compuesta por cuatro anillos con un átomo de hierro central unido por seis enlaces. La unión del oxígeno a una subunidad de la hemoglobina produce un cambio en la conformación de esa cadena que induce modificaciones en las otras cadenas y en la estructura cuaternaria de la proteína: el resultado es un cambio desde una forma denominada T a una forma denominada R, que presenta una mayor afinidad por el oxígeno. 

    El pH de la sangre está cerca del pH neutro de 7,4, normalmente oscila entre 7,35 y 7,45 y debe mantenerse en ese rango. Pero dentro de las células, el pH puede variar en un rango más amplio y afecta el proceso de suministro de oxígeno. Si el pH se vuelve más bajo (más ácido), la curva de afinidad de oxígeno de la hemoglobina se mueve hacia la derecha como se muestra arriba, y exhibe una menor afinidad en el rango de concentración de oxígeno típico del interior celular. El metabolismo activo en la célula produce CO₂ y H, que actúan para reducir el pH. Esto hace que el oxígeno se libere más rápidamente en un efecto conocido como efecto Bohr, que lleva el nombre de Christian Bohr, quien descubrió este fenómeno.

    Al observar la curva de disociación del O₂ se nota que al inicio (parte anaranjada) la deoxi-hb tiene muy baja afinidad por el O₂ por lo que requiere de grandes cambios en la PO₂ para que la hemoglobina (hb) se oxigene mejor o más fácil por así decirlo, una vez que la hb comienza a oxigenarse (parte verde) se vuelve más receptiva al O₂ por lo que unas pequeñas modificaciones de la PO₂ reflejaran cambios en la sat de hemoglobina, y al llegar casi que al 100% de sat de la hemoglobina (parte amarilla) ya los cambios en la PO₂ no la modificaran.