BIOQUÍMICA – ENFERMERÍAProfesores: Sergio Zepeda, Jaime Molina, Fabiola Jamett UNIVERSIDAD DE LA SERENA FACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA GUÍA DE CINÉTICA ENZIMÁTICA ITEM DE DESARROLLO. 1. ¿Qué se entiende por velocidad máxima (V) de una reacción enzimática? 2. ¿Qué se entiende por velocidad inicial (v) de una reacción enzimática? 3. Calcule el valor de Km cuando v = 1/2 de V. Deduzca una definición de Km basado en este resultado. 4. Calcule la velocidad (v) de una reacción enzimática como porcentaje de la velocidad máxima (V) de la reacción cuando: a) S es igual a km b) S es 1/10 de km c) S es 10 veces el valor de km d) S es 100 veces el valor de km 5. ¿Con qué concentración de S puede alcanzarse la V de una reacción enzimática? 6. Cuando en una reacción enzimática la concentración de sustrato (S) es mucho mayor que el valor de la Km este puede ser despreciable. Pero si la concentración del sustrato es muy pequeña en relación al Km, ¿puede despreciarse en el denominador de la ecuación de Michaelis? 7. Al poner en una gráfica la ecuación de Michaelis v = (SxV)/(Km + S) se obtiene una hipérbole rectangular. Convierta esta ecuación de modo que pueda expresarse como una función lineal del tipo y = mx + b. Señale en ella las relaciones que definirían a la Km y la V. 8. ¿Qué relación existe entre la concentración de la enzima y la velocidad máxima (V) de la reacción? ¿Influye la concentración de la enzima sobre el valor del Km? Haga una gráfica aproximada de la velocidad en función del sustrato (S) de dos preparaciones de una misma enzima de las cuales una tiene el doble de concentración de la otra. Indique claramente en los valores arbitrarios la Km y la V en ambos casos 9. ¿Qué importancia tiene la determinación del Km en una enzima? 10. ¿Puede una enzima tener diferentes Km para distintos sustratos? 11. ¿En qué unidades deben expresarse las variables que se han medido para la determinación de la Km de una enzima? 12. ¿Cómo debe tabular sus resultados para calcular la Km de una enzima por el método de Lineaweaver-Burk (recíprocos)? 13. ¿Qué valores debería conocer para poder calcular matemáticamente la Km usando directamente la ecuación de Michaelis? 00 x 10-2 d) 1.5 *10 -5 M y la velocidad inicial en un punto es 10 mmol/L min cuando la concentración del sustrato es de 2.n1).8 *10-4).9962 0. calcule la velocidad de la reacción.05 2 0 0 0 5 10 sustrato(mmol/L) 15 0 0.4 1/sustrato(mmol/L) 0.2 C. En una enzima la constante de afinidad vale 4.5 x10 5 M obteniéndose una velocidad inicial de 20.0799 0.0331 R2 = 0.03 0.50 x 10-2 b) 5. S. En los siguientes gráficos se muestra la cinética de una de la actividad de una enzima “A” en y luego la enzima inhibida por la acción de una molécula “B” (fig.50 x 10-3 1/s 2.N°2 0.01 - a) 1. En el figura 2 se muestran ambas curvas lineal izadas.04 0.00 x 10-6 e) 2.00 x 10-5 c) 2.3395x + 0. se hace reaccionar el sistema enzimático con una concentración de sustrato de 3. 1/v Si la Km es 5.2 0.02 0.0 micromoles/litro minuto. b) Con qué concentración de sustrato se obtiene la Vmáx calculada en la pregunta anterior 4. a) Calcule el valor de la Vmáx si se utiliza el doble de la concentración de enzima.1 0. por el método de los inversos o de Lineckweber-Burk.N°1 11111N° 1 de la enzima "A" y la cinetica de "A" cinetica Fig.3 enzima con un inhibidor "B" 1/velocidad(mmol/Lmin) S. La Km de una enzima es de 3. 0. 16 Velocidad(mmol/Lmin) y = 0.I.5 x 10 5 M.0 x 10-5 .I.9931 0.15 0. determine el valor de la pendiente : 0. Fig. Fabiola Jamett UNIVERSIDAD DE LA SERENA FACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA ITEM DE EJERCICIOS 1.BIOQUÍMICA – ENFERMERÍA Profesores: Sergio Zepeda.8*10-4 M a) Calcule la velocidad máxima b) Calcule la concentración de sustrato cuando la velocidad inicial esta en una relación de 1/5 con la velocidad máxima de reacción c) Si.2653x + 0. conservando los parámetros de afinidad y actividad? 3.3 0. Jaime Molina.25 18 14 12 C:I. 10 8 6 4 R2 = 0.1 y = 0.06 0.5 0.6 . se aumenta la concentración inicial de sustrato en un 20% (2.I. Fabiola Jamett UNIVERSIDAD DE LA SERENA FACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA Al observar la grafica determine que tipo de inhibidor es la molécula “B” para la enzima “A” Determine los parámetros inherentes (Km y Vmax) en la figura 1 para la enzima “A” y determine Km y Vmax según la curva linealizada y compare.02 0. c. Cual de los siguientes enunciados acerca de la velocidad de reacción NO es verdadero? a.1 s/v 0. sustrato lactosa(M) velocidad(umol/min*min) 0.4 3 3.15 0. Jaime Molina.1 0. e. Cuál de las siguientes gráficas representa la velocidad de reacción frente a la concentración de sustrato para una enzima. 1. c. Ninguno de estos.333 v s 0.66667 0.85185 27 1.3 1/s 1/v v/s 0.5 3. e. Determine Ki para el inhibidor “B” si tiene una concentración de 0.83333 24 2. 1/v =f (1/s) y s/v=f(s) y determine de las graficas los valores de Vmax y Km según la tabla y compare los valores obtenidos.1 3.01mmol/L. 2 3 4 Ninguno de los anteriores 2.32258 15.54 50 1.042 0. Grafique los siguientes datos para las funciones v = f(s).BIOQUÍMICA – ENFERMERÍA Profesores: Sergio Zepeda.02 0.2 0.3 0.15 0.32258 10.036 0. La velocidad de reacción es la velocidad a la que la reacción procede hacia el equilibrio. En la tabla se presenta la hidrólisis de lactosa por la actividad de la -galoctosidasa. b.1 5 0. Las enzimas pueden acelerar la velocidad de reacción.33333 20 3.01 0. en ausencia y presencia de un inhibidor competitivo? a. 1 b.042 0.28 0. Las velocidades de reacción no son sensibles a la temperatura.2 20 0.2 2.2 0.1 3.33333 0.01 0. d.05 0.037 0.28 100 3. d.57143 28 0. 5.4 10 0.1 0. La velocidad de reacción esta gobernada por la barrera de energía entre los reactivos y los productos.05 0.097 ITEM DE SELECCIÓN MULTIPLE. .41667 24 3 6.065 0.05 0.54 1. Hay un inhibidor competitivo presente Hay un inhibidor no competitivo presente La enzima alostérica está bloqueada en una conformación inactiva e. c. c. b. El centro activo del enzima está saturado de sustrato. e. Pueden unir grupos prostéticos tales como iones metálicos que participan en las reacciones enzimáticas. 1 2 3 4 Ninguna de las anteriores . d.BIOQUÍMICA – ENFERMERÍA Profesores: Sergio Zepeda. Fabiola Jamett UNIVERSIDAD DE LA SERENA FACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA 3. e. que son polímeros de aminoácidos. Están compuestas esencialmente de polipéptidos. Cuál de las siguientes gráficas muestra los resultados de la velocidad de una reacción frente a la concentración de sustrato para una enzima no-alostérica. Jaime Molina. b. d. Tienen estructuras definidas. Un incremento en la entropía Una baja energía de activación No inhibidores Productos de menor energía libre que los reactivos Oxidación-reducción 6. la razón por la que la curva alcanza una meseta y la velocidad no sigue aumentando para mayores concentraciones de sustrato es porque: a. b. c. Las reacciones que requieren energía pueden ocurrir en los sistemas biológicos porque las enzimas que las catalizan consiguen el acoplamiento de la reacción con otras reacciones que conllevan: a. d. Esta gráfica representa la variación de la velocidad de reacción frente a la concentración del sustrato. en ausencia y en presencia de un inhibidor no competitivo (los inhibidores no competitivos se unen a la enzima en un lugar diferente del centro activo)? a. e. Todo el sustrato ha sido convertido en producto 5. 4. Las enzimas: a. d. b. Todos los enunciados son ciertos. Unen sus sutratos en el centro activo. c. Calcule la velocidad (v) de una reacción enzimática como porcentaje de la velocidad máxima (V) de la reacción cuando: se resuelven reemplazando s o km según lo indique la proporción despejando los valores de una forma algebraica sencilla v/Vmax= S/ S +S = S/ 2S >> ½ * 100 >>>> 50% a) S es igual a km= 50% c) S es 10 veces el valor de km= 90% b) S es 1/10 de km = 9% d) S es 100 veces el valor de km=99% 5. Pero si la concentración del sustrato es muy pequeña en relación a la Km. Jaime Molina. ¿Qué se entiende por velocidad inicial (v) de una reacción enzimática?. ¿Qué relación existe entre la concentración de la enzima y la velocidad máxima (V) de la reacción? ¿Influye la concentración de la enzima sobre el valor de la Km? Haga una gráfica aproximada de la velocidad en función del . 1/v = Km/Vmax*1/s + 1/vamx . Es la actividad máxima que alcanza una concentración enzimática y una enzima en particular 2. Convierta esta ecuación de modo que pueda expresarse como una función lineal del tipo y = mx + b. Cuando en una reacción enzimática la concentración de sustrato (S) es mucho mayor que el valor de la Km este puede ser despreciable. ¿Qué se entiende por velocidad máxima (V) de una reacción enzimática?. 3. El valor de Km es un valor igual al sustrato. muy pequeño frente Km el valor de la velocidad se acerca a 0 7. este se hace despreciable y el valor de velocidad es cercano a Vmax y si el valor de S es muy. 4. Fabiola Jamett UNIVERSIDAD DE LA SERENA FACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA Solución Desarrollo 1. v = Vamx –Kma v/s .BIOQUÍMICA – ENFERMERÍA Profesores: Sergio Zepeda. ¿Con qué concentración de S puede alcanzarse la Vmax de una reacción enzimática? Aproximadamente 100 veces el valor de km en concentración de sustrato 6. pero la saturación enzimática es parcial. s/v = 1/vmax* s + Km/Vmax 8. ¿puede despreciarse en el denominador de la ecuación de Michaelis? A S muy grande en relación a Km. Señale en ella las relaciones que definirían a la Km y la V. Deduzca una definición de Km basado en este resultado. Al poner en una gráfica la ecuación de Michaelis v = (SxV)/(Km + S) se obtiene una hipérbole rectangular. Se entiende como la formación de producto en un tiempo o el consumo de sustrato en un intervalo de tiempo. Calcule el valor de Km cuando v = 1/2 de Vmax. 8*10-4 M d) Calcule la velocidad máxima 10*(4.02 0. determine el valor de la pendiente : 0.00 x 10-2 d) 1. Vmax y S Ejercicios de enzimas 1.5*10e-5+2.6 e) Calcule la concentración de sustrato cuando la velocidad inicial esta en una relación de 1/5 con la velocidad máxima de reacción Vmax* 1/5 = Vmax S/ Km +S > Km +S= 5S > Km = 4S . pero Km es constante para ambos casos 9.8e-4 = Vmax == 11.06 0.0 x 10-5 . ¿Cómo debe tabular sus resultados para calcular la Km de una enzima por el método de Lineaweaver-Burk( recíprocos)? 1/s y 1/v 13.03 0. porque va depender del sustrato la afinidad de la enzima frente a sustrato 11.01 1/s Vmax= 1/ . ¿En qué unidades deben expresarse las variables que se han medido para la determinación de la Km de una enzima? Las unidades de concentración es decir las mismas del sustrato 12. 5*10e-5/50>>>>> 1e-6 a) 1.5 *10 -5 M y la velocidad inicial en un punto es 10 mmol/L min cuando la concentración del sustrato es de 2.BIOQUÍMICA – ENFERMERÍA Profesores: Sergio Zepeda. ¿Qué valores debería conocer para poder calcular matemáticamente el Km usando directamente la ecuación de Michaelis? Los valores de v. S= Km/4 .50 x 10-3 2.8e-4)/ 2.00 x 10-6 e) 2.- 1/v Si la Km es 5.-En una enzima la constante de afinidad vale 4. Jaime Molina.02 = 50 . ¿Qué importancia tiene la determinación de la Km en una enzima? Se pueden determinar en que condiciones de saturación se encuentra 10.04 0.00 x 10-5 c) 2. Indique claramente en los valores arbitrarios la Km y la V en ambos casos La velocidad máxima es dependiente de la concentración de enzima y si se aumenta la concentración de enzima es el doble la curva será el doble. Fabiola Jamett UNIVERSIDAD DE LA SERENA FACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA sustrato (S) de dos preparaciones de una misma enzima de las cuales una tiene el doble de concentración de la otra.50 x 10-2 b) 5. ¿Puede una enzima tener diferentes Km para distintos sustratos? Si. 2653x + 0.0331 = 30. se hace reaccionar el sistema enzimático con una concentración de sustrato de 3.3395x + 0. c) Calcule el valor de la Vmáx si se utiliza el doble de la concentración de enzima.5e-5 * 3. 16 Velocidad(mmol/Lmin) y = 0. conservando los parámetros de afinidad y actividad? 2.5 aprox. por el método de los inversos o de Lineckweber-Burk. 80 umol/Lmin .36*10e-4)==== 10 .N°2 0. 0.2 = S2 > 3.3 0.2*0.36e-4 . En el figura 2 se muestran ambas curvas linealizadas.9931 0.15 0. 10 8 6 4 R2 = 0.8 *10-4).3 enzima con un inhibidor "B" 1/velocidad(mmol/Lmin) S.5 x 10 5 M.22 mmol/Lmin 3.0799 0.-En los siguientes gráficos se muestra la cinética de una de la actividad de una enzima “A” en y luego la enzima inhibida por la acción de una molécula “B” (fig.05 2 0 0 0 5 10 sustrato(mmol/L) 15 0 0. Fig.BIOQUÍMICA – ENFERMERÍA Profesores: Sergio Zepeda. S. Figura 1 el valor de Vmax = 16 yKm= 2.2 0.n1).2 y Km = 30.I.6 1/sustrato(mmol/L) Al observar la grafica determine que tipo de inhibidor es la molécula “B” para la enzima “A” No competitivo Determine los parámetros inherentes ( Km y Vmax) en la figura 1 para la enzima “A” y determine Km y Vax según la curva linealizada y compare. Fabiola Jamett UNIVERSIDAD DE LA SERENA FACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA f) Si. v = 11.1 y = 0.4 0.1 0.2 C.36e-4/( 4. Figura 2 Vmax = 1/0.9962 0.5 x10 5 M obteniéndose una velocidad inicial de 20. calcule la velocidad de la reacción.-La Km de una enzima es de 3.I. Jaime Molina.5 0.8e-4* 1.25 18 14 12 C:I. se aumenta la concentración inicial de sustrato en un 20% (2.0 micromoles/litro minuto.01 . Km es igual a S y la enzima se duplica d) Con qué concentración de sustrato se obtiene la Vmáx calculada en la pregunta anterior Misma concentración de sustrato 4.I.N°1 11111N° 1 de la enzima "A" y la cinetica de "A" cinetica fig.0331 R2 = 0.2653 = 8.6* 3. 54 1.4 10 0.-Cuál de las siguientes gráficas representa la velocidad de reacción frente a la concentración de sustrato para una enzima.0799 = Vmax afectada = 12..06 *10e-3 5.416*Ki – Ki = 0. d.01.33333 0.1 0..2 0.32258 15.. Ki = 0.15 0. 3 d.5= Ki+i/Ki= >>> 2.036 0.32258 10.4 3 3.2 0.037 0.333 v s 0.05 0.28 100 3.065 0.1 3.54 50 1.01/ 1.28 0. Jaime Molina.2/12.5= 30.1 s/v 0. Las enzimas pueden acelerar la velocidad de reacción.33333 20 3. Ninguno de los anteriores 2.01 0.416.3 0. La velocidad de reacción esta gobernada por la barrera de energía entre los reactivos y los productos.15 0.57143 28 0.2 20 0. 1/0. sustrato lactosa(M) velocidad(umol/min*min) 0.01 0.83333 24 2. 1/v =f (1/s) y s/v=f(s) y determine de las graficas los valores de Vmax y Km según la tabla y compare los valores obtenidos.1 3. c.2/ ( 1 + i/ki)= 30. 1 b.BIOQUÍMICA – ENFERMERÍA Profesores: Sergio Zepeda.5 3.042 0. 2 c. Grafique los siguientes datos para las funciones v = f(s).2 2.05 0.41667 24 3 6.02 0.. en ausencia y presencia de un inhibidor competitivo? a. . La velocidad de reacción es la velocidad a la que la reacción procede hacia el equilibrio.66667 0. b. 4 e.-Cual de los siguientes enunciados acerca de la velocidad de reacción NO es cierto? a. 1.-En la tabla se presenta la hidrólisis de lactosa por la actividad de la b-galoctosidasa.85185 27 1.05 0.042 0. Ki === 7. Las velocidades de reacción no son sensibles a la temperatura.01mmol/L.02 0.3 1/s 1/v v/s 0.097 Selección múltiple.1 0. Fabiola Jamett UNIVERSIDAD DE LA SERENA FACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA Determine Ki para el inhibidor “B” si tiene una concentración de 0.1 5 0. Todos los enunciados son ciertos. Jaime Molina.-Esta gráfica representa la variación de la velocidad de reacción frente a la concentración del sustrato. Fabiola Jamett UNIVERSIDAD DE LA SERENA FACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA e.-Las reacciones que requieren energía pueden ocurrir en los sistemas biológicos porque las enzimas que las catalizan consiguen el acoplamiento de la reacción con otras reacciones que conllevan: a) b) c) d) e) Un incremento en la entropía Una baja energía de activación No inhibidores Productos de menor energía libre que los reactivos Oxidación-reducción 6. Unen sus sustratos en el centro activo.BIOQUÍMICA – ENFERMERÍA Profesores: Sergio Zepeda. 3. en ausencia y en presencia de un inhibidor no competitivo (los inhibidores no competitivos se unen a la enzima en un lugar diferente del centro activo)? a) b) c) d) e) 1 2 3 4 Ninguna de las anteriores . Tienen estructuras definidas.-Las enzimas: a) b) c) d) e) Están compuestas esencialmente de polipéptidos. Pueden unir grupos prostéticos tales como iones metálicos que participan en las reacciones enzimáticas.-Cuál de las siguientes gráficas muestra los resultados de la velocidad de una reacción frente a la concentración de sustrato para una enzima no-alostérica. la razón por la que la curva alcanza una meseta y la velocidad no sigue aumentando para mayores concentraciones de sustrato es porque: a) b) c) d) El centro activo del enzima está saturado de sustrato. 4. Hay un inhibidor competitivo presente Hay un inhibidor no competitivo presente La enzima alostérica está bloqueada en una conformación inactiva e) Todo el sustrato ha sido convertido en producto 5. que son polímeros de aminoácidos. Ninguno de estos.