Tema 6: Bloc B: Catalitzadors biològics (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 1º curso
Asignatura Estructura i funció de biomolècules
Año del apunte 2016
Páginas 6
Fecha de subida 24/04/2016
Descargas 34
Subido por

Vista previa del texto

Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 6: Catalitzadors biològics TEMA 6: BLOC B: CATALITZADORS BIOLÒGICS 1.1. Cinètica enzimàtica La cinètica enzimàtica estudia les velocitats de les reaccions catalitzades per enzims.
Aquestes velocitats varien en funció: de la concentració de substrat, de la concentració d’enzim, de la presència d’inhibidors, activadors, del pH, de la temperatura, de la presència de dissolvents orgànics, etc.
Es tracta d’establir el mecanisme d’actuació de l’enzim esbrinant el nombre d’etapes de la reacció, identificant els intermediaris, determinant els valors de els constants de velocitat, etc.
Si imaginem el mecanisme o model enzimàtic de només tenir un substrat (reacció monosubstrat) un enzim reconeix un substrat i es forma el complex enzim substrat dominat per dues constants (k1 = en direcció de substrat a producte; k-1=en direcció de producte a substrat). El pas del complex substrat a tenir enzim-producte és el més lent perquè implica la catàlisi. Només dominat per k2.
Podem determinar la velocitat de la reacció mesurant la disminució de la concentració de substrat amb el temps o bé, l’augment de la concentració de producte amb el temps k(dependrà de les propietats del substrat i el producte i de les tècniques que disposem).
1.2. Concepte de velocitat inicial De substrat a producte, l’enzim es troba en molt baixa concentració. Com s’observa en el gràfic, el substrat es troba en majors concentracions.
En aquestes condicions, la concentració de substrat és constant, la velocitat és proporcional a la concentració de substrat (a més substrat més velocitat, a menys substrat menys velocitat), i aquesta velocitat val: V = k [S] La tangent a l’origen defineix la velocitat inicial, Vo.
1 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 6: Catalitzadors biològics 1.3. Efecte de la concentració de substrat en la velocitat inicial d’una reacció catalitzada per un enzim La velocitat màxima és Vmàx. La concentració de substrat a la que la velocitat inicial és la meitat de la màxima és Km, la constant de Michaelis.
La concentració d’enzim ha de ser molt baixa de manera que la concentració de substrat serà molt major a la d’enzim.
1.4. Model de Michaelis-Menten S’han de fer supòsits:  Treballem en condicions de velocitat inicial, on quan mirem la reacció no hi ha producte. Estem en un temps inicial de la reacció. Si no hi ha producte, no hi ha la possibilitat de que enzim-producte vagi al complex enzim substrat, ja que no hi ha producte, i per tant, per això no hi ha k-2.
 Tenir una concentració de substrat major a la d’enzim, si tenim això el que passa és que la concentració d’enzim que hem posat serà equivalent al complex enzim substrat.
 Si mantenim constant la concentració d’enzim, a mesura que posem més substrat augmenta la velocitat de producte. Si tenim poc enzim i treballem amb més substrat que enzim, es formarà més producte. La pendent del gràfic és proporcional a la quantitat de producte que poso.
2 2 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 6: Catalitzadors biològics Per calcular la velocitat inicial a partir d’un gràfic el que cal fer és calcular el producte produït o el substrat consumit per unitat de temps.
En temps curts hem de mirar la quantitat de productes produïts en un període de temps curt.
A temps llargs, la corba del gràfic disminueix la seva corba, si deixem evolucionar molt la reacció, no sempre hi haurà més substrat que enzim perquè degradarà tant producte que no serà cert que l’enzim estigui tot al complex enzim substrat sinó que hi hauran enzims buscant substrat, a més, els enzims són proteïnes que a base de fer molts cicles, les proteïnes poden patir catàlisis, o en reaccions catabòliques, si passa bastant temps, comencem a tenir producte que inhibeix l’enzim, són processos d’inhibició de producte, per tant, A TEMPS LLARGS PERDEM LA LINEALITAT, i no és proporcional la quantitat de producte formada per unitat de temps.
 Hem d’estar en condicions d’estat estacionari, al llarg de l’assaig la quantitat d’enzim substrat del complex és constant, i la variació d’aquesta quantitat respecte del temps és 0. Per complir-ho fa falta que la concentració d’enzim sigui més petita que la de substrat.
Per això, la velocitat depèn de la k2 i de la concentració d’enzim substrat. FÓRMULA MICHAELIS MENDEL V0= Vmax[S] / Km + [S].
Per calcular la velocitat, agafem una concentració constant d’enzim i trobem la concentració de substrat i fem una regió lineal per a cada concentració de substrat i representem la velocitat inicial. Si representem la velocitat inicial a diverses quantitats de substrat i el resultat del gràfic dóna una corba, diem que l’enzim segueix Michaelis Mentel.
3 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 6: Catalitzadors biològics Vmàx és la velocitat màxima que pot assolir un enzim per un substrat determinat. A més substrat més velocitat, a partir d’un punt s’estabilitza fins que arriba un moment en que pràcticament no hi ha variació de la velocitat, per tant estem arribant a la velocitat màxima de l’enzim. De la representació, V màx no es pot aïllar, mai arribarem a tenir un valor igual ja que tendeix a un límit, a una asímptota. La gràfica serveix per determinar si l’enzim segueix Michaelis, no per extreure valors de les constants ni de les velocitats.
La constant de Michaelis és una constant que defineix l’afinitat que té un enzim per un substrat. El grau d’afinitat d’un enzim per a diversos substrats és diferents. És inversament proporcional, com més gran és la constant, pitjor és l’afinitat de l’enzim pel substrat. És la concentració de substrat que em dona un valor que és la meitat de Vmàx: ½ de Vmàx. Amb el gràfic NO podem arribar a trobar un valor fidel de V màx, i per tant, si no sabem Vmàx a partir d’un gràfic, tampoc podrem saber la constant de Michaelis.
Per obtenir les constants cinètiques a partir del gràfic, amb el gràfic V o respecte [substrat], podem reconvertir les dades en els dobles recíprocs  fem 1/Vo i 1/[S], fem un doble recíproc, és a dir, fem la inversa dels dos eixos, i ho representem en el gràfic de Lineweaver-Burk. Al fer el recíproc dels dos eixos ho converteixo en una 4 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 6: Catalitzadors biològics recta i és més fàcil obtenir valors concrets. El punt de tall de la recta en l’eix de les Y és 1/Vmàx, i el punt de tall amb l’eix de les x, és 1/-Km, de tal manera que podem obtenir els valors dels paràmetres cinètics de l’enzim. El valor de 1/-Km sempre talla la part negativa, assoleix valors negatius de x.
1.5. El significat de les constants cinètiques Constant de Michaelis: constant de l’afinitat que té un enzim per un substrat determinat. Com més petit el seu valor millor és el substrat, en el cas de la D-Glucosa i la D-fructosa el millor és la D-Glucosa.
Té unitats de concentració amb què mesurem les concentracions.
Constant catalítica “KCAT”: quantitat de molècules de substrat que un enzim pot convertir per unitat de temps. Unitats de temps a la menys u, s -1. Es pot calcular fent KCAT = Vmax/[E]T.
KCAT/KM mesura l’eficiència enzimàtica o eficiència catalítica d’un enzim per un substrat. Dóna informació de l’especificitat, en el sentit de que si tenim dos substrats diferents per un enzim: com més gran sigui la raó o ratio, l’enzim es decantarà més, 5 Sonia López Pérez 1r Grau en Biologia. Estructura i funció de biomolècules. Tema 6: Catalitzadors biològics més eficiència catalítica, i dóna una idea d’eficiència enzimàtica, que és com de bo és l’enzim, hi ha un màxim valor d’eficiència enzimàtica, un límit de difusió de les molècules en un solvent, aquest valor es troba entre 10 8 i 109. Les unitats d’aquesta raó són M-1s-1.
 Especificitat enzimàtica: si per un determinat substrat la relació KCAT/Km és superior a la relació per un altre substrat, diem que l’enzim és més específic pel primer substrat que pel segon*: vol dir que si l’enzim està en contacte amb els dos substrats simultàniament, transformarà abans a producte aquell pel que sigui més específic.
 Eficiència enzimàtica: El màxim valor de KCAT/Km està limitat per la velocitat a la que E i S poden trobar-se en dissolució aquosa. Aquest velocitat controlada per la difusió val com màxim 108 -109 M-1s-1. Com més proper sigui KCAT/Km aquest valor, més “perfecte” serà l’enzim.
Si tenim un valor de k2 molt petit respecte k1, parlaríem només de k-1 partit per k1.
K2 és KCAT perquè es el pas limitant  unitats són s-1.
6 ...