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Tema 10 – Reacciones Enzimáticas

TEMA 10. REACCIONES ENZIMÁTICAS

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OCW © Rubén López Fonseca – Departamento de Ingeniería Química – Universidad del País Vasco/EHU

FUNDAMENTOS DE LAS REACCIONES ENZIMÁTICAS
Enzimas: proteínas de elevado peso molecular (104-106 g mol-1) sintetizados por los organismos vivos
Tema 10 – Reacciones Enzimáticas

Son capaces de catalizar reaccionesbioquímicas/biológicas Elevadas velocidades de reacción 10-10.000 moléculas enz-1 s-1) Elevada selectividades ∼ 100% (controlan la formación de productos no deseados) Catalizadores efectivos a concentraciones bajas (10-5-10-10 mol l-1) Son sintetizadas in vitro o extraídas de su fuente biológica

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Se nombran en términos de la reacción que catalizan. Se añade el sufijo –asa al nombre del sustrato sobre el que la enzima actúa (ureasa) o al nombre del tipo de reacción que cataliza (hidrolasa))
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Oxireductasas Transferasas Hidrolasas Liasas Isomerasas Ligasas

catalizan reacciones redox transfieren grupos funcionalescatalizan reacciones de hidrólisis rompen enlaces C-O, C-C y C-N reagrupan grupos funcionales juntan dos moléculas

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FUNDAMENTOS DE LAS REACCIONES ENZIMÁTICAS
Funcionan en condiciones suaves de temperatura (25-70 ºC) y pH (4-9) En condiciones severas pueden desnaturalizarse (alteración omodificación de los centros activos) Difícil y cara separación del producto ⇒ heterogeneización del proceso Tipos de especificidades enzimáticas De acción ⇒ cada enzima sólo puede llevar a cabo un tipo de transformación química De sustrato
Absolutamente específicos ⇒ Sólo reaccionan con un único substrato Específicos funcionales ⇒ Actúan sobre moléculas similares que tienen el mismo grupo funcionalEspecíficos de enlace ⇒ Transforman un tipo específico de enlaces Específicos estereoquímicos ⇒ Distinguen entre isómeros ópticos (D ó L)
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MECANISMO DE LAS REACCIONES ENZIMÁTICAS
En una reacción catalizada por un enzima: 1. La sustancia sobre la que actúa elenzima se llama sustrato
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2. El sustrato se une a una región concreta del enzima, llamada centro activo 3. Se forman los productos y el enzima ya puede comenzar un nuevo ciclo de reacción

Enzima + Sustrato

Enzima-Sustrato

Producto + Enzima
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TIPOS DEREACCIONES ENZIMÁTICAS
I. ENZIMA SOLUBLE – SUSTRATO SOLUBLE CATÁLISIS ENZIMÁTICA HOMOGÉNEA ENZIMA INSOLUBLE – SUSTRATO SOLUBLE CATÁLISIS ENZIMÁTICA HETEROGÉNEA (unión de grupos enzimáticos a superficies sólidas)

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II.

Cinética de Reacciones Biológicas

Orden cero independiente de la concentración de sustrato Orden uno directamente proporcional a laconcentración de sustrato Combinación de ambas ecuación de Michaelis-Menten

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CINÉTICA ENZIMÁTICA HOMOGÉNEA
CINÉTICA DE MICHAELIS MENTEN Las reacciones enzimáticas pueden considerarse como no elementales
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enzima Z S  P →

 → Z + S ← ZS  k -1
k1

k2 ZS→ Z + P
k1 →  ZS Z + S ←  k -1 k2 ZS → Z + P

S: sustrato Z: enzima P: producto

dC ZS = 0 = k 1C Z CS - k -1C ZS - k 2C ZS dt
C Za = C Z + C ZS

Concentración total de enzima activa

C ZS =

k 1CS C Za k 1CS + k -1 + k 2

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CINÉTICA ENZIMÁTICA HOMOGÉNEA
CINÉTICA DE...