Cinética de las reacciones químicas

EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE ENZIMA Y DEL pH SOBRE LA VELOCIDAD DE
REACION
Efecto del pH: afecta al estado de disociación de los grupos, aunque todas las proteínas no se ven afectadas de
igual forma porque algunas no tienen grupos disociables. La mayor parte de los enzimas tienen un pH óptimo.
Si hay pequeños cambios de pH no se desnaturaliza el enzima. El pH puede afectar de dos maneras:
− La unión del sustrato es mejor o peor que antes.
− Que afecte a la velocidad catalítica de la reacción.
La velocidad enzimática se mide en M/t y la actividad enzimática en mol/t, y la unidad internacional ð
mol/min, cantidad de enzima que transforma un micromol de sustrato en producto en un minuto en
condiciones óptimas. Otra unidad es la cantidad enzimática que se requiere para transformar 1 mol/s y se la
llama katal. El efecto del cambio de pH en las velocidades de las reacciones catalizadas por enzimas se puede
observar en la figura 6. Se tiene un máximo y la primera explicación de este hecho fue dada por Michaelis. La
idea básica es que el centro activo de la enzima puede existir en tres estados de ionización dependiendo de la
fuerza ácida,
Kb
EH2
EH
E
ka
Las constantes de disociación se representan por kb y ka. Cada una de las tres formas de la enzima puede
interaccionar con el sustrato,
Kb
EH2
EHS
ES
ka
Si se postula que sólo EHS puede dar productos, el esquema de reacción queda entonces
EH2
EH
E
EH2S
EHS
ES
K2
EH
+P
1
Así, en solución ácida, la enzima estará en la forma EH2 y formará con el reactivo el complejo EH2; este
complejo se descompone para dar otro complejo EHS, el cual a su vez se descompone para dar los productos
y luego entonces la velocidad será pequeña (lado izquierdo de la figura 6). Si la solución es básica
predominan las formas E y ES y la velocidad será también pequeña. A cierto pH intermedio, llamado pH
óptimo, se observará la concentración máxima de EHS y será por lo tanto el máximo de la velocidad.
Los estudios sobre velocidades de reacciones catalizadas por enzimas a diversos valores de concentraciones y
pH han permitido obtener los valores de las constantes de disociación ka, kb, k'a y k'b. Las dos primeras
corresponden a información sobre la naturaleza del centro activo. Por ejemplo, la pepsina, enzima que cataliza
la hidrólisis de ciertos enlaces peptídicos en el estómago tiene un pK = 2.2, siendo el único grupo orgánico
conocido que puede dar este valor el grupo carboxilo (−COOH), concluyéndose que esta enzima trabaja en
condiciones muy ácidas equivalentes a las de un ácido acético (principal constituyente del vinagre).
Figura 6. Variación de la velocidad en función del pH, para una reacción enzimática.
Relación de la velocidad con la concentración de enzima: la velocidad de la reacción es directamente
proporcional a la concentración de la enzima a cualquier concentración de substrato. Por ejemplo, si la
concentración de enzima es disminuida a la mitad, la velocidad inicial de la reacción (v0) es reducida también
a la mitad de la original
La velocidad de transformación de los sustratos de una reacción en los correspondientes productos, mediante
una enzima y bajo condiciones de estado estacionario, es dependiente tanto de las concentraciones de la
enzima como de los sustratos. Normalmente, esa dependencia puede ser expresada matemáticamente por la
ecuación de Michaelis−Menten:
v= Vmax [S] / (Km + [S] )
Esta ecuación predice que la velocidad de formación de producto es saturable con respecto al sustrato, es decir
existe una concentración de sustrato a partir del cual la v no aumenta de forma significativa.
La Vmax se denomina velocidad máxima, y depende de la concentración de enzima según una relación lineal:
2
Vmax = k2 [E]
El Km es un parámetro que depende de la afinidad de la enzima por el sustrato y que se denomina constante
de Michaelis.
La actividad catalítica de las enzimas depende estrictamente de la conformación de la proteína enzimática, es
decir de su estructura tridimensional. Por ello, los cambios conformacionales suelen ir asociados a cambios en
la eficacia catalítica de las enzimas. En muchos casos, estos cambios conformacionales son reversibles y
tienen un significado fisiológico al permitir adaptar de forma transitoria la velocidad de una reacción
enzimática a las necesidades de la célula. En otros casos, los cambios conformacionales son irreversibles. El
ejemplo más claro es la desnaturalización térmica, en la que las enzimas pierden su conformación nativa,
normalmente de forma irreversible, y quedan inactivadas. La desnaturalización térmica tiene aplicaciones
industriales y biosanitarias importantes, como la esterilización de material o la conservación de alimentos. Las
proteínas también se desnaturalizan como consecuencia de la exposición a los denominados agentes
caotrópicos. Estos agentes interfieren con los enlaces no covalentes que mantienen la estructura tridimensional
de la proteína, y provocan su desorganización por transición a un estado conformacional desordenado.
Evidentemente, ello conduce a una pérdida de actividad enzimática, tal y como se observa en la
desnaturalización térmica. Sin embargo, mientras que la mayoría de las proteínas de organismos no termófilos
se desnaturalizan casi instantáneamente a temperaturas superiores a los 80ºC, su sensibilidad a los agentes
caotrópicos es muy variable. Dos de los agentes caotrópicos más utilizados son la urea y un detergente iónico
denominado dodecilsulfato sódico (SDS). Este último presenta además la propiedad de unirse en proporciones
prácticamente constantes a las proteínas, de forma que la cantidad de SDS unido depende del tamaño
molecular de la proteína más que de su estructura primaria
EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DEL SUBSTRATO SOBRE LA CATALISIS ENZIMATICA
OBJETIVOS
• Demostra como afecta la velocidad de reaccion enzimática por el aumento o la disminución de la
concentración de la enzima
• Observar la importancia que tiene el Ph en la velocidad de una reaccion enzimatica
RESULTADOS
Concentración de la enzima
Resultados de la Absorbancia
3
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Ph
2.5
3.5
4.5
5
5.5
6.5
.323
.596
.982
1.129
1.282
Resultados de la absorbancia
.577
.888
1.102
.816
.875
.731
DISCUSIÓN
Al observar la grafica realizada en el pH nos damos cuenta que el punto donde se nota el mejor rendimiento
de la enzima con respecto al pH es de 4.5.
En el fundamento o la referencia que se nos dio sé experaba un pH optimo entre 4.5 y 5.0. al interpretar esto
nos damos cuenta que la experimentación que realizamos fue buena tomando todas las precauciones
necesarias para la experimentación de esta practica.
Con respecto a la concentración de la enzima la grafica obtenida expresa que la máxima velocidad de reaccion
obtenida en la experimentación realizada se nota cuando agregamos de .4 a .5 así observamos con nuestro
fundamento que también se cumple con lo esperado donde la mayor velocidad de reaccion es cuando hay una
elevada cantidad de enzimas.
CONCLUSIÓN
Podemos concluir en esta practica que la mayor velocidad de reaccion tomándolo con respecto al Ph esta en
4.5 y en la concentración de la enzima es de.4 a .5 esto es muy importante en la farmacología, ya que al saber
lo anterior podemos observar las reacciones que se pueden realizar con los medicamentos y en que escala hay
un mejor rendimiento y una respuesta apropiada con en el organismo.
BIBLIOGRAFIA
CHANG, RAYMOND. Química , cuarta edición, primera edición en español, McGraw−Hill, España,1997.
EXPERIMENTS IN PHYSICAL CHEMISTRY
Autor
Editorial
D.P. Shoemaker, C.W. Garland, J.W. Nibler
McGraw−Hill −
PREGUNTA EXTRA
Busque la clasificación internacional de las enzimas
4
ð 1. Óxido−reductasas
( Reacciones de
oxido−reducción).
Si una molécula se reduce, tiene que haber otra que se oxide
2. Transferasas
(Transferencia de grupos
funcionales)
ð grupos aldehídos
ð grupos acilos
ð grupos glucósidos
(kinasas)
3. Hidrolasas
(Reacciones de hidrólisis)
Transforman polímeros en monómeros.
Actúan sobre:
ð enlace éster
ð enlace glucosídico
ð enlace peptídico
ð enlace C−N
4. Liasas
(Adición a los dobles enlaces)
ð Entre C y C
ð Entre C y O
ð Entre C y N
5. Isomerazas
(Reacciones de isomerización)
5
6. Ligasas
(Formación de enlaces, con
aporte de ATP)
ð Entre C y O
ð Entre C y S
ð Entre C y N
ð Entre C y C
6