04. Enzimas

1. Las velocidades iniciales, a varias concentraciones de sustrato, para una
reacción catalizada por una enzima hipotética son:
[S] (mM)
V0 (µM/min)
2.5 x
10-6
28
4.0 x
10-6
40
1.0 x
10-5
70
2.0 x
10-5
95
4.0 x
10-5
112
1.0 x
10-4
128
2.0 x
10-3
139
1.0 x
10-2
140
Estime los valores de Km y Vmax
2. The following experimental data were collected during a study of the catalytic
activity of an intestinal peptidase with the substrate glycylglycine:
Glycylglycine + H2O  2 glycine
[S] (mM)
V0 (µM/min)
1.5
0.21
2.0
0.24
3.0
0.28
4.0
0.33
8.0
0.40
16.0
0.45
Use the graphical analysis (Lineweaver-Burk) to determine the Km and Vmax
3. En una reacción química catalizada por una enzima, se tomaron los siguientes
datos para distintas concentraciones de sustrato:
Concentración del Sustrato mM 10.00 5.00 2.50 1.25
Velocidad mM/seg
5.40 4.30 3.08 1.96
Estime los valores de Km y Vmax
4. Prostaglandins are a class of eicosanoids, fatty acid derivatives with a variety of
extremely potent actions on vertebrate tissues. They are responsible for
producing fever and inflammation and its associated pain. Prostaglandins are
derived from the 20-carbon fatty acid arachidonic acid in a reaction catalyzed
by the enzyme prostaglandin endoperoxide synthase. This enzyme, a
cyclooxygenase, uses oxygen to convert arachidonic acid to PGG2, the
immediate precursor of many different prostaglandins. The kinetic data given
below are for the reaction catalyzed by prostaglandin endoperoxide synthase.
Focusing here on the first two columns, determine the Vmax and Km of the
enzyme.
5.
[Arachidonic acid] (mM)
0.5
1.0
1.5
2.5
3.5
Rate of formation of
PGG2 (mM/min)
Rate of formation of
PGG2 with 10 mg/mL of
ibuprofen (mM/min)
23.50
32.20
36.90
41.80
44.00
16.67
25.25
30.49
37.04
38.90
Ibuprofen is an inhibitor of prostaglandin endoperoxide synthase. By inhibiting the
synthesis of prostaglandins, ibuprofen reduces inflammation and pain. Using the
data in the first and third columns of the table, determine the type of inhibition
that ibuprofen exerts on prostaglandin endoperoxide synthase and calculate K i or
Ki’.
6. Se lleva a cabo un proceso enzimático en un reactor. Si se tienen valores de
Vmáx=7.18 mM/min y Km=3.33 mM y teniendo en cuenta la reacción
estequiométrica S  P, calcule la cantidad de producto, en gramos (PMP: 60
g/L), que se forma al cabo de 25 minutos, partiendo de una concentración de
sustrato de 200 mM.
7. Un proceso enzimático presenta una Vmax=5 mM/min y Km=10 mM.
a. Si se tiene una [S]o de 10 µM ¿Cuál será la concentración al cabo de 10 minutos?
b. Si se tiene una [S]o de 10 M ¿Cuál será la concentración al cabo de 10 minutos?
c. Se agrega un inhibidor a la reacción y se obtuvieron valores de Vmax=50 mM/min
y Km=20 mM. En otro erlenmeyer, a la misma reacción, se agrega otro inhibidor
y se obtuvieron valores de Vmax=25 mM/min y Km=20 Mm ¿La inhibición es
competitiva y/o no competitiva? Halle las respectivas Ki y/o K’i en cada caso.
d. En un tercer erlenmeyer con una reacción similar, se agregan los dos
inhibidores del punto c a la vez y se obtuvieron valores de Vmax=50 mM/min y
Km=5 mM ¿Qué ocurrió?
8. Se lleva a cabo una reacción enzimática de degradación de un compuesto S. La
concentración del S se puede contabilizar a partir de un método
espectrofotométrico, el cual se rige por la expresión Abs=0.4*[S], con un rango
de medición de [S] entre 0 mM y 1 mM. Si sobrepasa ese rango, se requiere
dilución.
Se llevó a cabo el método de las velocidades iniciales, donde se hace un montaje
de 5 experimentos con diferentes concentraciones de S y un tiempo de reacción
de 2 minutos, obteniéndose los siguientes resultados:
Ensayo
1
2
3
4
5
[S]o
FD
Abs
20
0.40
80
0.20
96
0.25
128 0.25
200 0.20
[S]t=2 min
FD
Abs
5
0.40
20
0.40
60
0.25
64
0.35
100 0.30
a. Calcule la concentración y velocidad iniciales para cada ensayo.
b. Calcule los valores de Vmax y Km de la cinética enzimática de degradación de S.
c. En unos ensayos aparte, se llevaron a cabo experimentos similares con un
inhibidor, a una concentración de 0.2 mM, utilizando las mismas
concentraciones iniciales de S de la tabla y el mismo tiempo de reacción. Se
obtuvieron valores de Vmax y Km iguales a 7.5 mM/min y 40 mM respectivamente
Calcular los valores de Ki y/o K’i, según sea el caso.
9. A partir de los datos experimentales, definir el tipo de modelo enzimático más
adecuado y las respectivas constantes cinéticas (ver archivo anexo de Excel).
Nota: para todos los casos, considerar un tiempo de reacción igual a 150
segundos. Dar la velocidad en mM/min y la concentración de sustrato en mM.
10. Para cada uno de los ejercicios del numeral 9, calcule la concentración, al cabo
de 10 minutos, si So = 200 mM.
Posibles modelos para numeral 9 y 10:
𝐌𝐢𝐜𝐡𝐚𝐞𝐥𝐢𝐬 − 𝐌𝐞𝐧𝐭𝐞𝐧: V =
Vmax ∙ S
Km + S
𝐈𝐧𝐡𝐢𝐛𝐢𝐜𝐢ó𝐧 𝐚𝐜𝐨𝐦𝐩𝐞𝐭𝐢𝐭𝐢𝐯𝐚 𝐩𝐨𝐫 𝐬𝐮𝐬𝐭𝐫𝐚𝐭𝐨: V =
Vmax ∙ S
S2
Km + S + K
s
Vmax ∙ S
𝐈𝐧𝐡𝐢𝐛𝐢𝐜𝐢ó𝐧 𝐜𝐨𝐦𝐩𝐞𝐭𝐢𝐭𝐢𝐯𝐚 𝐩𝐨𝐫 𝐬𝐮𝐬𝐭𝐫𝐚𝐭𝐨: V =
S
S2
K m (1 + K ) + S + K
s
s
𝐄𝐜𝐮𝐚𝐜𝐢ó𝐧 𝐝𝐞 𝐇𝐢𝐥𝐥𝐬 (𝐄𝐧𝐳𝐢𝐦𝐚𝐬 𝐚𝐥𝐨𝐬𝐭é𝐫𝐢𝐜𝐚𝐬): V =
V=−
Vmax ∙ S n
K′s + S n
dS
dt
Nota: recordar que para el método de las velocidades iniciales (cálculo de las
constantes cinéticas) S y V pasan a ser So y Vo, respectivamente, donde Vo = (So –
St)/t. Para estos ejercicios, el R2, del mejor ajuste de modelo, es muy cercano a 1.