Tecnicas de Aliemntos

8/17/2019 Tecnicas de Aliemntos

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI

Facultad De Ciencias Agropecuarias

Escuela De Ingeniería Agroindustrial

TEA ! Reconoci"iento De ateriales De La#oratorio

ASI$NATURA ! T%cnicas & an'lisis de ali"entos

DOCENTE ! Ing( aría Cristina )ui*ones Rui+

ALUNA ! Ca#allero aldonado Vania ariel

Ciclo ! V

,ucallpa- ,er./012


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I( INTRODUCCI3N

Instrumentos de laboratorio es un término general aplicable a todos los medidores,

recipientes y otras herramientas que uno pueda imaginar para realizar síntesis y análisis en

el ámbito de los diversos trabajos de laboratorio. Los instrumentos de laboratorio a veces

están expuestos a impactos químicos y ísicos extremos, y a la vez tienen que proporcionar

resultados de medici!n precisos, tener una larga durabilidad, y garantizar un manejo seguro

al usuario.

"sta es la raz!n por la que los instrumentos de laboratorio se construyen con materiales

resistentes y de alta calidad, para satisacer las altas exigencias en la tecnología de

laboratorios.

#n equipo de laboratorio es un conjunto de instrumentos con unciones especíicas, $tiles

para desarrollar un trabajo de diagn!stico o investigaci!n. "stos instrumentos presentan

dierentes aplicaciones seg$n el campo de conocimiento en el que se involucren y el

prop!sito que se les asigne, sin embargo su uncionamiento y los resultados directos que de

ellos se obtienen dependen de unos principios básicos de acci!n.

"s necesario que antes de comenzar cualquier trabajo experimental, el alumno conozca el

material que se utiliza. %ada uno de los materiales tiene una unci!n y su uso debe ser

acorde con la tarea a realizar. La utilizaci!n inadecuada de este material da lugar a errores

en las experiencias realizadas y aumenta el riesgo en el laboratorio.


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II( O#4eti5o!

Reconocer el "aterial de la#oratorio & ad6uirir 7a#ilidad en el "ane4o del "is"o

Clasi8icar estos "ateriales de acuerdo a las distintas categorías conocidas

III( ateriales de la#oratorio

IV( E6uipos de la#oratorio

V( 9i#liogra8ía

& 7ttp!::;;;(ilse(esc(edu(ar:ATERIAL


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& http'(())).ing.unp.edu.ar(asignaturas(quimica(practicos*de*laboratorio*pd(lab+.pd

& http'(())).javeriana.edu.co(enetica(-ovedades(I-/01#%%I0-2345234L5

2346"010L0I52341"L234234L570/50/I0.pd


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DEDICATORIA

?NDICE

"ste trabajo lo realizamos con mucho

esuerzo y valoraci!n. 5gradecemos anuestro padre celestial por darnos laguía en nuestro camino a seguirperseverando y a nuestros padres por apoyarnos y aconsejarnos siempre.


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INTRODUCCION

La biosíntesis es la ormaci!n de biomol8culas por medio del anabolismo, proceso encargado

de la síntesis o bioormaci!n de moléculas orgánicas 9biomoléculas: más complejas a partir

de otras más sencillas o de los nutrientes, con requerimiento de energía 9reacciones

enderg!nicas:, al contrario que el catabolismo.

iene lugar no solo durante el crecimiento de un organismo, cuando hay una ormaci!n neta

de material celular nuevo, sino también en organismos maduros que no se encuentran en

ase de crecimiento. 1onde los recursos simples 9-;


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9IOS?NTESIS DE L?,IDOS

Los lípidos son componentes undamentales de las células ya que no solo orman parte de

todas las membranas biol!gicas sino que muchos de ellos cumplen importantes unciones,

además de constituir un producto de reserva.

;ay que tener en cuenta la importancia de los lípidos en los alimentos ya que son necesarios

para la absorci!n y transporte de vitaminas liposolubles 95, 1, " y =:.

"l colesterol es un lípido de gran interés, componente de las membranas y precursor de

biomoléculas como las hormonas esteroideas y varias moléculas se>al.

5 la inversa de los procesos de degradaci!n, la biosíntesis es un proceso enderg!nico en el

cual se gasta energía en orma de 5? y utiliza un agente reductor, el -51?;.

9iosíntesis de 'cidos grasos

La biosíntesis de ácidos grasos se lleva a cabo en el citosol de todas las células, pero

principalmente en el hígado, tejido adiposo y glándulas mamarias de los animales superiores.

@uente de carbono para la síntesis de ácidos grasos.

,recursores de la síntesis

Los precursores de la biosíntesis de los ácidos grasos son'


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a) 5cetil %o5' ?roveniente de carbohidratos, oxidaci!n de ácidos grasos ! degradaci!n

de aminoácidos.

b) 6alonil %o5.' %ompuesto que se sintetiza a partir de 5cetil&%o5 en una reacci!n que

requiere energía proveniente de la hidr!lisis del 5?.

1ado que la molécula de 5cetil %o5 se encuentra en la mitocondria y los ácidos grasos

se sintetizan en el citosol, es necesario que la misma sea transerida al exterior de las

mitocondrias.

"l 5cetil %o5 es utilizado para la síntesis de los ácidos grasos. "l oxalacetato, seg$n las

necesidades de la célula, puede utilizarse para la gluconeogénesis u reducirse a malato para

luego, por acci!n de la enzima málica sintetizar NAD,@ necesario para la biosíntesis deácidos grasos y piruvato. "l malato ! el piruvato pueden volver a la mitocondria a través de

un transportador especíico. 9@igura A.+:

Figura(- (1! Transporte de citrato & destino de sus productos

• Co"ple4o "ultien+i"'tico 6ue inter5iene en la #iosíntesis de 'cidos grasos

La biosíntesis de ácidos grasos es llevada a cabo por un complejo multienzimático llamado

ácido graso sintasa, el que se encuentra en el citosol y está compuesto por un conjunto de

ITOCONDRIA CITOSOL

%iclo de =rebs 7iosíntesis de ácidos grasos

5cetil %o5 %itrato %itrato0xalacetato 6alato ?iruvato

luconeogénesis 6itocondria 6itocondria

Enzimamálica

MDH

-51; -51B NAD,B NAD,@?


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enzimas que se unen a una proteína transportadora de restos acilos, denominada ?5 o

seg$n la sigla inglesa 5%? 9acyl carrier protein:, quedando así constituido el complejo.

La 5%? es una proteína termoestable, posee un grupo prostético, el CD&osopantoteína, el

cual se encuentra ijado a un residuo de serina de la cadena polipeptídica. La 5%?, al igual

que la %oenzima 5 tiene también un grupo mercaptoetilamina.

"n bacterias 9". coli: las enzimas del complejo están asociadas alrededor de una molécula

central de 5%? y se pueden separar en las dierentes enzimas conservando su actividad.

"l grupo acilo en crecimiento es transportado de enzima en enzima, como en un montaje en

serie ijado al 5%? tioéster.

For"acin de alonil CoA(

"l "alonil CoA necesario para la biosíntesis de los ácidos grasos se obtiene a partir del

5cetil %o5 proveniente de la escisi!n del citrato.

"n la reacci!n participa una molécula de %03, la cual luego se libera en las reacciones de

biosíntesis, de manera que no orma parte del ácido graso.

La enzima que cataliza la reacci!n de biosíntesis de malonil&%o5 es la acetil CoA

carboxilasa, enzima reguladora del proceso.

La misma utiliza biotina 9vitamina del complejo 7: como coenzima, actuando ésta como

transportador de %03.

Acetil CoA alonil CoA

SCoA

acetil CoAcarboxilasa&7iotina

B CO/

5? 51? B ?i

;E F 6ercaptoetilamina &β alanina F 5cido pantoténico & %adena ?olipeptídica

CG osopantoteína


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"sta reacci!n es irre5ersi#le y li"itante de la velocidad de biosíntesis de los ácidos grasos.

• Etapas de la #iosíntesis de cidos $rasos

La biosíntesis de ácidos grasos es un proceso que ocurre en etapas. %omienza con la uni!n

de una molécula de acetil %o5 a un resto de cisteína de la enzima condensante y luego la

adici!n repetida de malonil %o5 y la pérdida de %03.

"sto ocurre a través de un mecanismo mediante el cual, una vez reducida la molécula del

ácido graso que se va ormando, hay un continuo traspaso de la misma a la enzima

condensante de manera que siempre el E;&5%? queda libre para recibir una nueva molécula

de malonil&%o5.

"l ácido palmítico es el principal producto de este sistema. Los %+H y %+ son provistos por

la acetil %o5 y los restantes +C carbonos por la malonil %o5. odos los demás ácidos grasos

de cadena larga saturados o no saturados, pueden originarse a partir del palmitato, con la

excepci!n de los ácidos grasos esenciales.

"n un primer paso una molécula de 5cetil %o5 es transerida al grupo E; de cisteína de la

enzima condensante ! β -cetoacil-ACP sintasa, la cual orma parte del complejo de la ácido

graso sintasa

1e esta manera el complejo queda cebado, permitiendo que el malonil se incorpore y active

el brazo de 5%? para llevar a cabo la secuencia de reacci!n requeridas en el proceso de

prolongaci!n.

Reaccin 1

Acetil CoA

Acetil transacilasaB ;E&"cond.

S-Econd

Acetil-EC


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Reaccin /

"l malonil %o5 se une al grupo sulhidrilo del 5%? ormando malonil 5%? y liberando una

molécula de %oenzima 5 la cual queda disponible para la biosíntesis de otra molécula de

malonil %o5. La reacci!n es catalizada por la malonil transacilasa, enzima perteneciente al

complejo de la ácido graso sintasa.

#na vez activados los grupos acetilo y malonilo, los cuales se encuentran unidos al complejo de

ácido graso sintasa, se produce la condensaci!n de ambos por acci!n de la enzima cetoac

ACP sintasa ó enzima condensante y se sintetiza el 5cetoacetil&E&5%? el cual

a través de tres reacciones que implican' reducci!n, deshidrataci!n y reducci!n, da lugar a la

ormaci!n de butiril&E&5%? y de esta orma comienza el alargamiento de la cadena por

repetici!n del ciclo, dando lugar a la síntesis completa del ácido graso.

"l %03 que ingres! para la biosíntesis de malonil %o5 es liberado en esta reacci!n de

manera que la molécula no interviene en la síntesis neta del ácido graso.

alonil CoA

E%o5

malonil transacilasa

B ;E&5%?

E5%? B %o5E;

6alonil& 5%?

Reaccin

Acetil-S-Ec alonil-S-AC,

CO/

S-Econd

SAC,

B

β−cetoacil&

5%? sintasaAcetoacetil-S-AC,


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Las siguientes reacciones 9C, y H: corresponden a las tres etapas que permiten la

reducci!n del acetoacetil&E&5%? a butiril&E&5%?, repitiéndose nuevamente el ciclo desde la

reacci!n ! ?rimera reacci!n de reducci!n

"n esta reacci!n ocurre la reducci!n del carbono beta y se consume el equivalente de

reducci!n de -51?;.

Reaccin

#na vez reducido el carbono beta se produce la deshidrataci!n del hidroxibutiril ormándose

una doble ligadura y un compuesto trans.

Reaccin 2

Ee orma el butiril&5%? por acci!n de la enzima 2, trans-enoil-ACP reductasa que reduce el

doble enlace del crotonil&5%?.

β -Cetoacil-reductasa

%;<&%& %;

3 F%&E5%? B NAD,@ B ;B %;

<&%&%;

3& %& E5%? B NAD,B

0

0

0; 0

Acetoacetil-S-AC, --@idroGi#utiril-S-AC,

Acetoacetil-S-AC, 1&


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"l butiril 5%? se transiere al &E;& de cisteína de la enzima condensante en la subunidad

opuesta para dejar libre el &E;& del 5%? y así se pueda incorporar otro malonil.

La uni!n del #utiril-S-Ec al "alonil-AC,, por el mismo mecanismo de la reaccin , da

lugar a la ormaci!n del β&ceto&;exil&5%?, continuando el ciclo.

1espués de K repeticiones del mismo se sintetiza pal"itoil-AC,(

#na vez inalizada la biosíntesis de pal"itoil-AC,H debe liberarse el palmitato que se

encuentra unido al 5%?, para ello se produce una hidr!lisis a través de una reacci!n

catalizada por la enzima tioesterasa.

5ntes de que pueda proseguir otra vía metab!lica el palmitato debe ser activado a palmitoil&

%o5.

; 2,-trans-enoil-ACP %;

<&%J%& % & E5%? NAD,@ B; B reductasa %;

< F%;

3 F %;

3 & % & E5%? B NAD,B

;0 0

/ trans #utenoil AC, 9utiril-AC,

Crotonil AC,

Acetoacetil-S-AC, 1&


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Fig( ((- Es6ue"a de la #iosíntesis de un 'cido graso

Los ácidos grasos de cadena corta son sintetizados en algunos tejidos como glándula

mamaria y donde la actividad de la tioesterasa es dierente, orma acil %o5 cuya cadena

carbonada es de A a +3 átomos de carbono.

9alance de la #iosíntesis

/esumen de la biosíntesis de palmitato'

Ee necesitan en total A moléculas de 5cetil&%o5 de las cuales K se utilizan para la

síntesis de malonil&%o5 y una molécula ingresa como tal en la primer reacci!n del

ciclo.

6alonil&E&5%?

%03

5cetil&E&%is

;E&%is "

" 6alonil&E&5%?

5cetoacetil&E&5%?

;E&%is ;E&%is

"

"

rans&∆3&butenoil&E&5%? 1&


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?ara la síntesis de malonil&%o5 se gasta una uni!n rica en energía proveniente del

5?, como se requieren en total K moléculas de malonil&%o5 se gastan en total K 5?

para la síntesis de una molécula de ácido palmítico.

%ada vez que se incorporan dos carbonos provenientes de malonil&5%? se necesitan

3 moléculas de -51?; para la reducci!n del grupo ceto de posici!n β, necesitándose

en total +C moléculas de -51?; para los K ciclos de reducci!n.

Los carbonos + y +H del ácido palmítico provienen de acetil %o5 mientras que los

restantes provienen de malonil&%o5.

Regulacin de la 9iosíntesis

La biosíntesis de ácidos grasos está regulada a nivel de la ormaci!n de malonil&%o5,

reacci!n catalizada por la acetil CoA carboxilasa.

La Acetil CoA carboxilasa es una enzima alostérica, cuya actividad aumenta cuando

aumentan los niveles de citrato e isocitrato y disminuye por aumento de ácidos grasos libres

y acil&%o5 de cadena larga 9palmitil %o5:.

5cetil %o5 B 5? 6alonil %o5 B 51? B ?i

9 B : %itrato e Isocitrato

9 & : 5cidos grasos, 5cidos grasos de cadena larga

Acetil CoA Carboxilasa&7iotina

Fig( (> Es6ue"a $eneral de la Regulacin alost%rica de la acetil CoAcar#oGilasa


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5demás de estar regulada alostéricamente, la acetil CoA carboxilasa modula su actividad

por la acci!n de hormonas y de la dieta.

La regulaci!n hormonal produce un eecto in"ediato, de corto tiempo, a través de un

mecanismo de osorilaci!n ! desosorilaci!n de la enzima, mientras que la dieta act$a a

nivel de la síntesis de la proteína enzimática por lo que el eecto es tardío "ediato.

5sí por ejemplo' a: una dieta rica en hidratos de carbono y(o proteínas, supera las

necesidades energéticas de la célula en consecuencia la acetil %o5 que se produce en la

degradaci!n de dichos compuestos se utiliza para la síntesis b: una dieta pobre en grasas

no aporta la cantidad de lípidos suicientes para las distintas unciones celulares, en

consecuencia se avorece la síntesis de ácidos grasos.

9iosíntesis de Acidos $rasos no saturados

Los principales ácidos grasos monoinsaturados de los tejidos animales son el palmitoleato

9+H'+, ∆M : y el oleato 9+A'+, ∆M : cuyos precursores son los ácidos grasos saturados'

palmitato y estearato. Las reacciones de desaturaci!n de los ácidos grasos saturados tienen

lugar en el retículo endoplásmico.

"n la síntesis de los ácidos grasos monoinsaturados' oléico y palmitoléico se le introduceuna doble ligadura entre los carbonos M y +4, previa activaci!n del ácido grado con

%oenzima 5.

"n vertebrados y en la mayoría de los organismos aerobios, las enzimas que catalizan esta

reacci!n son microsomales y se denominan acil-CoA desaturasas o ∆$ desaturasas que es

en realidad un sistema de oxidasa de unci!n mixta que necesita 0 3 y -519?:;. La reacci!n

inal se esquematiza en la igura A..

+4 M

%;<&9%;

3:

+C&%0&%o5 %;

<&9%;

3:

&;%J%;&9%;

3:

K F%0&%o5

,al"itato ,al"itoleato 12!1H J K

M

%;<&9%;

3:

+H F%0&%o5 %;

<&9%;

3:

K&;%J%;&9%;

3:

K&%0&%o5

Estearato Oleato 1!1H J K

03 3 ;

30

5cido raso saturado 5cido raso no saturado

-51?; -51?B

@ig. A.' "squema de la reacci!n de biosíntesis de un ácido graso no saturado


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La reacci!n es compleja y durante la misma se produce una transerencia de electrones, a

través de una cadena transportadora de electrones ormada por el citocromo b, la

citocromo b&reductasa 9lavoproteína: y -51?;. #n átomo de oxígeno se combina con los 3

hidr!genos del ácido graso, y el otro con los 3 hidr!genos de la coenzima reducida 9-51?;:

sintetizándose dos moléculas de agua.

Los vegetales tienen las enzimas necesarias para producir insaturaciones desde la posici!n

M del ácido graso hacia el carbono ω 9metilo terminal:. ?or ejemplo, a partir del ácido oléico

pueden sintetizar los ácidos' linoléico 9+A'3, ∆M.+3: y linolénico 9+A'


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CLASIFICACI3N DE LAS ENIAS

"n el origen del estudio de las enzimas se utilizaron nombres reerentes al !rgano o tejido d!nde

se descubrieron 9así la pepsina, de péptico o relativo a la digesti!n:, o bien al sustrato o a la actividad

desarrollada por la enzima, a>adiéndole el suijo &asa para darle un nombre 9el caso de la

NureasaO, que cataliza la hidr!lisis de la urea:. 1esde +MH+, la #ni!n Internacional de 7ioquímica,

utiliza un sistema de clasiicaci!n y denominaci!n, adoptado por convenio, que clasiica las enzimas

en seis grandes grupos'

Número Clase Reacción catalizada

1 Oxidorreductasas: Transferencia de electrones

2 Transferasas: Transferencia de grupos funcionales

3 Hidrolasas: Rotura de enlaces incorporando una molécula de agua

4 Liasas: Rotura de enlaces covalentes por adición o eliminación de grupos

!somerasas:

Reacciones de isomeri"ación: transferencia de grupos dentro de la misma molécula

# Ligasas: $ormación de enlaces covalentes mediante reacciones de condensación

5 cada enzima se le asigna un n$mero ormado por cuatro dígitos, el primero de los cuales

corresponde a la clasiicaci!n anterior y un nombre sistemático, que permite caracterizar al sustrato y

a la reacci!n catalizada. "jemplo' glicerolosato deshidrogenasa 9+.+.+.A:, enzima que cataliza una

reacci!n de !xido&reducci!n 9+:, mediante transerencia de ; 9+:, siendo el aceptor el coenzima

-51B 9+: y el dador el sustrato glicerolosato 9A:.

ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

La acci!n de las enzimas es absolutamente necesaria para los sistemas vivos, ya que las reacciones

sin catalizar tienden a ser lentas y las posibilidades que tiene una molécula de cambiar en un


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ambiente estable como es el medio biol!gico, son muy bajas, de ahí que las enzimas proporcionen el

medio adecuado para contrarrestar la lentitud en la realizaci!n del cambio.

Las reacciones sean catalizadas o no, dependen para su desarrollo de las leyes termodinámicas. "l

principal parámetro que desde el punto de vista termodinámico, permite deducir si una reacci!n

se desarrolla o no de orma espontánea, es el cambio en la energía li#re de $i##sH M$K deducido

de la segunda ley de la termodinámica 9una reacci!n es espontánea si la entropía

global del universo aumenta:, que mide la capacidad de un sistema para desarrollar

rabajo. ?ara que se realice la transormaci!n de una molécula, que denominamos sustrato

9E:, en otra que denominamos producto 9?:, el cambio de energía libre de ibbs ha de ser negativo,

lo que implica que la energía libre del producto ha de ser menor que la del sustrato.

"squemáticamente, el desarrollo de una reacci!n enzimática sencilla consistiría en'

" B E "E " B ?

"n una reacci!n química la conversi!n de sustrato en producto requiere una situaci!n energética

Intermedia que se denomina estado de transicin, donde el nivel de energía es superior al del

sustrato o del producto. La dierencia entre el nivel de energía basal y la correspondiente al

estado de transici!n se denomina energía de acti5acin y cuanto más alta sea menor será la

velocidad de reacci!n. La presencia del catalizador provoca una disminuci!n en la energía de

activaci!n requerida, y de esta orma aumenta la velocidad con que se desarrolla la misma.


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%n detalle importante a la &ora de anali"ar la actividad en"im'tica( es )ue en las reacciones

catali"adas en"im'ticamente( se incrementa la velocidad de la reacción* pero lo )ue no se

modifica es el e)uili+rio de la misma( )ue sigue las le,es termodin'micas independientemente de

la presencia o ausencia del catali"ador-

La forma )ue tiene la en"ima de reali"ar su actividad catal.tica ser' en primer lugar unirse con el

sustrato( , en segundo lugar facilitar la modificación del mismo para su cam+io a producto-

Unión de la enzima con el sustrato


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La molécula o moléculas a modiicar se sit$an en una regi!n concreta de la enzima denominada

centro o sitio acti5o. "sta zona de la enzima es responsable de las dos propiedades básicas

de la molécula' la especi%icidad y la acci&n catalizadora de la proteína.

1entro de todo el conjunto de enzimas les hay que presentan una alta especiicidad, aceptando

tan s!lo un tipo de moléculas sobre las que realizar la catalizaci!n, y siendo capaces de discriminar

incluso entre moléculas isoméricas por otro lado, otras enzimas con un menor nivel

de especiicidad catalizan reacciones utilizando como sustratos moléculas que presenten una

cierta similitud.

La interacci!n entre enzima y sustrato se realiza a través de enlaces de naturaleza débil entre

la molécula de sustrato y el centro activo. %uanto mayor sea el n$mero de estos enlaces, mayor

será la especiicidad de la enzima, y mayor también su capacidad de discriminar entre dos

sustratos estructuralmente pr!ximos.

La especiicidad de las enzimas ue estudiada ya en +AM4 por 'isc!er mediante el modelo de la

Llave y la cerradura, seg$n el cual centro activo y sustrato presentaban morologías complementarias

que les hacían encajar como una llave y su cerradura.

5ctualmente, se conoce que al unirse el sustrato al centro activo, pueden desarrollarse interacciones

entre ambos que producen cambios en la morología tanto del sustrato como del centro activo,

pasando a considerarse un segundo modelo 9(os!land y )eet* que se denomina modelo del guante y

la mano o teoría del ajuste inducido.


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5 través de este segundo modelo se airma que los enlaces no s!lo servirían para enlazar sustrato

y centro activo, sino para acilitar la transormaci!n del sustrato en producto.

Cat'lisis en+i"'tica

Las en"imas son catali"adores con una eficacia mu, alta comparados con los catali"adores no

/iológicos( ,a )ue pueden incrementar la velocidad 1020 veces- La forma de llevar a ca+o esta

aceleración se apo,a en diversos mecanismos( de los cuales los meor estudiados son:

! isminución de la entrop.a: Las colisiones de las moléculas en disolución pueden ser escasas(

la existencia , acción de una molécula m's grande con tendencia a unir , colocar correctamente

los sustratos facilita la transformación-

"! $acilitación del medio am+iente de la reacción: l centro activo de la en"ima dispone de grupos

funcionales )ue pueden modificar el medio am+iente del sustrato( por eemplo situ'ndolo en un

medio &idrofó+ico )ue produ"ca su desolvatación( , )ue este cam+io en su entorno posi+ilite la

reacción-

#! !ntroducción de tensión o distorsión so+re el sustrato: La complementariedad entre el centro

activo , el sustrato provoca tensiones so+re la molécula de sustrato favoreciendo la aparición( o

desaparición de enlaces )ue facilita su transformación en producto-

$! xistencia de grupos catal.ticos espec.ficos: l centro activo puede disponer de grupos

funcionales catal.ticos )ue cola+oren de forma directa( en la formación o rotura de enlaces-

entro de estos sistemas existen dos variedades: grupos catal.ticos 'cido+'sicos( )ue participan

dando o aceptando protones , permiten el desarrollo de la reacción &acia la formación del

producto* , grupos catal.ticos covalentes( )ue mediante la creación de enlaces covalentes

transitorios con el sustrato( direccionan la reacción en el mismo sentido )ue los anteriores-


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CINTICA ENITICA

"l estudio de la actividad enzimática implica el análisis de la velocidad de actuaci!n de la enzima,

lo cual se conoce con el nombre de cinética enzimática.

La velocidad de catálisis de una enzima podría determinarse bien como velocidad a la que se orma

el producto, o bien como velocidad a la que desaparece el sustrato.

La concentraci!n de sustrato aecta de manera muy importante a la velocidad de la enzima.

%uando se mantiene constante la concentraci!n del enzima, se comprueba que al aumentar la

concentraci!n de sustrato la velocidad de la enzima crece linealmente, disminuyendo el incremento

paulatinamente hasta alcanzar una meseta que corresponde a un valor de velocidad

que es la velocidad máxima.

Modelo de Michaelis-Menten

+Mic!aelis y M Menten en +M+aron un modelo o teoría general de la acci!n enzimática que

explica el comportamiento hiperb!lico de la velocidad con respecto a la concentraci!n de sustrato.

"n el modelo postularon que la enzima 9": se combina en primer lugar con el sustrato 9E:, de

orma reversible, ormando el complejo enzima&sustrato 9"E:, que se descompone en un segundo

paso dando la enzima libre 9": y el producto 9?:. La velocidad de la $ltima reacci!n es baja, y el

modelo supone que la probabilidad de que la enzima reaccione con el producto para volver a ormar

"E, es tan ínima que resulta despreciable, quedando simpliicado este $ltimo paso en una reacci!n

prácticamente irreversible.

E" P E B P

La enzima puede existir en dos ormas, en orma libre 9": o combinada como "E, cuando la

QER es baja la mayoría de la enzima estará libre y se verá avorecida la ormaci!n de "E, cuando

se va incrementando la QER la velocidad aumenta linealmente.

La Q"R libre será la dierencia entre la Q"R total o inicial y la Q"ER o enzima combinado con el sustrato, y

la velocidad máxima se alcanzará cuando toda la enzima se encuentre en orma de "E, llegándose a

la saturaci!n de la enzima por su sustrato, situaci!n responsable de la meseta que aparece en la

gráica.

5l disponer de una concentraci!n de sustrato saturante, la reacci!n alcanza rápidamente un

estado estacionario en el que la Q"ER se mantiene prácticamente constante y la velocidad medida


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durante este estado es la velocidad analizada por el modelo de Mic!aelis-Menten que también se

denomina "odelo del estado estacionario.

La expresi!n más habitual de la ecuaci!n de Mic!aelis-Menten.

v = V max.[S]

Km + [S]

5uando la velocidad es la mitad de la velocidad m'xima 6v78m'x 92( se o+tiene una e)uivalencia

de la concentración de sustrato a la constante de Michaelis 6;


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de (atal '(at! )ue es la cantidad de en"ima )ue transforma un mol de sustrato por segundo( al

ser una unidad excesivamente grande no tiene una aplicación mu, extendida-

n Cltimo término( , aun)ue no sea una unidad de medida directa( la actividad espec.fica( se

define como el nCmero de unidades de actividad en"im'tica )ue &a, por miligramo de prote.na6%9 mg de prote.na( , sirve para cuantificar la pure"a de una preparación en"im'tica-

)ACT*RES +UE IN),U-EN EN ,A ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

Las en"imas son prote.nas )ue funcionan en un determinado medio( +ien sea intra o extracelular(

donde las condiciones pueden variar( , por lo tanto el nivel de actividad de la molécula

puede verse modificado a lo largo del tiempo- entro de los factores )ue afectan a la actividad

en"im'tica merecen destacarse:

! El ./: Todas las en"imas tienen en su estructura primaria amino'cidos con grupos radicales

ioni"a+les- ependiendo del pH del medio en el )ue se encuentren pueden no tener carga( o

por el contrario estar cargados( +ien positiva o negativamente- stas cargas sirven para esta+ili"ar

la conformación natural de la prote.na , cuando el pH las cam+ia( tam+ién se modifica

la estructura( llevando en Cltimo extremo a la desnaturali"ación de la prote.na( , en el caso

de las en"imas a la pérdida de actividad-

ependiendo del medio dónde de+a eercer su acción catal.tica( cada en"ima tendr' su

conformación m's adecuada( , por lo tanto su m'xima actividad( alrededor de un valor concreto

de pH( )ue reci+e el nom+re de ./ ó.timo- l cam+io( +ien sea &acia valores m's altos o

m's +aos provocar' una disminución de la actividad-

l medio interno de los seres vivos est' siempre tamponado( lo cual &ace )ue los pH fisiológicos

de las soluciones corporales var.en poco( el plasma sangu.neo presenta valores próximos a la

neutralidad 6>(4( , la desviación de unas pocas décimas provoca alteraciones mu, graves- Tan

sólo existen algunas "onas del organismo )ue se mueven en valores mu, aleados de la

neutralidad( como el caso descrito de las soluciones digestivas* o( ,a en el interior celular( los

lisosomas( )ue contienen en"imas cu,o pH óptimo se encuentra en valores mu, 'cidos-

"! ,a tem.eratura: ste factor presenta dos efectos contrapuestos( por un lado el aumento de

temperatura produce( de forma general( un aumento en la velocidad de cual)uier reacción

)u.mica* pero por otro lado( las en"imas experimentan desnaturali"ación , pérdida de actividad al


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superar una determinada temperatura- n este caso resulta m's dif.cil determinar como en el pH

una temperatura óptima( , las curvas de actividad presentan un incremento inicial de

actividad m's pronunciado para posteriormente al irse desnaturali"ando( decrecer la velocidad de

reacción-

IN/I0ICI1N ENZIMÁTICA

#na orma de inluir sobre la actividad de los enzimas, aparte de los actores de p; y temperatura

descritos anteriormente, estriba en los eectos que tienen algunas moléculas al unirse a las

enzimas. 5l conjunto de moléculas que disminuyen la actividad enzimática se les denomina

in7i#idores, y en las reacciones químicas del organismo in /i/o son utilizados para controlar el grado

de actividad de una enzima concreta. ?arte de esta utilidad puede estudiarse en muchas de

las acciones de los ármacos, cuyos eectos se undamentan en su acci!n como inhibidores de mayor

o menor potencia de algunas enzimas, tal es el caso de un ármaco como la aspirina 9ácido

acetilsalicílico: que inhibe la primera enzima de la síntesis de las prostaglandinas.

1ependiendo del tipo de uni!n que establezcan con la enzima hay dos grandes grupos de

inhibidores'

& Inhibidores reversibles, unidos por enlaces no covalentes y reversibles.

& Inhibidores irreversibles, unidos por uertes enlaces covalentes irreversibles.

! In2i3ición re%ersi3le


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1entro de los inhibidores reversibles hay tres grupos dependiendo del lugar y orma de

uni!n a la enzima'

& Los in7i#idores co"petiti5os, denominados así porque compiten con el sustrato por

ocupar el centro activo. "stas moléculas presentan una semejanza estructural con el sustrato

que les permite situarse en el centro activo y bloquear la catalizaci!n enzimática, lo

que desde el punto de vista cinético supone un descenso en la velocidad de reacci!n.

La reacci!n enzimática se desarrolla de la siguiente orma' parte de las moléculas

enzimáticas están ocupadas por inhibidor 9no uncionantes, o inhibidas:

y otra parte están unidas al sustrato y ormando producto 9uncionantes:.

E B E "E " B ?

B I "I

Ein embargo, si la concentraci!n de inhibidor se mantiene ija, es posible revertir la inhibici!n

incrementando la concentraci!n de sustrato, de tal orma que aumente la probabilidad

de que el centro activo esté ocupado por el sustrato y no por el inhibidor. "n

suma, los inhibidores competitivos aumentan la (m de la enzima pero no modiican su

0máxima.

Los inhibidores no co"petiti5os se unen a la enzima en puntos distintos al centro activo, su uni!nincapacita a la enzima para desarrollar su acci!n catalítica, y en este caso, el aumento

en la concentraci!n de sustrato no revierte la inhibici!n. Eu capacidad de

unirse a la enzima esté ésta en solitario o esté unida al sustrato, da lugar a

que la 0máxima. se encuentre disminuida, mientras que la (m no se modiica ya que la ainidad de la

enzima por el sustrato y su capacidad de unirse a él no se ve disminuida.

La reacci!n que tendrá lugar será como sigue'

E B E

ES

" B ? B I "I B I "EI


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& Los inhibidores aco"petiti5os o inco"petiti5os , no presentan ainidad por la molécula de enzima

libre, sino que se unen a la enzima cuando ésta se encuentra ormando el complejo

enzima&sustrato 9"E:, inhabilitándole para continuar el proceso y ormar producto.

La reacci!n será'

E B E ES " B ?

B I "EI

La 0máxima.

se verá disminuida ya que la ormaci!n del complejo inactivo "EI, disminuye

la concentraci!n de "E y la aparici!n de producto. Ein embargo la (m aparece inorementada,

debido al hecho de que en esta situaci!n la más rápida desaparici!n del complejo es, desplaza el

equilibrio de la reacci!n hacia la derecha, aparentando un aumento

de la ainidad de la enzima por el sustrato.

/K In7i#icin irre5ersi#le

Los inhibidores irreversibles son los que se unen a la enzima mediante enlaces covalentes,

bien en el centro activo o en cualquier otro lugar, causando una inactivaci!n permanente.

6uchos ármacos presentan este mecanismo de acci!n, como por ejemplo la penicilina, y

otros antibacterianos que bloquean enzimas claves bacterianos, impidiendo en este caso la actividad

de síntesis de la pared bacteriana.


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