MODELO RESUELTO-Respuestas Guía 2

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Cátedra de Química Biológica – Facultad de Ciencias Naturales-UNSa 
 
 
Nombre y apellido: MODELO RESUELTO DNI: Fecha: 
RESPUESTAS a la Guía de estudio 2: Biocatalizadores 
Conteste a cada pregunta de la guía de estudio 2 en el recuadro correspondiente. En el caso de los gráficos, puede 
hacerlos usando el programa Excel o a mano en hoja milimetrada (aproxime correctamente los decimales). Y recuerde 
que los valores de Km y Vmax deben ser despejados de las gráficas de los dobles recíprocos. Use el espacio que sea 
necesario para cada respuesta, luego guarde el archivo con su APELLIDO Y NOMBRE seguido de Respuestas Guía 2, y 
súbalo en el sitio de entrega de tareas de la guía 2 en el aula Moodle. 
 
1 Definir y distinguir entre los siguientes términos: 
a. Catalizador y biocatalizador 
Catalizador: Sustancia que aumenta la velocidad de una reacción química. No se consumen 
en la reacción. Biocatalizador: Es un catalizador de las reacciones químicas que ocurren en 
los sistemas vivos, estos pueden ser enzimas y ribozimas. 
b. Enzima y sustrato 
Enzima: Proteína con propiedades catalíticas, elaboradas por las células, susceptibles de ser 
reguladas y que presentan alta especificidad por las reacciones que catalizan. Sustrato: Es una 
molécula sobre la cual actúa una enzima en una reacción química. 
c. Cinética enzimática y parámetros enzimáticos 
Cinética enzimática Es el estudio de la velocidad y los mecanismos catalíticos de una enzima sobre 
una reacción química. Parámetros enzimáticos: Son características o datos que permiten describir 
y explicar la actividad de una enzima. Por ejemplo, Km y Vmax. 
d. Cofactor enzimático e inhibidor enzimático 
Cofactor enzimático: Componente no proteico de una enzima (iones esenciales o coenzimas) que 
se requiere para la catálisis. Inhibidor enzimático: Molécula que reduce o anulan la actividad 
enzimática. 
 
2 Energía libre estándar y energía de activación: 
a. Indique qué modifica la actividad enzimática en una reacción: i) el cambio de energía libre 
estándar (ΔG°) de la reacción, ii) la energía de activación (ΔG°‡), iii) o ambas. 
Las enzimas actúan disminuyendo la energía de activación de la reacción y favorecen así la 
transformación de los sustratos a productos. 
 
b. Explique la diferencia que hay entre ΔG° de una reacción y ΔG°‡, realice un diagrama de perfil de 
energía (energía libre vs. progreso de la reacción). 
• ΔG° es la variación de la energía libre de un sistema desde un estado inicial a un estado 
final. Indica la espontaneidad de una reacción química (a presión y temperatura constante). 
• ΔG°‡ es la energía mínima necesaria para que se produzca una reacción química. Umbral 
energético que se requiere para que se produzca una reacción química. 
 
 
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-Diagrama de perfil de energía- 
3 Completar la tabla sobre la nomenclatura de las siguientes enzimas. Puede utilizar el siguiente 
portal para realizar la búsqueda https://www.enzyme-database.org/ 
 
Nombre trivial 
Código 
numérico 
(EC) 
Nombre sistemático 
(Tipo de reacción 
catalizada) 
Sustratos Productos 
Fumarato Hidratasa 4.2.1.2 
(S)-malato hidro-
liasa 
(Liasa) 
(S)-malato 
fumarato + 
H2O 
Glucógeno fosforilasa 2.4.1.1 
(1→4)-α-D-
glucano:fosfato α-
D-
glucosiltransferasa 
(Transferasa) 
[(1→4)-α-D-
glucosil]n+fosfato 
[(1→4)-α-D-
glucosil]n-
1+α-D-
glucosa 1- 
fosfato 
Glucosa-6-fosfato 
isomerasa 
5.3.1.9 
D-glucosa-6-
phosphato aldosa-
ketosa-isomerasa 
(Isomerasa) 
D-glucosa 6-fosfato 
D-fructosa 6-
fosfato 
Glutamina sintetasa 
(Glutamine 
synthetase) 
6.3.1.2 
L-
glutamato:amonio 
ligase 
(Ligasa) 
ATP+L-
glutamato+NH3 
ADP + 
fosfato + L-
glutamina 
Alcohol 
deshidrogenasa 
1.1.1.1 
alcohol:NAD+ 
oxidoreductasa 
(Oxidoreductasa) 
1 alcohol primario + 
NAD+ 
1 aldehido + 
NADH+H+ 
Alanina transaminasa 
(Alanine 
transaminase) 
2.6.1.2 
L-alanine:2-
oxoglutarato 
aminotransferasa 
(Transferasa) 
L-alanina+2-
oxoglutarato 
piruvato + L-
glutamato 
Acetil-CoA 
carboxilasa 
6.4.1.2 
acetil-CoA: 
hidrogeno 
carbonato ligase 
(Ligasa) 
ATP + acetil-CoA + 
hidrogenocarbonato 
ADP + 
fosfato + 
malonil-CoA 
 
 
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4 Considerando la siguiente cadena de reacciones en la que la Enzima 1 (Enz1) cataliza el paso 
desde el sustrato A hacia B, la Enz2 catalizar el paso de B a C y la Enz3 cataliza el paso del sustrato 
C hacia el producto D: 
 
a. Explique que debería ocurrir para que haya un efecto alostérico negativo y sobre que enzima 
ocurriría. 
Para que haya un efecto alostérico negativo la enzima que cataliza la primera reacción de la 
serie (Enz1), debería ser inhibida por el producto final D (o C). De esta forma esta ruta 
controla la velocidad de su propia síntesis, por inhibición de alguno de los primeros pasos, y 
en general el primer paso. 
b. ¿Por qué no sería conveniente que el efecto alostérico se realice sobre la Enz3? 
No sería conveniente ya que los intermediarios metabólicos se acumularían y se podría gastar 
energía en forma innecesaria. 
5 
 
 
 
 
 
 
 
La fosfofructoquinasa-1 de la bacteria Escherichia coli es un buen ejemplo de inhibición y 
activación alostérica. 
a. ¿Por qué el ADP actúa como un activador alostérico de la fosfofructoquinasa-1? 
El ADP es un activador alostérico de la fosfofructocinasa-1 ya que, si las concentraciones de ADP 
aumentan, esto implica que hay deficiencia de ATP y debe estimularse la glucólisis. 
b. Identifique cual es el inhibidor alostérico de la fosfofructoqinasa-1 y por qué ocurre el 
incremento del mismo. 
El fosfoenolpiruvato es un inhibidor alostérico de la fosfofructocinasa-1 y es un compuesto 
intermedio, cercano al final de la ruta glucolítica. Cuando la concentración de fosfoenolpiruvato 
aumenta, la producción es evitada al inhibir la fosfofructocinasa-1. 
c. Diferencie sitio activo, de sitio alostérico (o sitio regulador). 
Sitio activo: zona de la enzima en la que se une el sustrato para ser catalizado. 
Sitio alostérico: es un segundo sitio de unión para el ligado. Es el sitio donde se une un inhibidor 
o activador y causa cambios en la conformación de la enzima. 
d. En esta enzima ¿dónde se unen el activador y el inhibidor alostérico? 
El activador (ADP) y el inhibidor (fosfoenolpiruvato) se unen al mismo sitio regulador. 
e. Realice un esquema mostrando la unión a la enzima de los sustratos y el activador alostérico. 
 
f. Existen dos estados en los que se pueden encontrar las enzimas alostéricas: la conformación T 
y la conformación R. Explique en qué consisten y cuando la fosfofructoquinasa-1 se encuentra 
en una u otra conformación. 
Una enzima presenta una conformación T cuando está unida a un inhibidor alostérico, en este 
estado la misma presenta una baja actividad catalítica, debido a que la enzima presenta poca 
afinidad hacia el sustrato, y por lo tanto la velocidad de reacción es baja. En la conformación R la 
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enzima, unida a un activador alostérico, presenta mayor afinidad hacia el sustrato, lo que se 
traduce en una mayor actividad catalítica que da lugar a un aumento en la velocidad de reacción. 
Cuando el ADP se une al sitio regulador, la fosfofructocinasa-1 asume la conformación R y si se 
une el fosfoenolpiruvato asume una conformación T, con menor afinidad hacia el 6-fosfato de 
fructosa. 
6 
 
 
 
a. Graficar V en función de [S]. 
 
-Gráfico de V en función de [S]- 
 
b. Graficar 1/V en función de 1/[S] y calcular Km para el sustrato y Vmax de la reacción. 
-Gráfico de 1/V en función de 1/[S]- 
 
Fumarato (mM) 1/[S] Vi (mM/min) 1/[Vi] 
2,0 0,50 2,5 0,40 
3,3 0,30 3,1 0,32 
5,0 0,20 3,6 0,28 
10,0 0,10 4,2 0,24 
100,00 - 4,96 - 
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00
V
[S]
y = 0,4062x + 0,1976
R²= 0,9996
-0,10
-0,05
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
-0,80 -0,60 -0,40 -0,20 0,00 0,20 0,40 0,60
1
/V
1/[S]
1/[S] vs 1/V
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Recordar la ecuación Lineweaver- Burk 
 
Y tomando la fórmula de la recta y = 0,4062x + 0,1976 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Km= 2,06 mM 
Vmax= 5,06 mM min-1 
 
Recuerde que puede obtener los valores de Km y Vmax a partir de gráficas realizadas en papel 
milimetrado. El lugar donde corta la recta en el eje de las X corresponde a -1/Km y el lugar 
donde corta la recta en el eje de las Y corresponde a 1/Vmax. Puede ver un ejemplo en la 
segunda parte siguiente video: https://youtu.be/OScRvVJPSfw 
 
c. Calcule la Vi considerando la [S]=100mM y verifique si se alcanza la Vmáx. ¿Por qué 
ocurre esto? 
A una concentración de S de 100mM la V0 sigue sin alcanzar la Vmax ya que la hipérbola 
se acerca asintóticamente a Vmax a medida que aumenta la concentración de sustrato. 
Es por ello que no se usa la ecuación de Michaelis-Menten para calcular la Vmax sino 
que se usa la ecuación de dobles recíprocos de Lineweaver-Burk. 
7 Inhibición enzimática: 
a. ¿Cómo puede distinguirse entre la inhibición competitiva de la no competitiva en términos de 
Km? 
Ante la presencia de un inhibidor competitivo el Km va a aumentar, ya que se necesita mayor 
concentración de sustrato para alcanzar una misma V0. Esto se debe a que, parte de las enzimas 
van a estar unidas al inhibidor y no con el sustrato por lo cual se observa como si hubiera 
disminuido la afinidad de la enzima por el sustrato. Mientras que, en un inhibidor no 
competitivo el Km no cambia ya que el sustrato reacciona con la enzima de la misma forma que 
en ausencia de inhibidor (no tienen el mismo sitio activo). 
b. ¿Por qué un inhibidor competitivo no cambia la Vmáx? 
En esta situación el sustrato y el inhibidor compiten por el sitio activo, y por lo tanto es necesario 
más sustrato para que el inhibidor puede ser desplazado y llegar a la misma Vmax. 
c. ¿Por qué un inhibidor no competitivo cambia la Vmáx? 
En este caso el inhibidor se une a la enzima en un sitio diferente al que lo hace el sustrato, la 
formación del complejo (ES) no es afectada, pero si su descomposición. La cantidad de complejo 
ES con capacidad de liberar producto se reduce y el resultado es similar al que se obtendría con 
una menor concentración de enzima en el medio, o sea menor Vmax. 
 
 
 
 
1
𝑉𝑚𝑎𝑥
= 𝑏 
𝑉𝑚𝑎𝑥 =
1
𝑏
 
𝑉𝑚𝑎𝑥 =
1
0,1976
 
𝑽𝒎𝒂𝒙 = 𝟓, 𝟎𝟔 
𝒎𝑴
𝒎𝒊𝒏
 
 
 
 
𝐾𝑚
𝑉𝑚𝑎𝑥
= 𝑎 
𝐾𝑚 = 𝑎 ∗ 𝑉𝑚𝑎𝑥 
𝐾𝑚 = 0,4062 ∗ 5,06 
𝑲𝒎 = 𝟐, 𝟎𝟔 𝒎𝑴 
 
 
 
https://youtu.be/OScRvVJPSfw
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8 
 
a. ¿De qué tipo de inhibición se trata? Explique en que consiste y cuál es el comportamiento de los 
parámetros enzimáticos. 
Se trata de una inhibición acompetitiva. Los inhibidores solo se unen al complejo enzima sustrato 
ES y no a la Enzima libre. 
Vmax → disminuye 
Km → disminuye 
b. Si la recta de color negro corresponde a la actividad enzimática sin inhibición (Control), que 
representan las otras dos rectas. 
Las demás rectas representan la presencia de inhibidor en dos concentraciones distintas. 
 
9 
Hipurato de 
p-nitrofenilo 
(mM) 
1/[S] 
Vi (mmol L-1 min. 
–1) Sin inhibidor 
1/Vi 
Vi (mmol L-1 min. 
–1) Con inhibidor 
1/Vi 
0,040 25,000 0,069 14,493 0,0417 23,981 
0,066 15,152 0,095 10,526 0,0570 17,544 
0,099 10,101 0,118 8,475 0,0771 12,970 
0,285 3,509 0,166 6,024 0,1250 8,000 
0,400 2,500 0,181 5,525 0,1430 6,993 
a. Graficar en el mismo eje de coordenadas, V en función de [S] y 1/V en función de 1/[S], con 
y sin inhibidor. 
 
-Gráfico V en función de [S]- 
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,18
0,20
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45
V
[S]
Sin inhibidor Con inhibidor
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-Grafico 1/V en función de 1/[S]- (Este gráfico se obtiene usando 7 decimales) 
 
b. Calcular Km para el sustrato para las reacciones con y sin Inhibidor. 
Km Sin inhibidor= 0,0732 mM 
Km Con inhibidor= 0,1546 mM 
 
c. Calcular Vmáx de la reacción. 
Vmax= 0,1987 mmol L-1 min. –1 
 
d. ¿De qué tipo de inhibición se trata? Explique por qué. 
Se trata de una inhibición competitiva, ya que se observa que los valores de Km en 
presencia del inhibidor son mayores que en ausencia de este. Además, Vmax es la misma.