C B S

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA Y LA CONCENTRACIÓN DE ENZIMA ACTIVA De los Resultados Experimentales al Modelo Molecular, al Modelo Cinético y de Éste, al Modelo Matemático

INTRODUCCIÓN El análisis detallado y completo de las curvas de actividad enzimática contra temperatura, nos revela la existencia de efectos complejos y opuestos, responsables de la apariencia que presentan dichas curvas. Por un lado, tenemos el efecto positivo o de incremento en el valor de la constante de velocidad k. Este efecto, puede ser simple como en el caso de las enzimas solubles y las enzimas membranales de plantas resistentes a la temperatura y de animales exotérmicos (poiquilotermos) o complejo como en el caso de las enzimas membranales de plantas sensibles al frío y de animales endotérmicos (homeotermos). Por el otro lado tenemos el efecto negativo o del aparente decremento en el valor de la constante de velocidad k. Este efecto en realidad es resultado de la desnaturalización de la enzima, la cual por lo general tiene dos componentes, uno que es reversible y otro irreversible. - +

RESULTADOS EXPERIMENTALES Efecto Positivo

RESULTADOS EXPERIMENTALES Efecto Positivo

RESULTADOS EXPERIMENTALES Efecto Negativo

MODELO MOLECULAR

MODELO MOLECULAR Y CINÉTICO

MODELO CINETICO Ks b Ks a Regresar

MODELO MOLECULAR Y CINÉTICO Reversible Irreversible

MODELO CINÉTICO Y MATEMÁTICO

Con Compensación Entrópica Sin Compensación Entrópica MODELO CINÉTICO Y MATEMÁTICO

Modelos Matemáticos a Considerar Tipo de Enzima Características Cinéticas Desnaturalización Solubles Sin “Quiebre” Reversible e Irreversible Plantas Resistentes al Frío y Animales Exotérmicos Sin “Quiebre” Reversible e Irreversible Plantas Sensibles al Frío y Animales Endotérmicos “Quiebre” Continuo Reversible e Irreversible “Quiebre” Discontinuo Modelo Matemático Sin “Quiebre”

Modelo Matemático Con “Quiebre Contínuo” Modelo Matemático Con “Quiebre Discontínuo”

Glosario de Términos Variables y Constantes CinéticaMedición de cambio por unidad de tiempo. EnzimáticaReferente a las Enzimas (Catalizadores Proteicos). DesnaturalizaciónPérdida de la Estructura funcional de la Enzima. Cristal líquidoEstructura que toman algunas moléculas anfipáticas (como los fosfolípidos) en agua. SustratosNombre de los reactantes en la reacción enzimática. Animales Endotérmicos Aquellos que mantienen una temperatura corporal constante. Animales Exotérmicos Aquellos cuya temperatura corporal varía en función de la temperatura de su entorno. Energía de activaciónEnergía mínima necesaria para que ocurra un proceso. EntalpíaCantidad de calor que se absorbe (endotérmica) o que se libera (exotérmica) al llevarse a cabo un proceso a presión constante. Calor (Entalpía) de activación Cantidad mínima de calor necesaria para que ocurra un proceso. EntropíaMedida de la cantidad de orden que se adquiere (negaentrópico) o que se pierde (entrópico) al llevarse a cabo un proceso. Energía libre de Gibbs Energía útil transformable en trabajo a presión constante. K mayúsculasConstantes de Equilibrio. k minúsculasConstantes de velocidad. QuiebreCambio brusco de pendiente en las curvas de temperatura. Subíndice bReferente a temperaturas por abajo del “Quiebre”. Subíndice aReferente a temperaturas por encima del “Quiebre”. Subíndice baReferente al “Quiebre” Subíndice DReferente a la desnaturalización reversible. Subíndice dReferente a la desnaturalización irreversible. kBkB Constante de Boltzman hConstante de Plank [E] 0 Concentración total de enzima. TTemperatura Kelvin. Superíndice ≠Referente al estado activado o de transición de la Teoría de Eyring.  coeficiente de transmisión

Bibliografía 1.- Physical Chemistry. Gilbert W. Castellan. Addison-Wesley Publishing Company, USA. 2.- Fisicoquímica Para Biólogos. J. Gareth Morris. Editorial Reverté, S.A. Barcelona, España. 3.- Chemical Kinetics. Keith J. Laidler. McGraw-Hill Book Company, New York, USA. 4.- The Kinetic Basis of Molecular Biology. F. H. Johnson, H Eyring, & M. J. Polissar, Wiley, New York, USA. 5.- The Theory of Rate Processes in Biology and Medicine. F. H. Johnson, H. Eyring & B. J. Stover, John Wiley & Sons, New York, USA. 6.- The Chemical Kinetics of Enzyme Action. Keith J. Laidler & Peter S. Bunting. Clarendon Press, London, UK. 7.- The Enzymes. P. D. Boyer, H Lardy & K. Myrback Eds.), Enzymes. M. Dixon & E. C. Webb. Academic Press Inc., New York, USA. 9.- Contemporary Enzyme Kinetics and Mechanism. Daniel L. Purish.(Ed.) Academic Press, Inc., USA Enzyme Kinetics. Irwin H. Segel. John Wiley & Sons, New York, USA Mathematical Models in Molecular and Cellular Biology. Lee A. Segel (Ed.). Cambridge University Press, Cambridge, UK Quantitative Problems in Biochemistry. E. A. Dawes. The Williams & Wilkins Co., Baltimore, USA Biochemical Calculations. Irwin H. Segel. John Wiley & Sons, New York, NY, USA E E E E E ffff eeee cccc tttt oooo d d d d eeee l l l l aaaa T T T T eeee mmmm pppp eeee rrrr aaaa tttt uuuu rrrr aaaa S S S S oooo bbbb rrrr eeee l l l l aaaa V V V V eeee llll oooo cccc iiii dddd aaaa dddd y y y y l l l l aaaa E E E E nnnn eeee rrrr gggg íííí aaaa d d d d eeee AAAA cccc tttt iiii vvvv aaaa cccc iiii óóóó nnnn d d d d eeee l l l l aaaa ssss R R R R eeee aaaa cccc cccc iiii oooo nnnn eeee ssss C C C C aaaa tttt aaaa llll iiii zzzz aaaa dddd aaaa ssss p p p p oooo rrrr E E E E nnnn zzzz iiii mmmm aaaa ssss M M M M eeee mmmm bbbb rrrr aaaa nnnn aaaa llll eeee ssss.... J J J J.... A A A A.... PPPP llll iiii eeee gggg oooo,,,, Mensaje Bioquímico I, Y. Saldaña, G. Alvarez Llera & E. Piña (Eds.). Facultad de Medicina, UNAM, México Biochemistry. Donald Voet & Judith G. Voet, John Wiley & Sons, New York, NY, USA Biochemistry. Albert L. Lehninger, Worth Publishers, Inc., New York, USA Biochemistry. Lubert Stryer, 18.- Lehninger Principles of Biochemistry, David N. Nelson and Michael M. Cox, Worth Publishers, New York, NY, USA Bioquímica. Robert C. Bohinsky, Addison-Wesley Iberoamericana, México.

Effect of Temperature Effect of Temperature On Adenylate Cyclase On Adenylate Cyclase Effect of Temperature Effect of Temperature On Adenylate Cyclase On Adenylate Cyclase Role of Surface Charge & Role of Surface Charge & Hydrophobic Interactions Hydrophobic Interactions On Adenylate Cyclase On Adenylate Cyclase Role of Surface Charge & Role of Surface Charge & Hydrophobic Interactions Hydrophobic Interactions On Adenylate Cyclase On Adenylate Cyclase Efecto de la Temperatura Efecto de la Temperatura Sobre la Adenilato Ciclasa Sobre la Adenilato Ciclasa Efecto de la Temperatura Efecto de la Temperatura Sobre la Adenilato Ciclasa Sobre la Adenilato Ciclasa Las Enzimas Las Enzimas Las Enzimas Las Enzimas Termocinética Efecto de la Temperatura Efecto de la Temperatura Sobre las Enzimas Membranales Sobre las Enzimas Membranales Efecto de la Temperatura Efecto de la Temperatura Sobre las Enzimas Membranales Sobre las Enzimas Membranales