Figure 8-01...Orientación del sustrato Tensar los sustratos y estabi lizar el estado de transición...

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Figure 8-01

LE 8-UN141

Enzyme 1

A B

Reaction 1

Enzyme 2

C

Reaction 2

Enzyme 3

D

Reaction 3

ProductStarting

molecule

LE 8-2On the platform,the diver hasmore potentialenergy.

Diving convertspotentialenergy to kinetic energy.

Climbing up convertskinetic energy ofmuscle movement topotential energy.

In the water, the diver has lesspotential energy.

LE 8-3

Chemical

energy

Heat CO2

Primera Ley de la Termodinámica b) Segunda Ley de la Termodinámica

H2O

LE 8-4

50 µm

LE 8-5

Movimiento gravitatorio Difusión Reacción Química

LE 8-6

Reactivos

Reactivos

Energía

Energía

Productos

Productos

Progreso de la reacción

Progreso dela reacción

Cantidad

De energía

liberada

(G < 0)

Cantidad de

Energía

liberada

(G < 0)

En

erg

ía lib

rey

En

erg

ía lib

re

Reacción enedergónica: energía requerida

Reacción exergónica: energía liberada

LE 8-6a

Reactants

Energy

Products

Progress of the reaction

Amount of

energy

released

(G < 0)

Fre

e e

nerg

y

Exergonic reaction: energy released

LE 8-6b

Reactants

Energy

Products

Progress of the reaction

Amount of

energy

required

(G > 0)

Fre

e e

nerg

y

Endergonic reaction: energy required

LE 8-7a

G = 0

Un sistema hidroeléctrico cerrado

G < 0

LE 8-7b

Un sistema hidroeléctrico abierto

G < 0

LE 8-7c

Un sistema hidroelétrico de múltiples pasos

G < 0

G < 0

G < 0

LE 8-8

Phosphate groups

Ribose

Adenine

LE 8-9

Adenosine triphosphate (ATP)

Energy

P P P

PPP i

Adenosine diphosphate (ADP)Inorganic phosphate

H2O

+ +

LE 8-10

Endergonic reaction: G is positive, reactionis not spontaneous

Exergonic reaction: G is negative, reactionis spontaneous

G = +3.4 kcal/mol

G = –7.3 kcal/mol

G = –3.9 kcal/mol

NH2

NH3Glu Glu

Glutamicacid

Coupled reactions: Overall G is negative;together, reactions are spontaneous

Ammonia Glutamine

ATP H2O ADP Pi

+

+ +

LE 8-11

NH2

Glu

P i

P i

P i

P i

GluNH3

P

P

P

ATP

ADP

Motor protein

Mechanical work: ATP phosphorylates motor proteins

Protein moved

Membrane

protein

Solute

Transport work: ATP phosphorylates transport proteins

Solute transported

Chemical work: ATP phosphorylates key reactants

Reactants: Glutamic acidand ammonia

Product (glutamine)made

+ +

+

LE 8-12

Pi

ADP

Energy for cellular work

(endergonic, energy-

consuming processes)

Energy from catabolism

(energonic, energy-

yielding processes)

ATP

+

LE 8-13

Sucrose

C12H22O11

Glucose

C6H12O6

Fructose

C6H12O6

LE 8-14

Estado de transic0n

C D

A B

EA

Productos

C D

A B

G < O

Progreso de la reacción

Reactivos

C D

A B

En

erg

ía l

ibre

LE 8-15

Course of

reaction

without

enzymeEA

Sin enzima

G no se ve

Afectada por la

enzima

Progress of the reaction

Fre

e e

nerg

y

La EA con

Una enzimaEs mas baja

Desarrollo de

Reacción con

Una enzima

Reactants

Products

LE 8-16

Sustrato

Sitio activo

Enzyme Enzyme-substratecomplex

LE 8-17

Enzyme-substrate

complex

Substrates

Enzyme

Productos

los sustratos entran al sitio activo; la

Enzima cambia de forma de modo que

Su sitio activo abraza al sustrato (ajuste

Inducido)

los sustratos son

mantenidos en el sitio

activo por interacciones

débiles como puentes d

de H y enlaces iónicos.

El sitio activo (y los grupos

R de sus aminoácidos) pueden

La Ea y acelerar la reacción al:

Actuar como molde para la

Orientación del sustrato

Tensar los sustratos y estabi

lizar el estado de transición

Suministrar un microambiente

favorable

Participación directamente en

la reacción catalítica

los sustratos se

Convierten a

productos

se liberan los

productos.

el sitio

activo queda

disponible

para dos

nuevas

moléculas

de sustrato.

LE 8-18

Optimal temperature for

typical human enzymeOptimal temperature for

enzyme of thermophilic

(heat-tolerant

bacteria

Temperature (°C)

Optimal temperature for two enzymes

0 20 40 60 80 100

Optimal pH for pepsin

(stomach enzyme)Optimal pH

for trypsin

(intestinal

enzyme)

pH

Optimal pH for two enzymes

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

LE 8-18a

Optimal temperature for

typical human enzymeOptimal temperature for

enzyme of thermophilic

(heat-tolerant

bacteria

Temperature (°C)

Optimal temperature for two enzymes

0 20 40 60 80 100

LE 8-18b

Optimal pH for pepsin

(stomach enzyme)Optimal pH

for trypsin

(intestinal

enzyme)

pH

Optimal pH for two enzymes

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

LE 8-19

Substrate

Active site

Enzyme

Competitiveinhibitor

Normal binding

Competitive inhibition

Noncompetitive inhibitor

Noncompetitive inhibition

A substrate can

bind normally to the

active site of an

enzyme.

A competitive

inhibitor mimics the

substrate, competing

for the active site.

A noncompetitive

inhibitor binds to the

enzyme away from the

active site, altering the

conformation of the

enzyme so that its

active site no longer

functions.

LE 8-19a

Sustrato

Sitio activo

Enzima

Unión normal

Un sustrato puede

unirse normalmente

al sitio activo de una

enzima.

LE 8-19b

Inhibidor competitivo

Inhibición competitiva

Un inhibidor competitivo

imita al sustrato, y

compite por el sitio

activo.

LE 8-19c

Inhibidor no competitivo

Inhibición no competitiva

Un inhibidor no compe

titivo se une a la enzima

en un sitio distinto del

sitio activo y altera su

conformación de modo

que su sitio activo ya

no funciona .

LE 8-20a

Allosteric enzyme

with four subunits

Regulatory

site (one

of four)Active form

Activator

Stabilized active form

Active site

(one of four)

Allosteric activator

stabilizes active form.

Non-

functional

active siteInactive form

InhibitorStabilized inactive

form

Allosteric inhibitor

stabilizes inactive form.

Oscillation

Allosteric activators and inhibitors

LE 8-20b

Substrate

Binding of one substrate molecule to

active site of one subunit locks all

subunits in active conformation.

Cooperativity another type of allosteric activation

Stabilized active formInactive form

LE 8-21

Active siteavailable

Initial substrate(threonine)

Threoninein active site

Enzyme 1(threoninedeaminase)

Enzyme 2

Intermediate A

Isoleucineused up bycell

Feedbackinhibition Active site of

enzyme 1 can’tbindtheoninepathway off

Isoleucinebinds toallostericsite

Enzyme 3

Intermediate B

Enzyme 4

Intermediate C

Enzyme 5

Intermediate D

End product(isoleucine)

LE 8-22

Mitochondria,sites of cellular respiration

1 µm

LE 8-UN159

OML

N

S

R

Q

P–