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Funcionamiento de EDTA

Funcionamiento de EDTA


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Sé que el EDTA quela los iones metálicos. Debilita la pared celular bacteriana e inactiva las DNasas.

¿Cuál es la razón por la que puede hacerlo? Supongo que puede inactivar DNasas alterando el microambiente. ¿Qué sucede exactamente?


La capa de lipopolisacárido de la pared celular de las bacterias Gram negativas se estabiliza mediante cationes divalentes. La mayoría de recetas para interrumpir E. coli las células incluyen Tris-EDTA por este motivo. Parece que solo saber esto, por lo que no hay referencia en este momento.

Todas las nucleasas requieren Mg2+, por lo que hay EDTA en el tampón de parada añadido a los digestiones de restricción. La transferencia de EDTA en gránulos de ADN a veces puede inhibir la digestión.


Muchas enzimas necesitan iones metálicos en su centro activo (en realidad, es el ión metálico el que participa en la reacción catalizada). Estos son manganeso, magnesio, cobre, etc. Para las ADNses, el metal en el centro activo es magnesio y el EDTA simplemente quela estos iones, haciéndolos no disponibles para la enzima y, por lo tanto, impide que la enzima funcione.

La quelación es el proceso en el que los iones metálicos se coordinan en moléculas y forman enlaces coordinados con el agente quelante. EDTA se ve así:

La estructura 3D mientras quela un iones metálicos como este:

Puede ver que el ion metálico está muy bien ubicado entre los átomos de oxígeno cargados negativamente y los átomos de nitrógeno. Estos complejos son bastante estables y los iones metálicos no escapan.


Ácido etilenodiaminotetracético

Ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) es un ácido aminopolicarboxílico con la fórmula [CH2N (CH2CO2H)2]2. Este sólido blanco soluble en agua se usa ampliamente para unirse a iones de hierro y calcio. Se une a estos iones como un agente quelante hexadentado ("seis dientes"). El EDTA se produce como varias sales, en particular EDTA disódico, edetato de sodio y calcio y EDTA tetrasódico. [4]

  • Ácido etilenodiaminotetracético
  • norte,norte′ -Etano-1,2-diilbis [norte- (carboximetil) glicina] [1]
  • Ácido diaminoetano-tetraacético
  • Ácido edético (edetato de base conjugada) (INN, USAN)
  • Versene
  • 60-00-4 (ácido libre) Y
  • 6381-92-6 (sal disódica dihidrato) Y
  • CHEBI: 42191 Y
  • ChEMBL858 Y
  • 5826 Y
  • DB00974 Y
  • D00052 Y
  • 9G34HU7RV0 Y
  • 7FLD91C86K (sal disódica dihidratada) Y
EnChI = 1S / C10H16N2O8 / c13-7 (14) 3-11 (4-8 (15) 16) 1-2-12 (5-9 (17) 18) 6-10 (19) 20 / h1-6H2, (H, 13,14) (H, 15,16) (H, 17,18) (H, 19,20) Y Clave: KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N Y

Materiales y métodos

Materiales

Los dispositivos de ultrafiltración Amicon (corte de 10K) eran de Millipore. Las columnas PD-SpinTrap G-25 eran de GE Healthcare. Los dispositivos de diálisis Slide-A-Lyzer MINI (corte de 20K) eran de Thermo. Las placas de 96 pocillos eran de Falcon. La vimentina de hámster recombinante era de Cytoskeleton, Inc. La vimentina humana recombinante era de Biomedal (Sevilla, España). Otros reactivos fueron de la más alta calidad de Sigma.

Diálisis de proteínas

Se dializó albúmina de suero bovino (BSA) a 1 mg / ml en tubos 5 mM, pH 7,0 que contenía EDTA 1 mM frente a tubos 5 mM, DTT 1 mM, pH 7,0 con cuatro cambios de tampón y, posteriormente, en tubos 5 mM, 0,25 mM DTT, pH 7,0 con dos cambios. La diálisis de vimentina siguió el protocolo estándar de replegamiento [8]. Brevemente, la proteína recombinante humana a 1 mg / ml en Tris-HCl 5 mM, pH 7,6, que contiene urea 8 M, EDTA 1 mM, β-mercaptoetanol 10 mM, PMSF 0,4 mM y KCl aproximadamente 150 mM, se sometió a la etapa: diálisis inteligente contra tuberías 5 mM pH 7.0, DTT 1 mM que contiene urea 6 M, luego urea 4 M, urea 2 M y sin urea a ta, y finalmente, a dos pasos adicionales contra tuberías 5 mM, pH 7.0, DTT 0.25 mM, el último durante 16 ha 16 ° C.

Filtración y ultrafiltración en gel en columna de centrifugación

La filtración en gel se realizó usando columnas PD SpinTrap G-25 de 1 ml equilibradas con tubos 5 mM, DTT 0,1 mM, pH 7,0, antes de cargar muestras de 140 µl de vimentina o BSA y eluir según las instrucciones del fabricante. Para la ultrafiltración, las muestras de BSA o vimentina (250 μl) que contenían EDTA 1 mM se diluyeron 10 veces con tampón sin EDTA, se aplicaron a unidades de filtro Millipore Amicon Ultra (tamaño de poro de 10 K) y se centrifugaron a 3000xg durante 15 min a 16 ° C , que concentró las muestras hasta su volumen original. Luego, las muestras se diluyeron nuevamente 10 veces con tampón sin EDTA y se repitió el procedimiento.

Estimación colorimétrica de la concentración de EDTA

La concentración de EDTA en las soluciones de proteína se estimó mediante un ensayo colorimétrico controlando su competencia con 4- (2-piridilazo) -resorcinol (PAR) para la unión de Zn. La unión de zinc a PAR forma un complejo coloreado con absorbancia a 492 nm [11]. La presencia de EDTA induce una disminución en la formación de este complejo. Se obtuvo una curva de calibración por titulación de muestras que contenían 100 μM de PAR y 10 μM de Zn con concentraciones conocidas de EDTA y midiendo la absorbancia a 492 nm, utilizando un lector de microplacas Varioskan Flash (Thermo). La cantidad de EDTA en las preparaciones de proteínas se determinó a partir de su absorbancia a 492 nm después de la incubación con PAR 100 µM y Zn 10 µM, y extrapolación usando la curva de calibración. Se utilizaron volúmenes de muestra de 1 a 10 µl en un volumen de ensayo total típico de 100 µl. Las mediciones se realizaron 5 min después de mezclar los reactivos.

Análisis de RMN

Los espectros de RMN se adquirieron en un Bruker AVANCE de 500 MHz equipado con una sonda SEF 19F-1H o un Bruker AVANCE de 600 MHz equipado con una sonda TXI criogénica de triple resonancia. En el caso de muestras disueltas en tampón deuterado (Tris deuterado 20 mM, Cambridge Isotope, Reino Unido), los espectros se adquirieron con una secuencia de pulsos simple de 90 ° (secuencia de pulsos de Bruker zg) y con 32K puntos de datos y 2 segundos de retardo de recuperación y 10 ppm de ancho espectral centrado en 4,7 ppm (desplazamiento químico de la señal HDO residual). En el caso de las muestras disueltas en tampones no deuterados, se añadió un 10% de volumen de agua deuterada para bloquear la señal de deuterio y se utilizó la secuencia estándar de pulsos de Bruker “zgesgp” usando gradientes de excitación esculpidos para la supresión de la señal de agua. Los espectros se adquirieron a 25 ° C con 32 K puntos, 2 segundos de retraso de recuperación y 14 ppm de ancho espectral centrado en 4,7 ppm (desplazamiento químico del agua). Los espectros se adquirieron utilizando de 8 a 2048 exploraciones, dependiendo de la concentración de la muestra, no se aplicó un ensanchamiento de línea en el procesamiento. Se utilizó el software Bruker TOPSPIN para la adquisición y procesamiento de los espectros. Para probar la dependencia del pH de las señales de desplazamiento químico del EDTA, se prepararon muestras de EDTA de 1 a 3 mM, con y sin catión (Ca 2+, Zn 2+, Mg 2+ o La 3+), en Tris deuterado 20 mM a pH diferente (entre 5 y 9) por acidificación con ácido clorhídrico deuterado. El pH real se midió después de la adición de la sal dicloruro correspondiente de cada catión. EDTA y ZnCl2 Las soluciones se prepararon en agua deuterada.


Aditivos

Dependiendo de la proteína diana, puede ser necesario agregar compuestos al tampón de lisis:

El mas usado aditivos, sus concentraciones efectivas y su propósito general se enumeran en la siguiente tabla.

¡Utilice aditivos solo cuando sea realmente necesario!

Clase de aditivo ejemplo concentración objetivo
Sales NaCl, KCl, (NH4)2ASI QUE4 50-150 mM mantener la fuerza iónica del medio
Detergentes Desoxicolato,
Triton X-100
0.1-1% solubilización de proteínas poco solubles
Glicerol 5-10% estabilización
Glucosa o sacarosa 25 mM Estabilizar las membranas lisosimales, reducir la liberación de proteasas
Quelantes de metales EDTA, EGTA 1 mM reducir el daño por oxidación, quelar los iones metálicos
Agentes reductores TDT, DTE
2-mercaptoetanol
1-10 mM
0.05%
reducir el daño por oxidación
Ligandos, iones metálicos Mg 2+, ATP, GTP 1-10 mM estabilización

Una clase importante de aditivos son los Inhibidores de la proteasa. En general, la alteración celular conduce a la liberación de enzimas proteolíticas que podrían reducir el rendimiento global. Para controlar esta proteólisis indeseable, puede ser necesario añadir un cóctel de inhibidores de proteasa a la suspensión celular. Dado que muchos de estos compuestos no son muy estables en soluciones acuosas, es importante que se agreguen al tampón de lisis a partir de una solución madre en un disolvente orgánico (metanol, etanol, isopropanol o DMSO) inmediatamente antes de su uso.

Inhibidor de proteasa concentración stock conc. solvente inhibición de
Aprotinina 1-2 y microg / ml 10 mg / ml agua serina proteasas
Benzamidina 15 y microg / ml 10 mg / ml agua serina proteasas
EDTA, EGTA 1-10 mM 0,5 M (pH 8) agua metalo proteasas
Leupeptina 1-2 y microg / ml 10 mg / ml agua cisteína y serina proteasas
PMSF 0,1-1,0 mM 100 mM isopropanol serina proteasas
Pepstatin A 1 y microg / ml 1 mg / ml metanol proteasas aspárticas

  • PMSF (fluoruro de fenilmetilsulfonilo) tiene una vida media corta en soluciones acuosas. Debe prepararse una solución madre de 100 mM en isopropanol y diluirse en tampón inmediatamente antes de su uso. Pefablock es una alternativa menos tóxica, más soluble y estable para PMSF.
  • El uso de EDTA y EGTA no es compatible con la presencia de iones Mg 2+ (necesarios para la unión de nucleótidos) en el tampón o con cromatografía de afinidad en columnas de Ni 2+.

Funcionamiento de EDTA - Biología

Campbell Biology Capítulo 47 (powell_h)

1) La estructura del gen de Drosophila llamado Tinman es similar a un gen en humanos que también
A) promueve el desarrollo del oído.
B) especifica la ubicación del corazón.
C) determina estructuras en los ojos.
D) especifica los puntos de alargamiento de las extremidades.
E) filtra el líquido linfático.

2) A medida que se desarrolla un embrión, se producen nuevas células como resultado de
A) diferenciación.
B) preformación.
C) división celular.
D) morfogénesis.
E) epigénesis.

3) La fertilización de un óvulo sin activación es más como
A) colocar la llave en el encendido de un automóvil pero no arrancar el motor.
B) descansar durante el entretiempo de un partido de baloncesto.
C) preparar un pastel desde cero y hornearlo en el horno.
D) caminar a la cafetería y almorzar.
E) arrojar una piedra de un acantilado y verla aterrizar en el valle de abajo.

4) El contacto de un espermatozoide con moléculas de señal en la cubierta de un óvulo hace que el esperma sufra
A) mitosis.
B) despolarización.
C) apoptosis.
D) vitelogénesis.
E) la reacción acrosómica.

5) Incluso en ausencia de espermatozoides, la actividad metabólica en un óvulo puede activarse artificialmente mediante
A) Niveles anormalmente altos de ácido carbónico en el citosol.
B) niveles anormalmente bajos de oxígeno extracelular.
C) inyección de iones de calcio en el citosol.
D) exposición al bajo pH del útero.
E) agotamiento de sus suministros de ATP.

6) La formación de la membrana de fertilización requiere un aumento en la disponibilidad de
A) iones de bicarbonato.
B) iones de calcio.
C) iones de hidrógeno.
D) iones de potasio.
E) iones de sodio.

7) Un cigoto de erizo de mar sufre su primera división celular
A) 5 segundos después de la fertilización.
B) 30 minutos después de la fertilización.
C) 90 minutos después de la fertilización.
D) 4 horas después de la fertilización.
E) 24 horas después de la fertilización.

8) Un cigoto humano sufre su primera división celular.
A) 5 segundos después de la fertilización.
B) 30 minutos después de la fertilización.
C) 90 minutos después de la fertilización.
D) 4 horas después de la fertilización.
E) 24 horas después de la fertilización.

9) Una diferencia reproductiva entre los erizos de mar y los humanos es
A) el huevo de erizo de mar completa la meiosis antes de la fertilización, pero la meiosis en los seres humanos se completa después de la fertilización.
B) Los huevos de erizo de mar son producidos por meiosis, pero los huevos humanos son producidos por mitosis.
C) Los óvulos de erizo de mar y los espermatozoides son del mismo tamaño, pero los óvulos humanos son mucho más grandes que los espermatozoides humanos.
D) los erizos de mar, pero no los humanos, tienen la necesidad de bloquear la poliespermia porque solo en los erizos de mar puede haber más de una fuente de esperma para fertilizar los óvulos.
E) los cigotos de erizo de mar obtienen sus mitocondrias de los espermatozoides, pero los cigotos humanos obtienen sus mitocondrias del óvulo.

10) El contacto de un huevo de erizo de mar con moléculas de señal en el esperma hace que el huevo experimente un breve
A) mitosis.
B) despolarización de la membrana.
C) apoptosis.
D) vitelogénesis.
E) reacción acrosómica.

11) Durante la fertilización, el contenido acrosómico
A) bloquear la poliespermia.
B) ayudar a impulsar más espermatozoides hacia el óvulo.
C) digerir la capa protectora de gelatina en la superficie del huevo.
D) nutre las mitocondrias de los espermatozoides.
E) desencadenar la finalización de la meiosis por parte de los espermatozoides.

12) La capa vitelina del huevo de erizo de mar
A) está fuera de la membrana de fertilización.
B) libera calcio, que inicia la reacción cortical.
C) tiene moléculas receptoras que son específicas para unirse a proteínas acrosómicas.
D) es visible por primera vez solo cuando la organogénesis está casi completa.
E) es una malla de proteínas que atraviesa el citosol del huevo.

13) En un huevo recién fertilizado, la capa vitelina
A) abre la membrana nuclear del óvulo para permitir que entre el ADN del esperma haploide.
B) se endurece para formar una cubierta protectora.
C) segrega hormonas que potencian la esteroidogénesis por el ovario.
D) reduce la pérdida de agua del huevo y evita la desecación.
E) aporta la mayoría de los nutrientes que utiliza el cigoto.

14) Desde el más temprano al más reciente, ¿la secuencia general del desarrollo temprano procede en cuál de las siguientes secuencias?
A) primera división celular → comienza la síntesis del ADN del embrión → reacción acrosómica → reacción cortical
B) reacción cortical → comienza la síntesis del ADN del embrión → reacción acrosómica → primera división celular
C) reacción cortical → reacción acrosómica → primera división celular → comienza la síntesis del ADN del embrión
D) primera división celular → comienza la síntesis del ADN del embrión → reacción acrosómica → reacción cortical
E) reacción acrosómica → reacción cortical → comienza la síntesis del ADN del embrión → primera división celular

15) La reacción cortical funciona directamente en el
A) formación de una envoltura de fertilización.
B) producción de un bloqueo rápido a la poliespermia.
C) liberación de enzimas hidrolíticas del espermatozoide.
D) generación de un impulso nervioso por el óvulo.
E) fusión de núcleos de óvulos y espermatozoides.

16) En los erizos de mar, el & quot; bloque rápido & quot y el & quot; bloque quotslow & quot; de mayor duración para la polispermia, respectivamente, son
A) la reacción acrosómica y la formación de clara de huevo.
B) la reacción cortical y la formación de proteína de la yema.
C) la capa gelatinosa del huevo y la membrana vitelina.
D) despolarización de la membrana y reacción cortical.
E) inactivación del acrosoma espermático.

17) En un óvulo tratado con EDTA, una sustancia química que se une a los iones de calcio y magnesio, la
A) se bloquearía la reacción acrosómica.
B) Se bloquearía la fusión de los núcleos de los espermatozoides y los óvulos.
C) no se produciría un bloqueo rápido a la poliespermia.
D) No se formaría la envoltura de fertilización.
E) cigoto no contendría cromosomas maternos y paternos.

18) En los mamíferos, los núcleos resultantes de la unión del espermatozoide y el óvulo son primero verdaderamente diploides al final del
A) reacción acrosómica.
B) finalización de la espermatogénesis.
C) escisión inicial.
D) activación del huevo.
E) finalización de la gastrulación.

19) Fertilización normal
A) restablece la diploidía.
B) sigue a la gastrulación.
C) es necesario para la partenogénesis.
D) fusiona dos células diploides en una célula haploide.
E) precede a la ovulación.


Para describir el EDTA y sus diversas formas protonadas, los químicos utilizan un acrónimo más engorroso pero más preciso que distingue entre EDTA 4−, la base conjugada que es el ligando, y H4EDTA, el precursor de ese ligando.

En química de coordinación, H4EDTA es un miembro de la familia de ligandos de aminocarboxilatos que incluye ácido imidodiacético ("H2IDA ") y ácido nitrilotriacético (" H3NTA "). Los parientes más especializados incluyen el ácido N, N'-etilendiaminediacético (" H2EDDA ") y ácido 1,2-diaminociclohexano-N, N, N ', N'-tetraacético (" H4CyDTA "). Estos ligandos se derivan formalmente del aminoácido glicina.

H4El EDTA forma compuestos de coordinación altamente estables que son solubles en agua. En estos complejos, el ligando suele ser hexadentado o pentadentado, EDTA 4− o HEDTA 3−, respectivamente. Dichos complejos son quirales y [Co (EDTA)] - se ha resuelto en enantiómeros. [4]

En 1999, el consumo anual de EDTA equivalía a unas 35.000 toneladas en Europa y 50.000 toneladas en Estados Unidos. & # 91cita necesaria& # 93 Los usos más importantes son:

  • Limpieza industrial: complejación de iones Ca 2+ y Mg 2+, unión de metales pesados.
  • Detergentes: complejación de Ca 2+ y Mg 2+ (reducción de la dureza del agua).
  • Fotografía: uso de Fe (III) EDTA como agente oxidante.
  • Industria de la pulpa y el papel: complejación de metales pesados ​​durante el blanqueo sin cloro, estabilización del peróxido de hidrógeno.
  • Industria textil: complejación de metales pesados, estabilizador de blanqueadores.
  • Agroquímicos: Fertilizantes Fe, Zn y Cu, especialmente en suelos calcáreos.
  • Hidroponía: el hierro-EDTA se utiliza para solubilizar el hierro en soluciones nutritivas.

Los usos más especializados de EDTA son:

  • Alimentos: añadido como conservante para prevenir la oxidación catalítica por iones metálicos o estabilizador y para la fortificación con hierro. & # 91cita necesaria]
  • Aprobado por la FDA como conservante en alimentos envasados, vitaminas y alimentos para bebés.
  • Cuidado personal: agregado a los cosméticos para mejorar la estabilidad del producto. & # 91cita necesaria]
  • Producción de petróleo: se agrega al pozo para inhibir la precipitación de minerales. & # 91cita necesaria]
  • Industria láctea y de bebidas: limpieza de las manchas de leche de las botellas. & # 91cita necesaria]
  • Limpieza de gases de combustión: eliminación de NOX.
  • Odontología como irrigante del conducto radicular para eliminar restos orgánicos e inorgánicos (capa de frotis).
  • Refrescos que contienen ácido ascórbico y benzoato de sodio, para mitigar la formación de benceno (un carcinógeno). & # 91cita necesaria]
  • Reciclaje: recuperación de plomo de baterías de plomo ácido usadas.
  • El EDTA se utiliza en la terapia de quelación para la hipercalcemia aguda, el envenenamiento por mercurio y el envenenamiento por plomo [5].
  • Combinado con cromo, el EDTA se usa para evaluar la función renal. Se administra por vía intravenosa y se controla su filtración a la orina. Este método se considera el estándar de oro para evaluar la tasa de filtración glomerular, la única forma de salir del cuerpo del Cr-EDTA es a través de la filtración glomerular, ya que no se secreta ni se metaboliza de ninguna otra manera.
  • Utilizado como anticoagulante para muestras de sangre.
  • En oftalmología veterinaria, el EDTA se puede utilizar como anticollagenasa para prevenir el empeoramiento de las úlceras corneales en animales.
  • Algunos estudios de laboratorio también sugieren que la quelación con EDTA puede prevenir la acumulación de plaquetas ([o placa] que de otra manera pueden conducir a la formación de coágulos sanguíneos y prevenir el flujo sanguíneo) en las paredes de los vasos sanguíneos [como las arterias]. Sin embargo, estas ideas son teóricas. [3]

En las ciencias de laboratorio, el EDTA también se utiliza para:

  • Eliminación de iones metálicos: en bioquímica y biología molecular, el agotamiento de iones se usa comúnmente para inactivar enzimas dependientes de metales que podrían dañar el ADN o las proteínas.
  • Titulaciones complexométricas. .
  • Determinación de la dureza del agua.
  • El EDTA se puede utilizar como agente de enmascaramiento para eliminar un ión metálico que interferiría con el análisis de un segundo ión metálico presente.
  • Anticoagulante en equipos médicos y de laboratorio.
  • Un conservante (generalmente para mejorar la acción de otro conservante como el cloruro de benzalconio o el tiomersal) en preparaciones oculares y gotas para los ojos. Ver "les conservateurs en opthalmologie" Doctores Patrice Vo Tan e Yves lachkar, Bibliotecaria Médicale Théa.
  • Titulante utilizado para determinar la concentración de níquel en un baño de niquelado no electrolítico.
  • En metalografía para eliminar las manchas debidas a los grabadores. Los óxidos metálicos se eliminan frotando suavemente con EDTA y enjuagando con agua.
  • En cultivos celulares, el EDTA se utiliza como agente quelante que se une al calcio y evita la unión de cadedrinas entre las células, evitando la aglutinación celular. (utilizado a menudo en el control de cultivos celulares).

Inhibidores (competitivos y no competitivos)

La enzima es el sistema digestivo que descompone las moléculas grandes en pequeñas para que pueda ser utilizada por la célula. Los inhibidores de enzimas son tan importantes, especialmente en medicina, para evitar que las moléculas se procesen y creen una mala manifestación clínica, por ejemplo, como alergia.

Respuesta:

los inhibidores competitivos compiten con el ligando real por el sitio de unión en la proteína, mientras que los inhibidores no competitivos no lo hacen.

Explicación:

inhibidores
es una sustancia que reduce o disminuye la actividad de una enzima. Inhibe el buen funcionamiento de la enzima.

Inhibidores competitivos
Los inhibidores competitivos son aquellos que imitan la forma del sustrato real y se unen al sitio activo.

La figura siguiente explica el funcionamiento, el sustrato viene y se une a la enzima, se forma el producto y libera el sitio, lo que lo hace disponible para que venga y se una un nuevo sustrato.

cuando está presente un inhibidor competitivo que imita el sustrato y se une a la enzima pero no se convierte en ningún producto y compite por el sitio activo de la enzima con el sustrato real.


en términos simples, la actividad de las enzimas disminuye en presencia de un inhibidor competitivo

En la figura siguiente, la cinética de la enzima es baja a baja concentración de sustrato, pero a medida que aumenta la cantidad de sustrato, su actividad también vuelve a su nivel normal.

Inhibidores no competitivos
Los inhibidores no competitivos no compiten por el sitio activo con el sustrato pero no permiten que el sustrato se una al sitio activo.

Estos son en realidad de dos tipos
1. Alostéricos como se muestra en la primera figura ABAJO, se unen en diferentes posiciones pero en realidad provocan un cambio en el sitio activo, por lo que la nueva fracción de sustrato no puede unirse.
2. en la segunda figura ABAJO, el sustrato está estéricamente impedido, bloqueando el sitio activo para que el sustrato no pueda interactuar con la enzima.


Figura 1

Figura 2 (lo siento, no pude encontrar una mejor resolución)

en términos simples, los inhibidores no competitivos no permiten que el sustrato se una al sitio activo.

en la figura siguiente, la actividad enzimática es baja a baja concentración de sustrato, pero a medida que aumenta la cantidad de sustrato, su actividad no puede alcanzar el nivel normal a diferencia del inhibidor competitivo.


Funcionamiento de EDTA - Biología

EDTA: una molécula con una historia compleja

Scott A. Sinex
Colegio Comunitario de Prince George

Molécula del mes: marzo de 2004

¿Qué tienen en común la cerveza, la salsa especial de un McDonald's Big Mac y los champús de color azul como el Aloe Vera o Revlon Aquamarine?

EDTA o mitilenoDiaminetetraaEl ácido cético es una nueva molécula para formar complejos con iones metálicos. Es un ácido poliprótico que contiene cuatro grupos de ácido carboxílico (los hidrógenos ácidos son rojos) y dos grupos amina con un par de electrones solitarios (puntos verdes). La fórmula estructural clásica se da a continuación. El EDTA se sintetiza a escala industrial a partir de etilendiamina, formaldehído y una fuente de cianuro (HCN o NaCN). Haga clic aquí para que las reacciones industriales se abran en una nueva ventana. A nivel mundial, se producen anualmente más de 100.000 toneladas métricas.

Además de los cuatro hidrógenos del grupo carboxílico, el EDTA puede añadir dos hidrógenos más a los grupos amina. Las estructuras de la forma completamente protonada (izquierda), la forma típica que se encuentra en muchos libros de texto (centro, que coincide con la estructura 2D de arriba) y la forma completamente desprotonada (todos los H ácidos eliminados) (derecha) se muestran a continuación.

La propiedad inusual del EDTA es su capacidad para quelar o complejar iones metálicos en complejos de metal a EDTA 1: 1. La forma completamente desprotonada (todos los hidrógenos ácidos eliminados) de EDTA se une al ion metálico. Las constantes de equilibrio o formación para la mayoría de los metales, especialmente los metales de transición, son muy grandes, por lo que las reacciones se desplazan al complejo. Muchas de las reacciones dependen del pH, especialmente las más débiles que forman complejos con Ca +2 o Mg +2.

M + n + Y -4 MI n-4 KF = (MI n-4) / (M + n) (Y -4)

El análisis de metales se puede realizar mediante titulación con EDTA y el uso de un indicador de iones metálicos. El trabajo pionero con EDTA fue realizado por Gerold Schwarzenbach en la década de 1940. El reactivo común para hacer soluciones de EDTA es Na2H2Y . 2H2O. Haga clic aquí para obtener una lista de la constante de formación (KF) valores. Los valores de KF aumenta con la carga del ion metálico y el radio iónico disminuye con la carga constante. La dureza del agua, principalmente de Ca +2 y Mg +2 disueltos, se determina mediante titulación con EDTA a pH = 10; haga clic aquí para ver un experimento típico.

La estructura de un complejo clásico de Fe +3 con EDTA se muestra a continuación. Este es el EDTA que actúa como un ligando hexadentado o los seis sitios del ETDA se unen al ión metálico. ¿Cómo describiría la geometría del octaédrico Fe +3 en el complejo?

La coordinación octaédrica del Fe-EDTA (izquierda) y muchos otros complejos similares son muy tensos. La versión de relleno de espacio de la estructura (derecha) muestra cuán abarrotada parece la estructura. Considere la estructura de Cr +3 con EDTA que se muestra a continuación. ¿Qué es diferente para el complejo Cr-EDTA en comparación con el complejo Fe-EDTA?

Se ha informado que varios complejos de metal-EDTA tienen el EDTA actuando como un ligando pentadentado (solo cinco sitios en EDTA se unen, un grupo carboxílico NO lo hace). Una molécula de agua u otro ligando se encuentra en el sexto sitio, por lo que los complejos siguen teniendo una geometría octaédrica.

Así que examinemos la formación del complejo. La animación a continuación se produjo en Spartan '04 colocando un Fe +3 (verde) junto al EDTA con los H ácidos eliminados (completamente desprotonados como Y -4) y luego minimizando la energía. Tenga en cuenta que EDTA forma solo cinco enlaces al Fe +3, como las formas complejas (la imagen central es compleja al final de la animación). La imagen de la derecha tiene una molécula de agua agregada, además el EDTA ha recogido un ión de hidrógeno en el grupo de ácido carboxílico no unido al hierro, y la energía se ha minimizado para formar el complejo de seis coordenadas.

Debido a su fuerte capacidad complejante para la mayoría de los iones metálicos, se utiliza en la industria alimentaria como agente secuestrante. La formación de complejos del ión metálico puede evitar reacciones posteriores, como la unión de metales que son cofactores de las enzimas, o simplemente eliminar un sabor metálico, como la contaminación por metales añadida durante el procesamiento. Consulte el sitio de Dow Chemical sobre el uso de su producto comercial: Versene. A continuación se ofrecen algunos ejemplos típicos.

Estudios recientes han demostrado que NaFeEDTA y Na2El EDTA agregado a los compuestos típicos de fortificación con hierro en los cereales aumentó la absorción de hierro en los seres humanos adultos.

Esta misma propiedad permite el uso de EDTA para incidentes de envenenamiento por plomo por parte de la profesión médica. La constante de formación del complejo Pb-EDTA es 10 18. Inyección intravenosa de Na2La solución de CaEDTA se administra a 25 mg / kg de masa corporal / día durante 6 horas durante 5 días cuando los niveles de plomo en sangre superan los 45 m g / dL. El ion Pb +2 reemplaza al ion Ca +2 en el complejo porque la constante de formación del complejo de plomo es mayor que la del complejo de calcio.

Pb +2 + CaY -2 PbY -2 + Ca +2 K

El límite de cinco días está ahí para prevenir el agotamiento de Zn +2, ya que el ion Zn +2 reemplaza al ion Ca +2 en el complejo también. El EDTA se agrega a la sangre almacenada en los bancos de sangre como anticoagulante para unirse al ion Ca +2. Otros usos notificados de EDTA en medicina no tienen una base clínica probada. Haga clic aquí para más información.

Otro uso importante del EDTA ha sido en detergentes para actuar como adyuvante (quelatos de metales), especialmente como reemplazo de los fosfatos, un nutriente importante en las aguas residuales. Sin embargo, un problema con el EDTA es su incapacidad para biodegradarse en el medio ambiente. El EDTA se encuentra en muchas aguas naturales y se encuentra en niveles más altos en los efluentes de aguas residuales. Los países de Europa occidental han prohibido el uso de EDTA en detergentes. Para una discusión completa de los agentes quelantes en el medio ambiente, haga clic aquí. EDDS (S, S'-mitilenoDiamineDIsácido ucínico), un isómero estructural de EDTA, se ha utilizado como sustituto biodegradable. El EDDS es un buen agente complejante y se degrada durante los procesos de tratamiento de aguas residuales. Esta es una contribución a la química verde al realizar un cambio estructural menor. La producción acumulada de EDDS por Innospec Inc. (antes Octel) superó las 10,000 toneladas métricas en 2002.

El EDTA se agrega a muchas cervezas comerciales para estabilizar la formación de espuma, aprovechando las propiedades tensioactivas del EDTA, y se usa para eliminar las incrustaciones al formar complejos con el calcio del carbonato de calcio que se forma en el equipo de procesamiento.

El color azul del complejo Cu-EDTA se usa en muchos champús. Consulte el uso de la FDA de EDTA-cobre disódico en cosméticos.

Ácido etilendiaminotetraacético y agentes quelantes relacionados en Enciclopedia de química industrial de Ullmann Vol. A10

¿Qué es eso: conservantes de alimentos, C & ampEN, 11 de noviembre de 2002 http://pubs.acs.org/cen/science/8045/8045sci2.html

Premios del Reino Unido por tecnología química ecológica a Octel Performance Chemicals
http://www.chemsoc.org/pdf/gcn/Octel_Award.pdf

EDTA: El agente quelante bajo escrutinio ambiental http://www.scielo.br/pdf/qn/v26n6/a20v26n6.pdf

Una evaluación de los compuestos de EDTA para la fortificación con hierro de alimentos a base de cereales
Br. J. Nutr. 84 (6), 903-910 (2000)

Contaminantes químicos emergentes del agua potable en Identificación de contaminantes futuros del agua potable http://www.nap.edu/books/0309064325/html/112.html

Biogeoquímica de los agentes quelantes, editado por B. Nowack y J. VanBriesen, ACS Symposium Series Vol. 910, 2005 http://www.ito.ethz.ch/SoilProt/staff/nowack/book_toc.html

Solo por DIVERSIÓN: Vea la canción de EDTA, haga clic aquí.

Comentarios bienvenidos: haga clic en el buzón de correo. 1º de marzo de 2004
revisado el 1 de agosto de 2007


Tipos de porfirinas

Porfirinas en animales

Un uso importante de las moléculas de porfirina en animales es la construcción de hemo grupos. Estas moléculas son simplemente una molécula de porfirina con varias cadenas laterales sustituidas alrededor del anillo principal. En un hemo, el anillo de porfirina cumple una función importante. Las moléculas de nitrógeno en el centro del anillo son capaces de "albergar" una molécula de hierro. Es esta estructura de porfirina, que contiene hierro, la que le da a la sangre su color rojo. Si bien el nitrógeno no se une técnicamente a la molécula de hierro, no obstante se mantiene en su lugar por la influencia de las moléculas de nitrógeno y su distribución en el espacio. Un hemo general se puede ver a continuación.

El propósito general de un hemo es transportar oxígeno. Esto se puede ver en la imagen de arriba. Cuando el oxígeno se une al hemo, se puede transportar rápidamente por el cuerpo y a través de las células. Hay una proteína específica asociada con cada parte del cuerpo que usa hemes para transportar oxígeno. Los glóbulos rojos tienen la proteína hemoglobina, que mantiene el hemo en su lugar. Estas proteínas también imparten funcionalidad al hemo. Cuando la hemoglobina está en un ambiente ácido, por ejemplo, cambia de forma. Este cambio de forma obliga al oxígeno a desprenderse del hemo. Este mecanismo ha evolucionado porque el dióxido de carbono hace que la sangre sea ácida y es un subproducto del uso de oxígeno. Por lo tanto, cuando el dióxido de carbono es alto, las células necesitan más oxígeno. Este mecanismo de hemoglobina permite que el oxígeno se libere en las partes correctas del cuerpo.

Una molécula de porfirina es una molécula orgánica y debe ser creada y destruida por proteínas específicas del cuerpo. Debido a que las proteínas son programadas por el ADN, cualquier mutación en el ADN puede causar disfunciones en la proteína que procesa las moléculas de porfirina. Aunque generalmente es extremadamente útil, una porfirina que no se ha formado correctamente o no se puede descomponer representa una seria amenaza para el cuerpo. Las moléculas de porfirina son muy interactivas. Pueden alterar la membrana celular y, debido a que contienen una molécula de hierro con el potencial de actuar como sumidero de electrones, fomentan la formación de radicales libres.

La condición genética que causa la acumulación de porfirinas debido a su incapacidad para descomponerse o crearse adecuadamente se llama Porfiria. Hay muchos tipos de porfiria, según la enzima que se mute. Debido a esto, existe una variedad de síntomas y tratamientos para las diferentes versiones. En última instancia, la molécula de porfirina que está causando el problema debe identificarse y tratarse. Esto podría significar sustituir una porfirina artificial o someter al paciente a terapia de genes para que su cuerpo produzca las enzimas adecuadas. La porfiria a menudo se diagnostica por la orina de color púrpura, causada por las porfirinas intactas que quedan en la orina.

Porfirinas en plantas

Debido a que las moléculas de porfirina se conservan evolutivamente, vemos las mismas porfirinas hemo que contienen hierro en las plantas que en los animales. Las plantas también utilizan cadena de transporte de electrones para producir ATP, y se utilizan porfirinas similares a las de los animales.

However, plants have also mastered a different configuration of porphyrin molecule, which allows them to capture the energy in sunlight. Clorofila is a special molecule designed around a porphyrin base. Seen below, the chlorophyll molecule has several unique side-chains off of the porphyrin molecule. It also has a really long side chain, seen coming off the bottom. These side-chains slightly change the shape and configuration of the base porphyrin.

You will notice that instead of iron (Fe), there is now a magnesium (Mg) ion “captured” within the porphyrin. Unlike heme groups, which contain iron, the magnesium in the chlorophyll is not capable of transferring oxygen. Instead, the molecule functions to capture energy from sunlight. The magnesium ion helps capture and store electrons during the process. The magnesium ion also helps the porphyrin absorb red and blue light, instead of reflecting red light as it does with blood. This causes only a strong green color to come through, which gives plants their green color.

Other Porphyrins

Beyond plants and animals, there are porphyrins almost everywhere in the world. Bacteria use porphyrins in a similar way to animal cells, although the final molecules they use may look very different from the hemes in animals. Certain bacteria also have the ability to photosynthesize, and like plants, they use porphyrins to capture the energy of the sun. There are also substances like vitamina B12, which are synthesize from a porphyrin to start, but hardly resemble one when complete.

Porphyrins can also be synthesized in the laboratory. These molecules, because they act as pigments, have been used in dyes and as color in various solutions. While we can synthesize many porphyrins in the lab, they tend to be more symmetrical than natural porphyrins. This is because our body uses enzymes developed over millennia to shape porphyrins into a useful shape. Our understanding of biochemistry is not yet advanced enough to replicate these processes in the lab.

Another interesting example of porphyrins can be found in crude oil. Apparently, during the many centuries buried under the Earth, organic molecules can naturally form into porphyrins. These substances are found as side-products when crude oil is extracted from the ground. Evolutionary scientists have hypothesized that these porphyrins, and those created in similar methods, could have been the starting material with which life on Earth first developed.

1. There are currently 9 recognized types of Porphyria. Which of the following statements accurately describes the reason for this?
UNA. The genes encoding for porphyrin-changing enzymes can mutate in many ways
B. The different types of Porphyria simply represent different symptoms for the same disease
C. The 9 types are all caused by the same gene

2. Plants, animals, and bacteria all use a version of the Cytochrome protein, which houses a heme based around a porphyrin. What does this tell us about evolution?
UNA. Nada
B. These organisms have a common ancestor
C. These organisms have no common ancestors

3. Porphin, the base molecule of a porphyrin, is not found in nature. ¿Por qué es esto?
UNA. Porphin can only be created in the laboratory
B. Porphin is an intermediate cells immediately attach functional side-chains
C. Porphin is only created by extremely rare organisms


Ver el vídeo: Functioning of CT l Current Transformer l Instrument Transformer l (Mayo 2022).