EQUIPO C
DISEÑO DE REACTORES BIOLOGICOS PROFESOR: OSCAR ARMANDO MONROY HERMOSILLO ALUMNOS: ALUMNOS: CASTILLO FUENTES MARTHA CATALINA CERON MORENO MARIA FERNANDA GATICA LINO DAVID SOTO GONZALEZ ISMAEL MARTINEZ ZAPATA ORLY MARTINEZ MARTINEZ DE JESÙS AMADEO PROBLEMAS CINETICA ENZIMATICA ENZIMATICA
1. En un ferm fermen enta tado dorr de de flu flujo jo mezc mezcla lado do de labo labora rato tori rio o se se est estud udia ia la ciné cinéti tica ca de una una rea reacc cció ión ne
!
CUADR I So
S
t
(mol/L)
(mol/L)
(min)
tm*S/(So-S)
rsmax
".#
%$".%
1"
$.&'%(#11$)'
".(
".'
1"
1%.'
1.&
".$'
1"
1&.)&)&)&)&)#
1.$
1
1"
1#.%*'$1#%*'$
%.#
1.%'
1'
1).&"#$*%)1
%.*
1.'
1'
1$.&"$)(%&"$$
#
%
%"
%"
'.#
&
%"
%'
).$
#
%"
%(.)%()%()%()
KM
".1*11
".($&(
a+ Encuentre cual es la e!,resión cinética de esta reacción -rsma! /0+. Ecuación 23---tm2+4-2o52++6-Rsma!++5/0
2i se 7uieren ,rocesar %'"" %'"" L4min de un sustrato sustrato con 2o3 % mol4L mol4L con una una eff 3 ".(' 8Cual 8Cual ser9a el :olume :olume So
F
S
(mol/L)
(L/min)
(mol/L) %'""
%
: )$%.*&%&"1(### 1.(
b+intermitente :3 t,6; t,3 --/m4rsma!+6ln-242o++<--252o+4-rsma!++ So
F
S
(mol/L)
(L/min)
(mol/L) %'""
%
:
0.8280165957
1.( %"$"."#1#*(%&"(
c+ de flujo ,istón :3 t,6;
0.8280165957
t,3 --/m4rsma!+6ln-242o++<--252o+4-rsma!++ So
F
S
(mol/L)
(L/min)
(mol/L) %'""
%
: 1.( %"$"."#1#*(%&"(
d+ de flujo mezclado = 3 --25/0+4Rsma!+--2o52+42+ = e+ 2i la alimentación alimentac ión fuera de 2o31" mol4L
3".((
8Cuales ser9an los :ol>menes de los fermentadores -intermitente? flujo ,istón flujo mezclado+. f+ 8Como se ,odr9a mejorar esta situación usando fermentadores en serie@ E2A BREUA 2E RE2B So
F
S
:
(mol/L)
(L/min) %'""
1"
(."%)1 49.839558663
(mol/L) (.(
1%$.1%*$'*()1*
".1 0.0101010101 ".'"%(**'' 0.0508515036
b+intermitente :3 t,6; t,3 --/m4rsma!+6ln-242o++<--252o+4-rsma!++ So
F
S
(mol/L)
(L/min)
(mol/L) %'""
1"
5.3777662361 -0.010050336 (.( 1245.3122305 -0.1 :
c+ de flujo ,istón
5".''%1$&%#(
:3 t,6;
"."'#"#*&')*
t,3 --/m4rsma!+6ln-242o++<--252o+4-rsma!++ So
F
S
(mol/L)
(L/min)
(mol/L)
1"
%'""
d+ de flujo mezclado = 3 --25/0+4Rsma!+--2o52+42+ =
: (.(
1%#'.&1%%&"#'1
zimática. Los resultados se muestran en el cuadro I.
cinéic! I=0 0.18110258 -1.56166941 0.01119966 0.2068033 0.97392734 0.21369714 261.480488 7 11.9408903 0.31966527
4.5 4 3.5 3
f(x) = 0.1811025785x - 1.561669405 R² = 0.9739273418
2.5 2 1.5 1 0.5 0 5
de un reactor
DERAE LA 2EUDA BARE DEL CUR2
10
15
20
25
30
35
En la ,urificación de L5Fistidina -2+ de F9Gado de mono? los autores DFanam RadFaHrisFnan e 7ue la acción enzimática de la lisasa de Fistidina de amonio -E+ se inFib9a ,or la acción de D5Fis Con los siGuientes datos re,ortados encontrar a+ la ecuación de la :elocidad de reacción b+ establecer 7ue ti,o de inFibición ocurre
rs (µmol/L.min) S (mol/L)
I (µmol/L) = 0
I (µmol/L) = 2.5
1/s
".'
".#
"
%
1
".)%'
".&&&
1
%
".(1
".'
".'
#
1.&&
".)%'
".%'
1.99720897 0.17069748 0.9856008 136.896642
I=0 -2.1470398322 0.362083958 0.2274799142 2
0.9786788 0.04973636 0.99486122 387.197268 1.7210688
0.5701838208 0.0573183284 0.0666703866 2 0.0088898809
1.89000429 0.1004604329 0.9971826602 353.9447615046 1.0418672297
I (µmol/L) = 0
I (µmol/L) = 2.5
'!x *
1.0051653257 0.9837339988
"#$%E&
1.0028252996 1.859261478
1.0984984985 0.0664483305 0.0542548347 1 0.0029435871
contraron idina -I+.
*
s/rs 1/rs
I (µmol/L) = 0
%.'
DI=4"J
1.)
&.""&""&""&
1."(*("1"(*(
%
".$'1*$()((%
1.)
I (µmol/L) = 2.5
1.25 "+I,0 1.6 3.003003003 2.1978022 4 3.0075188 6.4
I=2.5
3.5 3 f(x) = 1.89000429x / 1.0984984985
2.5
f(x) = 0.978678804x / 0.5701838208 R² = 0.9948612178
2 1.5 1 0.5 0
0
0.5
1
1.5
f1
in!' (f1)
in!' (f2)
in!' (f2)
2 f2 I () = 2.5
2.
3
5
Durante una ,rueba ,ara medir la cinética de una reacción enzimática? se reGistraron los siGuientes datos !T ("/L)
T (°)
I (mol/L)
1.)
&"
"
".1
1.)
&"
"
"."&&
1.)
&"
"
"."%
1.)
&"
"
"."1
1.)
&"
"
".""'
1.)
#(.)
"
".1
1.)
#(.)
"
"."&&
1.)
#(.)
"
"."1
1.)
#(.)
"
"."")$
1.)
#(.)
"
".""'
".(%
&"
"
".1
".(%
&"
"
"."%
".(%
&"
"
"."1
".(%
&"
".)
".1
".(%
&"
".)
"."&&
".(%
&"
".)
"."%
S (mol/L)
a+ Determine la constantes de 0icFaelis50enten sin inFibidor? a &"K a #(.)KC 5555 ,reG -d+ !T ("/L) =1#$ a %0° (sin I)
! T ("/L) =1#$ a &'#$° (sin I)
= 00074x / 03035
= 00037x / 01577
'!x= 1 (in) %= <'!x () 3.294892916 0.0243822076
'!x= 1 (in) 6.34115409
b+ Determine la :elocidad má!ima de la reacción sin inFibición a &"KC a E 3 1.) G4L.
= 00074x / 03035 '!x= 1 (in) 3.294892916
c+ Determine /I ,ara el inFibidor a &"KC d ecida 7ue ti,o de inFibidor se está usando.
I= :I;(!%) -1) 0.6090398119
in I '!x
2.0483408439
%
0.0253994265
%
0.0253994265
cn I '!x ! % !
2.0088388911 0.0504218562
! !n> ! in?iicin cii@!
d+ Determine la enerG9a de acti:ación
3
E!(B)
n*3 A() 30 49.6 0.72237004 2.0593080725 3.9632213063 1.37705716 27171.3719093
303.15 322.75 I=0 -3268.1467295246 0 1
"#$ 0.2143076103
rs (mol/L min)
1/S
10 30.3030303 50 100 200 10 30.3030303 100 149.253731 200 10 50 100 10 30.3030303 50
%.)& 1.(% 1.#$ ".() ".') '.1& &.$ 1.*( 1.#& 1.11 1.)# ".( ".'* 1.&& ".* ".'$
1/rs
0.3802281369 0.5208333333 0.6802721088 1.0416666667 1.7857142857 0.1949317739 0.2702702703 0.5291005291 0.6993006993 0.9009009009 0.6097560976 1.1111111111 1.724137931 0.7518796992 1.25 1.7543859649
2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2
!T ("/L) =0#'2 a %0° (sin I)
= 00124x / 04882
%= <'!x () 0.0462904249
'!x= 1 (in) %= <'!x () 2.0457428092 0.0151385
2 1.8 1.6
.
f(x) = = 0.0123770415x 0.0250599479x / / 0.4882261655 0.4977588109 f(x)
0 0
. 1.2
in I in
1
cn
0.8
in
0.6 0.4
C?!' Ai41
0.2 0
1.6
0
1A() 0.003298697 0.0030983734
1.4
20
1.2
40
60
80
100
120
f(x) = - 3268.1467295 246x / 11.5029958995
1 0.8 0.6
11.5029958995 0 0 0 0
0.4 0.2 0 0.00305
0.0031
0.00315
0.0032
0.00325
0.0
(x) = 0.007407984x / 0.3034711832 (x) = 0.0123770415x / 0.4882261655 EA 16 A 30 in!' (EA 16 A 30) EA 1.6 A 496 in!' (EA 1.6 A 496) (x) = 0.0036894637x / 0.1576604587
EA 0.92 in I in!' (EA 0.92 in I) EA 0.92 cn I
50
100
150
200
250
!' (in I) I !' (cn I)
033
0.00335
#. 0IM/? . Le:ens,iel. El carboFidrato 2 se descom,one en ,resencia de la enzima E. 2e sos,
#. 0IM/? . Le:ens,iel. El carboFidrato 2 se descom,one en ,resencia de la enzima E. 2e sos, Bara estudiar este fenómeno? di:ersas concentraciones de 2? I E se alimentan a un reactor de flujo a+ A ,artir de los datos encuentre la ecuación cinética de descom,osición. Ecuación 23r,ma!6Et6tm6-242o52+5/m b+ 8Nue ,uede comentar sobre el ,a,el de I en la descom,osición@ anto rsma!? como /m se :en afectadas? entonces se ,uede de c+ Buede suGerir un mecanismo ,ara esta reacción@
E
/
E
CADA CUADR DE DA2 E2 U BRMLE0A DI;EREE Broblema # So (mol/m%)
S (mol/m%)
!T (mol/m%)
F (m%/min)
F (m%/min)
'""
#""
"
%"
#*"
"."""#*
&""
1""
"
%"
1%"
"."""1%
%""
%"
"
%"
')
".""""')
)""
#""
%""
%"
1##
"."""1##
#""
1""
%""
%"
)"
"."""")
$"
%"
%""
%"
1%"
"."""1%
=olumen -m&+
"."""%#
I=200 = 0.0067x / 0.6667 '!x
I (mol/m%)
0.6667 0.0067
I=0 = 0.0038x / 0.4958 0.4958 0.0038
cFa 7ue el carboFidrato I influe esta reacción. ezclado de %#" mL.
4 3.5
cir 7ue es una inFibición ,or sustrato.
f(x) = 0.0066666667x / 0
3 2.5
S (mol/m3)
2
f(x) = 0.0038245531x / 0
1.5 1 0.5 0
tm=/F(min)
S/(So-S) (mol/m%)
0.5 4 2 0.5 4.28571429 0.11111111 1.66666667 2 4 0.33333333 2 0.4
!t*tm*(S/So-S) (mol min/m%)
2 1 0.4761904762 3.3333333333 1.3333333333 0.8
0
50
100
150
2
Et*tm*(S/So I=0 I=200
.6666666667
.4958076254
00
250
300
-S) (mol min/m3) in!' (I=0) in!' (I=200)
350
400
450
#. 0IM/? . Le:ens,iel. El carboFidrato 2 se descom,one en ,resencia de la enzima E. 2e sos,ecFa
Bara estudiar este fenómeno? di:ersas concentraciones de 2? I E se alimentan a un reactor de flujo mezclado de %#" mL. a+ A ,artir de los datos encuentre la ecuación cinética de descom,osición. Ecuación 23r,ma!6Et6tm6-242o52+5/m b+ 8Nue ,uede comentar sobre el ,a,el de I en la descom,osición La rsma! se mantiene constante al aGreGar inFibidor? la /m a c+ 8Buede suGerir un mecanismo ,ara esta reacción@
E
/
I E
I
=olumen -ml+
%#" =olumen -m&+
"."""%#
Broblema '. So (mol/m%)
S (mol/m%)
!T (mol/m%)
I (mol/m%)
F (m%/min)
F (m%/min)
#""
*"
1""
%"
&"
".""""&
&""
%""
1""
'
#*
".""""#*
11%"
*""
1""
1"
)"
"."""")
%""
#"
"
1"
&"
".""""&
'""
%""
"
'
%#
".""""%#
1%""
1"""
"
1"
1%"
"."""1% 120
I31"" 1%
I3" 5#""
1%
100
5%""
80
&.1%'($1%)("E5"1' %.1#&"'*E5"1& 1."#*#*%)#E5"1' ).#(#$"%1'E5"1# 1
1.#%1"*'E5"1&
1
).&''%*$#&E5"1#
1.#$&)#&*%%*E<"&1
1
1.&"(("')E<"&%
1
%($)""
E -mol4m&+
%."1(#*#E5"%) '%(")).)))))))$ #."&*()$*&E5"%$ /m
rsma!
1""
1).))$
"."*&&
"
&&.&&&
"."*&&
S (mol/m3)
60 40 20 0 0
7ue el carboFidrato I influe esta reacción.
menta? lo 7ue nos dice 7ue el ti,o de inFibición es com,etiti:a? el inFibidor com,ite con el sitio catal9tico de la
tm=/F(min)
S/(So-S) (mol/m%)
!t*tm*(S/So-S) (mol min/m%)
*
".%'
#"
'
%
'"
#
%.'
1""
*
".%'
%"
1"
".)))))))))$
&&.&&&&&&&&&&
%
'
1""
f(x) f(x) == 0.0833333333x 0 .0833333333x // 16.6666666667 33.3333333333
200
400
600
800
1000
Et*tm*(S/So-S) (mol min/m3) I=100
in!' (I=100)
in!' (I=100)
I=0
in!' (I=0)
in!' (I=0)
1200
enzima.