CINÉTICA DE ENZIMAS

Parámetros enzimáticos

1. Km (constante de Michaelis-Menten para cada enzima) = concentración de S a la que la V es 1/2 Vmax. Es una medida de la afinidad del enzima por el S. Cuanto menor es Km, mayor es la afinidad del enzima por el S.

2. Kcat (constante para cada enzima) = número de recambio = número de moléculas de sustrato convertidas en producto por molécula de enzima y unidad de tiempo, en condiciones de saturación de sustrato.

3. Vmax = velocidad máxima teórica = la velocidad cuando todos los centros activos están ocupados con sustrato (nunca alcanzada en la realidad)

4. Unidad de enzima = cantidad de enzima que transforma 1 µmol de sustrato por min = una forma común de expresar la velocidad

5. Actividad específica = unidades por mg de proteína total de la preparación enzimática. En el caso de enzimas en suero: unidades/L = U/L. Unidad más moderna: kat = nmoles de producto / seg

Cinética de enzimas

El estudio de una actividad enzimática puede hacerse a través de modelos matemáticos que permiten describir el comportamiento de una reacción, considerando parámetros de concentración de sustrato, de enzima y participación de moduladores (activadores o inhibidores).

Una reacción enzimática más simple contempla la unión de la enzima a su sustrato para formar un complejo enzima-sustrato:

Cada etapa de la reacción está gobernada por constantes cinéticas o constantes de velocidad: k1, k2, k3, k4

Pueden ser enzimas con uno o más sitios activos.

E + S ES E + PE + S ES E + Pk1 k3

k2 k4

Michaelis y Menten describieron un modelo cinético que describe una curva parabólica de velocidad de reacción, en relación a la concentración de sustrato.

En este tipo de curva de reacción, la enzima presenta una primera componente que es proporcional a la concentración de sustrato (parte lineal de la curva V/[S]) y una segunda componente que tiende hacia su Vmax, donde la velocidad se hace independiente de la [S] (plateau de la curva)

Ecuación de Michaelis-Menten

Cuando la [S] es Km la velocidad de la reacción es proporcional a la [S]:

V0 =Vmax

Km

x [S]

Cuando la [S] es >>> Km la velocidad de la reacción se acerca a la Vmax:

V0 =Vmax

Parte lineal de la curva

Plateau de la curva

No todas las enzimas cumplen con esta cinética michaeliana. Existen otras cuya velocidad de reacción describe una curva sigmoidea que indica que:

La unión de una molécula de sustrato en un sitio activo influye en la unión de otra molécula de sustrato en un segundo sitio activo y así sucesivamente.

Para enzimas con unión de moduladores:

Una enzima con cinética sigmoidea puede pasar a cinética michaeliana en presencia de activadores o acentuar su comportamiento original en presencia de inhibidores.

Ecuación de Lineweaver-Burk

Gráfico de dobles recíprocos

Gráfico de dobles recíprocos 1/V versus 1/[S]

Inhibiciones de la actividad enzimática

Inhibición competitiva

El inhibidor se une al sitio activo de la enzima, compitiendo con el sustrato e impidiendo su unión. Si se aumenta la concentración de sustrato, el inhibidor puede ser desplazado del sitio activo. Por lo tanto, se afecta la Km de la enzima y la Vmax se mantiene.

Inhibición competitiva en un gráfico de dobles recíprocos.

Km aumenta

Vmax se mantiene

Inhibición acompetitiva

El inhibidor se une a un sitio diferente al sitio activo afectando la catálisis. La Km se mantiene y la Vmax disminuye.

Inhibición acompetitiva en un gráfico de dobles recíprocos.

Km se mantiene

Vmax disminuye

El inhibidor, I, se puede unir ya sea a E o a ES. Varía tanto Km como Vmax

Inhibición Mixta