Glosario de cinética enzimática

Glosario
de cinética
enzimática
2010
Gran parte de la historia de la bioquímica es la historia de la
investigación enzimática. Actualmente la actividad enzimática es
indicador de la calidad de la reacción y del proceso que se lleva a cabo.
En este trabajo se presentan los términos básicos para comprender
todo lo referente al tema, y así desarrollar un concepto completo de
cinética enzimática.
Flores
Herrera
María Teresa
INTRODUCCIÓN
Las enzimas constituyen la clase de proteínas más amplia y más altamente especializada.
Catalizan los millares de reacciones químicas que, colectivamente, constituyen los intermediarios
de las células.
La actividad de las enzimas fue reconocida en estudios iniciales de la digestión en el
estomago durante el periodo de1780 y 1825. La primera enzima aislada fue en forma cristalina
pura fue la ureasa, obtenida de los extractos de Cannavalia enzyformis, por J.B. Summer en 1926,
quien demostró que los cristales se encontraban compuestos por proteína, llegando a sugerir que
todas las enzimas eran proteínas. Sus puntos de vista no fueron aceptados inmediatamente, sin
embargo y no fue hasta el periodo de 1930, durante el cual J. Northrop aisló las enzimas
digestivas pepsina, tripsina y quimotripsina en forma cristalina, cuando quedo firmemente
establecida la naturaleza proteica de las enzimas.
Las enzimas son catalizadores específicos. Muy a menudo, los grupos funcionales de la
enzima son complementados con cofactores. Hay diversos factores químicos que pueden justificar
las altas velocidades alcanzadas por las enzimas en las condiciones de pH y temperatura propias
de las células. La complementariedad de la enzima con la geometría del estado de transición de la
reacción es la causa más notable de su poder catalítico.
Para medir la actividad de una enzima es necesario partir de un tejido o material que lo
contenga, lo que generalmente se hace es romper las células del tejido mediante diversos
procedimientos en un medio líquido a temperatura entre 0° y 4° con objeto de evitar la
desnaturalización de las proteínas. A este proceso se le llama homogeneización, y al licuado
resultante homogeneizado, el cual constituye ya una preparación que permite medir la actividad
de la enzima. A partir del homogeneizado es posible separar partículas subcelulares, como
núcleos, mitocondrias, partículas del retículo endoplásmico, membranas, etc. En cualquier tipo de
preparación enzimática que se use, se mide su actividad en igual forma
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El mecanismo de cinética enzimática más sencillo es el representado por la ecuación de
Michaelis-Menten. Esta hipótesis supone la formación de un complejo específico entre enzima y
sustrato, que explica el fenómeno de saturación. Ciertas sustancias rebajan la velocidad de las
reacciones catalizadas por enzimas, y pueden actuar de manera reversible o irreversible. Entre los
mecanismo cinéticos de inhibición reversible tenemos la inhibición competitiva, la acompetitiva y
la mixta.
y que, con frecuencia contiene una vitamina
como elemento estructural.
Glosario:

ACTIVIDAD ESPECIFICA: Número de unidades
de enzima por miligramo de proteína. Medida
de la pureza de la enzima y llega a ser
máxima y se mantiene constante cuando la
enzima se halla en estado puro.

APOENZIMA: Proteína parte del sistema
enzimático responsable de sus especificidad

CENTRO ACTIVO: región tridimensional a la
que se une el sustrato, y los cofactores, si
participan, formada por una composición de
grupos funcionales que determinan la
afinidad, la especificidad y la capacidad de
transformación química del sustrato por la
enzima.

CENTRO ALOSTERICO: Es el centro de unión
para el modulador y es altamente especifico
para el mencionado metabolito.

COCIENTE Kcat/ Km: Equivale a una constante
cinética aparente de segundo orden para la
reacción entre la enzima libre y el sustrato
libre. También denominada constante de
especificidad, permite comparar el grado
discriminación de una enzima por sustratos
diferentes que pueden competir.

COENZIMA: Molécula orgánica compleja
localizada en la enzima que se necesita para
comenzar la actividad. Cofactor orgánico
requerido para la actividad de ciertas enzimas

COFACTOR: Sustancia inorgánica u orgánica
de bajo peso molecular, cuya presencia es
necesaria para actividad de una enzima, pero
no sufre una alteración permanente en la
reacción. La mayor parte de las coenzimas
derivan metabólicamente de las vitaminas.
Puede ser un metal como Mg, Mn, Zn o Fe.
Estable frente al calor.

COMPLEMENTARIEDAD GEOMETRICA:
Establecida entre enzima y sustrato y
determina el numero y la direccionalidad de
estos enlaces y, en última instancia, es la
causa de la especificidad y la afinidad de la
unión.

CONSTANTE CATALITICA (Kcat): También
conocido como número de recambio.
Representa el máximo número de moléculas
de sustrato que son convertidas en producto
por centro activo y por unidad de tiempo.

CONSTANTE DE MICHAELIS (Km):
Concentración de sustrato a la que una
enzima determinada alcanza la mitad de su
velocidad máxima. Detalla la relación
cuantitativa entre la concentración del
sustrato y la Vmax para diferentes enzimas.
En muchos casos es una medida inversa de la
afinidad de la enzima por su sustrato; cuanto
menor sea la Km mayor será la afinidad.

CONSTANTE DE VELOCIDAD: En relación con
las reacciones químicas, una constante que
relacione la velocidad de una reacción
concreta con las concentraciones de sustratos

ECUACIÓN DE LINEWEAVER-BURK: Se utiliza
en el estudio de inhibición enzimática. Es una
ECUACIÓN DE MICHAELIS-MENTEN: Con esta
ecuación se puede calcular la velocidad de
reacción a una concentración cualquiera de
sustrato. Ecuación que, en una enzima,
relaciona la velocidad con la concentración
del sustrato

ENERGÍA DE ACTIVACIÓN: Cantidad de
energía (expresada en calorías) necesaria
para que todas las moléculas de un mol, a
una temperatura determinada puedan
alcanzar dicho reactivo.




ENZIMA: Catalizadores específicos y
potentes que posibilitan la coexistencia
de un elevado número de reacciones
química dentro de la célula. En la
mayoría de los casos son de naturaleza
proteica pero se conocen algunas que
son RNA

GRAFICA DE LINEWEAVER-BURK:
Representación que permite calcular la
constante de velocidad kcat y la constante de
Michaelis-Menten para una reacción
catalizada por una enzima. Se construye
midiendo la velocidad de reacción inicial V a
diversas concentraciones de sustrato [S], y
representando gráficamente los valores en un
grafico 1/V frente a 1/[S].

GRUPO PROSTETICO: Cofactor unido
íntimamente a la porción proteica de la
enzima.

HIDROLASAS (ENZIMAS): Reacciones de
hidrólisis. Añaden agua a través de los
enlaces, hidrolizándolos.

HIPÓTESIS DEL ESTADO ESTACIONARIO: La
concentración del complejo enzima-sustrato
es pequeña y constante a lo largo de la
reacción. Por tanto, la velocidad de formación
del complejo enzima-sustrato (v1) es igual a la
de su disociación (v2+ v3): v1 = v2 + v3

INHIBICION
ACOMPETITIVA:
Se
une
solamente al complejo ES en sitios distintos al
catalítico. La unión del sustrato modifica la
estructura de la enzima, haciendo posible la
unión del inhibidor. La unión no puede
revertirse por el sustrato
ENZIMAS ALOSTERICOS: Enzimas cuya
actividad catalítica viene modulada por la
captación de un metabolito específico, que se
fija en un lugar distinto del centro catalítico,
se denomina también enzimas reguladoras.
ENZIMA REGULADOR (ALOSTERICO): Enzima
que ejerce una función reguladora, por su
capacidad de experimentar cambios de sus
actividad catalítica, al captar un metabolito
modulador especifico
ESTADO DE TRANSICIÓN: Estado rico en
energía de las moléculas interactuantes, en la
cima de la barrera de activación. Velocidad de
reacción química es proporcional a la




La inhibición acompetitiva es poco
frecuente en las reacciones de un solo
sustrato, pero es corriente en las
reacciones de dos sustratos.
La Vmax disminuye
Km disminuye,
INHIBIDOR BASADO EN EL MECANISMO:
Inhibidor enzimático cuya acción depende del
4

concentración de las especies del estado de
transición. La temperatura y catalizador
aumenta la velocidad de la reacción.
Página
trasformación algebraica de la ecuación de
Michaelis-Menten
INHIBICIÓN COMPETITIVA: Sustancia que
inhibe una reacción catalizada por una
enzima compitiendo con el sustrato por el
lugar activo, depende de la concentración
relativa del inhibidor y del sustrato (ej.
Succinato-deshidrogenasa, cataliza la
eliminación de dos átomos de hidrogeno a
succinato y rinde fumarato).







INHIBIDOR SUICIDA: Inhibidor enzimático
sobre el cual la enzima puede actuar
catalíticamente, pero que altera de manera
irreversible el lugar activo de la enzima en el
proceso.

ISOENZIMAS O ISOZIMAS: Formas diferentes
pero relacionadas de una enzima que
catalizan la misma reacción. A menudo
difieren tan solo en unas pocas sustituciones
de aminoácidos. Formas múltiples de una
enzima que interfieren en su afinidad por el
sustrato o en su actividad máxima.

ISOMERASAS (ENZIMAS): Reacciones de
isomerización.

LIASAS (ENZIMAS): Adición de dobles
enlaces. Añaden agua, amoniaco o dióxido de
carbono a través de enlaces dobles, o
remueve estos elementos para producir
enlaces dobles.

LIGASAS (ENZIMAS): Formación de enlaces
con ATP.

SITIO ACTIVO: Lugar de una molécula
enzimática al que se une el sustrato y donde
se facilita la reacción, a menudo es hendidura
o bolsillo situado en la superficie de la
enzima.

OXIDO-REDUCTASAS: Reacciones de
trasferencia electrónica. Actúan sobre
La inhibición es reversible por el
sustrato
Km aumenta, por la [S] que se
requiere para llegar a la mitad de la
actividad máxima de la reacción
Vmax permanece constante.
INHIBICIÓN DEL PRODUCTO FINAL (FEED
BACK): Inhibición de la primera enzima
(regulador) de una secuencia
multienzimatica, por el producto final de la
secuencia, que funciona como modulador
alosterico.
INHIBICIÓN IRREVERSIBLE: Se produce
cuando un grupo funcional que es necesario
para la actividad resulta destruido o
modificado (ej. inhibidor irreversible fluorofosfato de diisopropilo, que inhibe la enzima
colinesterasa)
INHIBICIÓN NO COMPETITIVA: Inhibidor de
una reacción catalizada enzimáticamente,
que actúa uniéndose a un lugar de la enzima
distinto del lugar activo y reduciendo la
eficiencia catalítica de la enzima (ej. Acido
5

iodoacetico, inhibe la conversión de la
glucosa a acido láctico en el musculo.
 El incremento de la concentración del
sustrato no invierte la reacción.
 Vmax disminuye proporcionalmente a
la concentración del inhibidor
 Km permanece constante.
Página
mecanismo catalítico de la enzima,
habitualmente es un análogo del sustrato
que modifica de manera irreversible la
enzima en un paso concreto del ciclo
catalítico.
muchos grupos químicos para añadir o retirar
átomos de hidrogeno.

BIBLIOGRAFIA:
pH ÓPTIMO: pH al cual la actividad es
máxima por encima o por debajo de este pH
la actividad desciende, pH en el cual la
enzima muestra su máxima actividad
catalítica.


RESIDUOS CATALITICOS: Residuos que
participan directamente en la formación y la
ruptura de enlaces químicos.



SUSTRATO: Sustancia sobre la que se actúa.
Compuesto sobre el que actúa una enzima de
un modo especifico.


TRANSFERASAS (ENZIMAS): Trasferencia de
grupos funcionales entre moléculas aceptoras
y donadoras. Las cinasas son transferasas
especiales que regulan el metabolismo al
transferir fosfatos desde el ATP a otras
moléculas.

UI: Unidades internacionales de actividad
enzimática, representación de la cantidad de
enzima, una unidad de cualquier enzima es la
cantidad que cataliza la trasformación de un
micromol de sustrato por minuto. También
la actividad de una enzima se puede
expresar en Katal, que es la cantidad de
enzima que convierte 1mole de sustrato por
segundo, entonces

Lehninger, Albert. Curso breve de bioquímica.
Ediciones Omega S.A. Barcelona 1981, pp 7188
Christopher k. Mathews. Bioquímica.
Mcgraw-Hill, interamericana, Segunda
edición, España 1998, pp. 398-492,1239
Blanco. Química Biológica, 2000
http://books.google.com.mx/books?id=TRD1
12Ay7IUC&printsec=frontcover&dq=related:I
SBN8481747351#v=onepage&q&f=false =
fundamentos de bioquímica
http://books.google.com.mx/books?id=EFUP
472dyEMC&printsec=frontcover&dq=bioquim
ica&cd=2#v=onepage&q=bioquimica&f=false
Bioquímica. ´Peña, editorial Limusa.
VELOCIDAD INICIAL: cuando la cantidad de
sustrato es aun insignificante en relación con
el total presente en la mezcla. Se acepta
como velocidad inicial la determinada antes
que el consumo de sustrato haya alcanzado el
20% del total originalmente presente.
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1 U = 1/60 micro katal = 16.67 nano katal.