Cinética enzimática

Cinética enzimática
Los principios generales de la cinética de las
reacciones químicas son aplicables a las reacciones catalizadas
por enzimas, pero con la salvedad de que las enzimas se
saturan con el sustrato, donde la velocidad de reacción llega a
ser independiente de la concentración del sustrato y se hace
constante.
Teoría de Michaelis y Menten.
Desarrollada en 1913 explica la acción y cinética de
las enzimas. Supone que la enzima se combina con el sustrato
(S), para formar el complejo E-S; el cual se escinde para formar
la enzima libre y producto (P). La ecuación de Michaelis y
Menten, es la ecuación de velocidad para las reacciones
catalizadas por enzimas frente a un sustrato. Cuando la
velocidad inicial es exactamente igual a la mitad de la
velocidad máxima, se deduce que la concentración de sustrato
es igual a la constante Km.
Constante de Michaelis y Menten (Km).
Se define como la concentración de sustrato en la que
la velocidad inicial de la reacción es la mitad de la velocidad
máxima. El valor aproximado de Km se obtiene gráficamente
al representar la velocidad inicial frente a la concentración de
sustrato inicial; se obtiene una hipérbole rectangular.
Características de Km.
1:- Km no tiene un valor fijo, sino que varia con la estructura
del sustrato, con el pH y la temperatura.
2:- Para las enzimas que poseen más de un sustrato, cada uno
de estos exhibe una Km característica.
3:- En condiciones intracelulares, las enzimas no se hallan
saturadas por los sustratos.
4:- Este parámetro es característico para la descripción
matemática de la cinética enzimática, la determinación
cuantitativa de la actividad enzimática.
Velocidad máxima.
1:- La velocidad máxima (Vmax) es igual a K+2 (S) y que
varia ampliamente de una enzima a otra para una
concentración de enzima determinada.
2:- La Vmax varia con la estructura del sustrato, con el pH y la
temperatura.
Km y constante del sustrato (Ks).
Km es una magnitud determinada experimentalmente y
definida operativamente como, la concentración de sustrato a la
cual la velocidad de reacción es equivalente a la 1/2 de Vmax.
Km = K-1 + K+2
K+1
En algunas reacciones K-1 es muy grande, respecto de
K+2, en este caso K+2 se hace despreciable y Km equivale
aproximadamente a la constante de disociación del complejo ES (Ks).
Representación de Lineweaver-Burk.
Es una transformación algebraica de la ecuación de
velocidad de Michaelis-Menten. La más utilizada es la que
considera los recíprocos de ambos miembros de la ecuación de
velocidad.
Esta representación de doble recíproco, permite una
determinación más exacta del valor de Vmax de las obtenidas
de los gráficos de velocidad de Michaelis-Menten. Además
proporciona información acerca de la inhibición enzimática.
Representación de Eadie-Hofstee.
Se obtiene multiplicando ambos miembros de la
ecuación de Lineweaver-Burk por Vmax.
Esta representación entrega valores de Vmax y de
Km en forma sencilla y amplía las desviaciones del
carácter lineal que pueden no aparecer en una representación
doble recíproca.
Efecto del pH sobre actividad enzimática.
Cada enzima posee un pH característico en el cual su
actividad es máxima. La relación entre el pH y la actividad de
cualquier enzima depende del comportamiento ácido - base de
la enzima y del sustrato. La forma de la curva de actividad-pH,
varía con la concentración del sustrato, ya que el valor Km de
muchas enzimas cambia con el pH.
Efecto de la temperatura sobre actividad
enzimática.
1:- La velocidad de reacción catalizada por enzimas se
incrementa con aumento de la temperatura, en un intervalo en
que la enzima es estable y permanece activa.
2:- La velocidad en muchas enzimas se duplica por cada 10ºC
de aumento de temperatura (Q10 = 2).
3:- El Q10, varía de una enzima a otra según la energía de
activación de la reacción catalizada.
Efecto de la temperatura sobre reacciones
enzimáticas.
4:- La temperatura óptima de la enzima , representada
por un pico de actividad catalítica, es la resultante de
dos procesos:
a) El incremento de la velocidad de reacción con la
temperatura.
b) El incremento de la velocidad de
desnaturalización
térmica de la enzima al
sobrepasar una temperatura crítica.
5:- La mayor parte de las enzimas se inactivan entre los 56 60ºC. Sin embargo, algunas bacterias son estables. Ej:
bacterias termofílicas.