Cinética

Cinética enzimática


Definición

Estudia la velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas (Moléculas formadas principalmente por proteínas que producen las células vivas y que actúa como catalizador y regulador en los procesos químicos del organismo).



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La velocidad de una reacción catalizada por una enzima puede medirse con facilidad, ya que en muchos casos no esnecesario purificar o aislar molécula.
Se realiza siempre en las condiciones óptimas de pH, temperatura, etc. Además se utilizan concentraciones saturantes de sustrato. En estas condiciones, la velocidad de reacción observada es la velocidad máxima (Vmax). La velocidad puede determinarse bien midiendo la aparición de los productos o la desaparición de los reactivos. A partir de esta medición enfunción del tiempo se obtiene la llamada curva de avance de la reacción, o la también llamada cinética de la reacción.



Esto se explica de la siguiente manera; a medida que la reacción transcurre, la velocidad de acumulación del producto va disminuyendo porque se va consumiendo el sustrato de la reacción. Para evitar esta complicación se procede a medir la velocidad inicial de la reacción(v0). La velocidad inicial de la reacción es igual a la pendiente de la curva de avance a tiempo cero, como muestra la figura:








P
Velocidad de reacción inicial






T



Para estudiar la cinética enzimática se mide el efecto de la concentración inicial de sustratosobre la velocidad inicial de la reacción, manteniendo la cantidad de enzima constante.
Si representamos la velocidad inicial (Vo) frente a la concentración de sustrato inicial [S]0 obtenemos una gráfica como la que se muestra en la siguiente figura:


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(Mas adelante se explicará que la constante de Michaelis Km se define como la concentración a la que la velocidad de la reacciónenzimática es la mitad de la Vmax, como se puede observar en el gráfico).

Cuando la concentración de sustrato [S] es pequeña, la velocidad inicial es directamente proporcional a la [S], y por lo tanto, la reacción es de primer orden.



En una reacción de primer orden la velocidad de formación de los productos es directamente proporcional a la concentración del sustrato: v = k [A]

Paraentender esto se dará un ejemplo:
En la reacción

Sacarosa + Agua Glucosa + Fructosa

La velocidad de hidrólisis (Descomposición de sustancias orgánicas e inorgánicas complejas en otras más sencillas por acción de agua) de la sacarosa es, en todo momento, proporcional a la concentración de sacarosa. Dicho matemáticamente, donde [A] es la concentración de sacarosa acada tiempo (t) y k es la constante de proporcionalidad.



A altas concentraciones de sustrato, la enzima se encuentra saturada por el sustrato, y la velocidad ya no depende de [S]0. En este punto, la reacción es de orden cero y la velocidad es máxima (Vmax).



En una reacción de orden cero, la velocidad de formación del producto es independiente de la concentración desustrato: v = k






Modelo cinético de MICHAELIS-MENTEN


Los estudios sistemáticos del efecto de la concentración inical del sustrato sobre la actividad enzimática comenzaron a realizarse a finales del siglo XIX. Ya en 1882 se introdujo el concepto del complejo enzima-sustrato como intermediario del proceso de catálisis enzimática. En 1913, Leonor Michaelis y Maud Menten desarrollaron estateoría y propusieron una ecuación de velocidad que explica el comportamiento cinético de los enzimas.

Para explicar la relación oservada entre la velocidad inicial (v0) y la concentración inicial de sustrato [S]0, Michaelis y Menten plantearon que las reacciones catalizadas enzimáticamente ocurren en dos etapas:

• En la primera etapa se forma el complejo enzima-sustrato.
• En la...