Overview
La clase aborda los conceptos fundamentales de la cinética enzimática, los modelos matemáticos de Michaelis-Menten y Lineweaver-Burk, así como la importancia de los parámetros Km y Vmax, las limitaciones del modelo y ejemplos aplicados.
Conceptos de cinética enzimática
- Las reacciones enzimáticas pueden ser de orden cero (sustrato alto) o primer orden (sustrato bajo).
- En orden cero, la enzima es el factor limitante; en primer orden, la velocidad depende de la concentración de sustrato.
- Las enzimas presentan una mezcla de comportamientos de ambos órdenes según la concentración de sustrato.
Modelo de Michaelis-Menten
- Propone una interpretación matemática del comportamiento enzimático bajo condiciones controladas.
- Requiere que el sustrato esté en mayor concentración que la enzima.
- Se basa en la hipótesis del estado estacionario: existencia constante del complejo enzima-sustrato.
- No aplica si existe cooperatividad o alosterismo en la enzima.
Alosterismo y Cooperatividad
- Alosterismo: Modulación de la actividad enzimática por moléculas que se unen a sitios distintos al activo; puede ser positiva o negativa.
- Cooperatividad: Unión de un sustrato aumenta la afinidad de la enzima por más sustrato (ejemplo: hemoglobina).
- Ambos mecanismos permiten la regulación metabólica eficiente.
Constantes y gráficos enzimáticos
- Km (constante de Michaelis): concentración de sustrato que alcanza el 50% de la velocidad máxima (Vmax).
- Bajo Km indica alta afinidad de la enzima por su sustrato; alto Km, baja afinidad.
- La ecuación de Lineweaver-Burk linealiza la relación para facilitar el cálculo de Km y Vmax.
- Intercepto X: -1/Km; intercepto Y: 1/Vmax.
Ejemplos y aplicaciones
- Exoquinasa: bajo Km para glucosa, permite rápida metabolización.
- Alcohol deshidrogenasa: menor Km para etanol que para metanol, base de la terapia en intoxicación por metanol.
- Asparaginasa bacteriana: bajo Km útil en tratamiento de leucemias, ya que priva al tumor de asparagina.
Ejercicio propuesto
- Analizar eficiencia de una enzima a dos pH distintos utilizando la linealización de datos de velocidad y concentración de sustrato.
- Graficar 1/velocidad vs 1/concentración de sustrato para obtener Km y Vmax mediante la ecuación de Lineweaver-Burk.
Key Terms & Definitions
- Cinética enzimática — Estudio de la velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas.
- Orden cero — Velocidad independiente del sustrato, limitada por la enzima.
- Orden uno — Velocidad proporcional a la concentración de sustrato.
- Km — Concentración de sustrato al 50% de la velocidad máxima.
- Vmax — Velocidad máxima alcanzada cuando la enzima está saturada.
- Alosterismo — Regulación enzimática por unión de moléculas a sitios no catalíticos.
- Cooperatividad — Aumento de afinidad enzimática al unirse el primer sustrato.
- Lineweaver-Burk — Representación lineal de la ecuación de Michaelis-Menten.
Action Items / Next Steps
- Linealizar los datos experimentales (1/velocidad y 1/concentración de sustrato).
- Graficar para determinar Km y Vmax a distintos pH.
- Analizar y comparar la eficiencia enzimática según los resultados.