Dos parámetros de suma importancia en el estudio de las reacciones catalizadas
por enzimas son la velocidad máxima (V max) a la que una enzima es capaz de trabajar y la constante de afinidad (Km) que nos
expresa precisamente la relación de afinidad que tiene una enzima y su sustrato. Ambos conceptos y los cálculos elementales
que llevan a ellos se le deben al trabajo pionero en el área de Michaelis y Menten.
Introducción:
La
velocidad máxima que presente nuestra enzima es importante parámetro para su estudio, dicho punto teóricamente será alcanzado
cuando la concentración de nuestro complejo Enzima-sustrato alcance un valor máximo. Esta concentración máxima ocurre, por
lo tanto, cuando toda la enzima disponible forma parte del complejo con el sustrato, es decir cuando la concentración de enzima
libre es igual a cero. Esta condición se conoce como saturación de la enzima con el sustrato. Dicha velocidad es por lo tanto
una función de la concentración de la enzima en nuestro ensayo.
Si
analizamos nuestra cinética
[ES] = (k1/k2 + k3)
x [E] [S]
el
término integrado por las constantes de velocidad puede redefinirse como la constante:
Km = ( k2 + k3) / k1
Dicha
constante se conoce como constante de Michaelis-Menten. Dicha constante es una excelente herramienta para conocer el comportamiento
de una enzima. Físicamente equivale a aquella concentración de sustrato a la cual se alcanza la mitad de la velocidad máxima.
Dicho valor varía de manera amplia para la mayoría de las enzimas, variando entre 10-1
y 10-6 M. Este
valor de Km es específico para cada enzima en particular y para cada sustrato, siendo también dependiente de factores del
ensayo como la temperatura, la fuerza iónica, etc… También se puede considerar Km como aquella concentración de sustrato
en la que la mitad de los sitios catalíticamente activos están ocupados en un instante dado.
Gracias a los parámetros
de Velocidad Máxima y Constante de Michaelis, podemos evaluar a qué velocidad se dará la reacción para una concentración de
sustrato dada , mediante la expresión :
Vo =
Vmax [S] / (Km + [S])… (1)
Los valores de Km de las
enzimas varían ampliamente. Para la mayoría de las enzimas Km varía entre 10-1 y
10-6 M. El valor de Km para una enzima depende de cada sustrato particular
y también de las condiciones ambientales como la temperatura y la fuerza iónica. Km es la concentración d sustrato a la cual
la mitad de los centros activos están ocupados, Km se relaciona con la constante de velocidad de las etapas individuales.
Un km alta indica una unión débil, una Km baja indica una unión fuerte. Km indica la afinidad
del complejo ES. La Vmax revela además el número de recambio de una enzima, si se conoce la concentración
de los centros activos. Los números de recambio de la mayoría de las enzimas para sustratos fisiológicos oscilan entre 1 y
104 por segundo. (3)
Las prácticas de laboratorio
normalmente evalùan ambos parámetros cinéticos y esbozan la(s)
gráfica(s)
de comportamiento de la enzima en estudio en función de la concentración de sustrato.
Las unidades utilizadas para los cálculos son UIEI puesto que de esa manera es fácil expresar y visualizar la velocidad
de nuestra reacción. Esto es debido a que dichas unidades nos expresan cuántas micromoles de sustrato son transformadas por
litro de solución cada minuto. (2 )
Bibliografía:
1 Bohinski. 1991. Bioquímica.Quinta
Edición. Addison-Wesley Iberoamericana.USA. Página 179 y siguientes.
2 Eisenthal R. & Damson MJ. 1993. Enzyme assays. A practical Approach. Oxford University Press. Great Britain. Pags 23 y sgs
3 Stryer, L. 1985.Bioquímica. Segunda Edición Ed. Reverté. España
