CINÉTICA ENZIMÁTICA.ECUACIÓN DE MICHAELIS-MENTEN Y PARAMETROS ENZIMATICOS

CINÉTICA ENZIMÁTICA

Estudia las velocidades de reacción catalizadas por encimas, aporta información sobre aspectos como la afinidad por el sustrato o la eficiencia con la que transforma el sustrato en el producto de reacción.

ORDEN DE UNA REACCIÓN Y UNIDADES DE LA CONSTANTE DE VELOCIDAD

• Reacción de primer orden

        Son reacciones del tipo A → B, en las que la velocidad depende de un solo sustrato:

                                V = K[A]

        En este tipo de reacciones, k se da en unidades de tiempo [s].

        Un valor de k elevado implica una velocidad elevada.

        VA →B = K1[A]              Y         VB→A= K-1[B]  

        Como en el equilibrio la velocidad de transformación de reactivos en productos es                      igual que la de productos en reactivos, igualando las ecuaciones y despejando, se         obtiene que k1/k1 = [B]/[A]. La relación entre las contantes de velocidad de la         reacción directa y la inversa [k1/k-1] es el valor de la constante de equilibrio de la         reacción: keq.

• Segundo orden

Se trata de reacciones en las que intervienen dos sustratos para un producto:

        2A → B        O        A+B → C

En este tipo de reacciones la velocidad dependerá de la concentración de los dos sustratos: V = K [A]^2                O        V = K [A][B]. En ambos casos , las unidades de la constante de velocidad serán M-1 * S-1 .

• Tercer orden

Este tipo de reacciones la velocidad es independiente de la concentración de sustrato. Puede depender de otros factores como, por ejemplo, la concentración de catalizador.

ECUACIÓN DE MICHAELIS-MENTEN Y PARAMETROS ENZIMATICOS

En algunas ocasiones no se cumple que kcat <<< k1, por lo que Brigs y Haldane  llegaron a una expresión matemática mas general, que se cumpla que la [ES]  permanezca constante, CINETICA DEL ESTADO ESTACIONARIO. Se obtiene cuando la [S]>>>> [ELibre], lejos de las condiciones celulares pero en unas condiciones muy fáciles de obtener en el  laboratorio. La [ES] depende de la velocidad de formación del complejo ES y de la velocidad de desaparición del mismo.

1. Por la disociación del complejo ES para dar Elibre y sustrato, controlada por k-1.
2. Por la formación de producto y liberación de Elibre controlada por kcat*.

Igualando la velocidad ES con la velocidad de desaparición, se obtiene un nuevo valor para [ES]:

                [ES] = [pic 1]

Se define una nueva constante que surge de la combinación de la constantes de velocidad de la reaccionn, que se conoce como la constante de Michaelis-Menten y se denomina Km.

                [ES] = [pic 2]

La disminución de sustrato en la dase estacionaria es prácticamente insignificante, se puede sustituir [SLibre] por[S]. De igual dorma, sabiendo que [ELibre] = [ETOTAL] – [ES], se llega a la siguiente ecuación:

                [ES] = [pic 3]

Calculando la velocidad en función de la [ES] y teniendo en cuenta que cuando la concentración de sustrato tiende a infinito, VMAX = kCAT [E], obtenemos:

                Vo = [pic 4]

IHIBICIÓN ENZIMÁTICA

Existen cierto tipo de moléculas, denominadas inhibidores, que ralentizan o detienen las reacciones enzimáticas.

Un inhibidor puede actuar sobre la enzima que está presente en un organismo patógeno pero no en el organismo huésped.

• INHIBIDORES REVERSIBLES ALTERAN LOS PARAMETROS CINETICOS

Son moléculas que se unen a la enzima mediante interacciones no covalentes, de forma reversible.

El inhibidor se pude unir a la enzima en el sitio activo formado un complejo EI que no da producto o en un lugar específico para el inhibidor.

• INHIBICIÓN COMPETITIVA

Se caracteriza porque el inhibidor se une al mismo sitio que el sustrato, impidioendo, por tanto, la formación del complejo ES  y la formación de producto. Suele ser una molecula semejante al sustrato de la reacción de gforma que los dos lingandos compiten por unirse al centro activo.

Como la unión es reversible la concentración de sustrato es muy elevado esta provoca un poco probabilidad de que el inhibidor se una a la enzima, por lo que la reacción muestra una Vmax normal. Sin embargo en condiciones  de sustrato próximos a la Km, el inhibidor competirá con el  sustrato para entrar en el sitio activo, se pude calcular con la siguiente formula:

        Kmi = Km (1 +  ) [pic 5]

• INHIBICIÓN NO COMPETITIVA

El inhibidor muestra afinidad tanto por la enzima libre como por el complejo ES y la unión se realiza en un lugar distinto del sitio activo. Su efecto no se puede evitar aumentando la concentración de sustrato y produce una disminución de la Vmax ya que el complejo ternario ESI no genera product. La Vmaxi  disminuye por el efecto del inhibidor de forma que:

        Vmax = Vmax/α

Al no unirse el inhibidor al centro activo, la Km no cambia en presencia del inhibidor, por lo que:

        Km = Kmi

• INHIBICION ACOMPETITIVA O INCOMETITIVA

Se unen exclusivamente al complejo ES es un lugar diferente al centro activo. El efecto del inhibidor es la disminución de Vmaxi y Kmi, se calcula mediante las siguientes ecuaciones:

        Vmaxi =        y  Kmi = [pic 6][pic 7]

El inhibidor tiene actividad por el complejo ES, desplazando el equilibrio (E+S ↔ ES ) hacia la derecha, por lo que aumenta la afinidad de la enzima por el sustrato, El valor de la Vmax se disminuye en presencia del inhibidor, ya que el sustrato no compite con el inhibidor.

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