Q10.8. Enzimas II: cinética, inhibición y regulación
La cinética enzimática permite medir afinidad aparente, capacidad catalítica, inhibición y regulación. Es una herramienta para leer mecanismo y control celular.
Objetivos de aprendizaje
- Aplicar Michaelis-Menten.
- Interpretar Km, Vmax, kcat y eficiencia catalítica.
- Distinguir inhibición competitiva, no competitiva y acompetitiva.
- Reconocer regulación alostérica y covalente.
Mapa del capítulo
Michaelis-Menten
Para E + S reversible ES -> E + P, bajo estado estacionario, v0 = Vmax[S]/(Km + [S]). Vmax depende de enzima total y kcat. Km es la concentración de sustrato a la que v0 = Vmax/2; a menudo se relaciona con afinidad, pero no siempre es Kd porque también incluye pasos catalíticos.
Parámetros
kcat indica moléculas de sustrato convertidas por enzima por unidad de tiempo cuando está saturada. kcat/Km mide eficiencia a baja concentración de sustrato y combina unión y catálisis. Una enzima cercana al límite de difusión no puede mejorar mucho porque la llegada del sustrato limita.
Inhibición
Un inhibidor competitivo aumenta Km aparente sin cambiar Vmax porque compite por el sitio activo y se supera con más sustrato. Uno no competitivo puro baja Vmax sin cambiar Km. Uno acompetitivo se une a ES y disminuye Vmax y Km aparentes. En sistemas reales puede haber inhibición mixta.
Regulación
Enzimas reguladoras pueden ser alostéricas, modificarse covalentemente o cambiar por asociación con proteínas. Fosforilación, unión de metabolitos y retroinhibición ajustan flujo metabólico. Las curvas alostéricas suelen ser sigmoideas y no siguen Michaelis-Menten simple.
Ejemplo trabajado de lectura bioquímica
En inhibición competitiva, agregar más sustrato puede recuperar la velocidad máxima, pero se requiere mayor [S] para alcanzar la mitad de Vmax aparente.
Errores frecuentes y cómo evitarlos
| Error | Corrección conceptual |
|---|---|
| Interpretar Km siempre como afinidad exacta | Km puede incluir pasos posteriores a unión. |
| Usar Lineweaver-Burk sin cuidado | Amplifica errores a bajas concentraciones. |
| Aplicar Michaelis-Menten a enzimas alostéricas sin revisar | Muchas muestran cinética sigmoidea. |
Autoevaluación
- Calcula v0 con Michaelis-Menten.
- Distingue inhibición competitiva y acompetitiva.
- Define kcat/Km.