CINÉTICA ENZIMÁTICA: MODELO DE MICHAELIS- MENTEN

CINÉTICA ENZIMÁTICA: MODELO DE MICHAELIS- MENTEN

1. OBJETIVOS

1. Objetivo General:

• Determinar en que se basa el Modelo de Michaelis-Menten y los componentes del mismo.

1. Objetivos Específicos:

• Analizar la influencia que tiene la concentración del sustrato en la velocidad de una reacción enzimática.
• Identificar las diferentes fases que muestra elModelo de Michaelis-Menten.

1. INTRODUCCIÓN

Para las reacciones catalizadas por enzimas es posible aplicar los principios generales de la cinética de las reacciones químicas. Sin embargo, éstas exhiben un atributo característico que no se ha observado en los catalizadores no enzimáticos, el atributo se  trata de la saturación por el sustrato, comprendida en términos de ocupación de los centros activos de todas las moléculas de la enzima.

La cinética enzimática se encarga del estudio de la velocidad de las reacciones que son catalizadas por enzimas, los estudios cinéticos proporcionan información directa acerca del mecanismo de la reacción catalizada y de la especificad de la enzima.

El hecho de estudiar el efecto de la concentración de sustrato sobre la actividad de una enzima no resulta sencillo, según avanza la reacción, la concentración del sustrato disminuye. Una reducción en los experimentos cinéticos consiste en medir la velocidad inicial (Vo); si el tiempo es suficientemente corto la disminución de sustrato será mínima y ésta podrá considerarse, por tanto, casi constante. (Fernández, 2013).

1. MODELO DE MICHAELIS- MENTEN

El comportamiento característico de la mayoría de las enzimas es aquel en el que a medida que avanza la reacción, el sustrato va disminuyendo; este comportamiento fue estudiado por Leonor Michaelis y Maud Menten en 1913. Ellos propusieron un modelo simple, que explica las características cinéticas de enzimas sencillas, considerando lo siguiente:

 [pic 1]

Las reacciones que son catalizadas se dan según la ecuación anterior en dos fases, la primera en la que la enzima (E) se une al sutrato (S) es sustrato, para formar el complejo enzima-sustrato (ES), aquí intervienen la constante de velocidad  que muestra la interación existente entre E y S, y  la constante de velocidad  que muestra la  disociación del complejo ES ; y la segunda donde se forma el producto (P), en donde interviene la constante de velocidad  o constante catalítica que ayuda a liberar los productos.[pic 2][pic 3][pic 4]

Michaelis y Menten en la cinética enzimática pudieron distinguir tres fases:

• Cuando existe una concentración baja de sustrato, la velocidad de la reacción es directamente proporcional a la concentración del sustrato, es decir prevalece una relación lineal y la cinética es de primer orden.
• Cuando existe una concentración alta de sustrato, la velocidad de la reacción se hace prácticamente constante e independiente de la concentración de sustrato, ya que la velocidad va decreciendo hasta llegar a lo anteriormente dicho y la cinética se considera de orden cero.
• Cuando existen concentraciones de sustrato intermedias, es decir ni altas ni bajas, la velocidad del proceso deja de ser lineal, y a esta zona se la denomina de cinética mixta.

Modelo de Michaelis y Menten

[pic 5]

[pic 6]

FUENTE: CHANDRAN, Nithin (2012)

La velocidad de una reacción catalizada (V)  indica la cantidad de producto formado, ó la cantidad de sustrato consumido, por unidad de tiempo. En el Sistema Internacional (SI) se indica por U (unidad de actividad enzimática) y corresponde a los μmoles de sustrato consumidos en 1 min, o también a los μmoles de producto formado en 1 min.

[pic 7]

La curva que expresa la correspondencia entre la concentración de sustrato y la velocidad inicial tiene la misma forma para la mayoría de las enzimas; se trata de una hipérbola rectangular, cuya expresión algebraica viene dada por la ecuación de Michaelis-Menten, donde muestra la relación entre la velocidad inicial (Vo) y la concentración de sustrato, S.

[pic 8]

Los términos Vmax (velocidad máxima) y Km (constante de Michaelis) son dos parámetros cinéticos característicos de cada enzima, que pueden determinarse experimentalmente. (Universidad de Huelva, 2014)

La velocidad máxima se obtiene cuando la velocidad de reacción se hace independiente de la concentración de sustrato, cuando esto ocurre la velocidad alcanza un valor máximo. Este valor depende de la cantidad de enzima que tengamos.

La constante de Michaelis nos indica la concentración de sustrato a la cuál la velocidad de reacción es la mitad de la velocidad máxima.

[pic 9]

Este parámetro es independiente de la concentración de enzima, y es característico de cada enzima según el sustrato utilizado. Cada enzima posee un  que se relaciona con la afinidad que tiene el sustrato con la enzima; y es particular para cada enzima y sustrato. (Vásquez, 2003)[pic 10]

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