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Km

La constante de Michaelis, Km, es un parámetro de la ecuación de Michaelis-Menten. La Km es igual a la concentración de sustrato en que la velocidad de reacción correspondiente es ½ • Vmáx. Por lo tanto, una enzima con una baja Km alcanzará la mitad de su velocidad máxima a una baja concentración de sustrato, mientras que una enzima con una alta Km requiere una concentración alta de sustrato para alcanzar esta velocidad. Se ha demostrado experimentalmente que la Km de una enzima suele parecerse a la concentración celular de su sustrato. En el caso de una reacción enzimática que tenga dos pasos, en la que el segundo paso limita la velocidad, Km es aproximadamente igual a la constante de disociación del complejo ES. En este caso, una Km baja implica una gran afinidad por el sustrato; no obstante, esta interpretación de la Km solo es válida para unas cuantas enzimas [1].

La figura 1.a muestra una gráfica con las velocidades iniciales de una reacción enzimática en relación con la concentración de sustrato. En el eje x está la concentración del sustrato y en el eje y está la velocidad de reacción. Una curva de Michaelis-Menten figura en la gráfica como una curva que aumenta rápido y poco después hace meseta. Los datos aparecen marcados como puntos, y hay una línea azul dibujada entre ellos. La gráfica muestra que, a medida que aumenta la concentración de sustrato, aumenta la velocidad de reacción. El aumento de la velocidad de reacción es brusco al principio de la reacción, pero, a medida que aumenta la concentración de sustrato, la velocidad de reacción disminuye y la curva empieza a formar una meseta. En ese punto, la reacción alcanza a su velocidad máxima, que se describe en la gráfica como V máx. ½ • V máx también aparece en la gráfica, donde la reacción ha alcanzado el 50 % de su velocidad máxima. Hay una tercera variable en la gráfica, k m, que es igual a la concentración del sustrato en que la velocidad de reacción es ½ • V máx. Abajo está la figura 1.b, una ilustración de la ecuación Lineweaver-Burk que muestra la transformación de dobles recíprocos de un conjunto de datos de cinética enzimática. La gráfica tiene 1 dividido entre la concentración de sustrato en el eje x y 1 dividido entre V en el eje y, y muestra una línea recta creciente en el conjunto de datos. En la línea, vemos la intersección en y marcada con una flecha donde la línea se cruza con el eje y; la intersección en x está marcada con una flecha donde la línea se cruza con el eje x. La interpretación de la pendiente de la regresión está marcada en la línea en color rojo.

Figura 1: Figura 1.a: Ecuación de Michaelis-Menten en una gráfica en la que están las velocidades iniciales con respecto a la concentración de sustrato. Cuando la concentración de sustrato es igual a Km, la velocidad de reacción es ½*Vmáx. Figura 1.b: Ilustración de la ecuación Lineweaver-Burk que muestra la transformación de dobles recíprocos de un conjunto de datos de cinética enzimática.

Ecuación de Lineweaver-Burk

Existen varios métodos para determinar la Km. El método más directo es trazar V0 con respecto a [S] y usar un programa de creación de curvas para representar directamente la ecuación Michaelis-Menten. Sin embargo, algunas transformaciones permiten la determinación por regresión lineal, y estas transformaciones también son útiles al analizar la inhibición enzimática. Muchas transformaciones son posibles; no obstante, se puede obtener una sencilla al tomar el recíproco de ambos lados de la ecuación de Michaelis-Menten. Esto conduce a la siguiente expresión, conocida como ecuación Lineweaver-Burk:

1/V0 = 1/Vmáx + Km/Vmáx • 1/[S]

De acuerdo con esta ecuación, una gráfica de 1/ V0 en relación a 1/[S] debería formar una gráfica que muestre una línea recta con intersección en y 1/Vmáx y pendiente Km/Vmáx. Por tanto, Km se puede obtener mediante regresión lineal. La figura 1.b muestra una ilustración de cómo interpretar la pendiente e intersecciones de una gráfica Lineweaver-Burk. [1]

Otras transformaciones

Aunque destacada, la transformación de Lineweaver-Burk no es la única opción. Por ejemplo, una gráfica de [S]/V0 en relación a [S] (una gráfica de Hanes-Woolf) también dará como resultado una línea recta [2]. No obstante, en esta ocasión usaremos la transformación de Lineweaver-Burk.

Referencias

  1. Lehninger, Albert L.; Nelson, David L.; Cox, Michael M. (2008). Principles of Biochemistry (5th ed.). New York, NY: W.H. Freeman and Company. ISBN 978-0-7167-7108-1.

  2. Atkins, G.L. and Nimmo, I.A. (1975) A comparison of seven methods for fitting the Michaelis-Menten equation. Biochem. J. 149, 775-777.

Velocidad de reacción inicial

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