Este documento presenta los conceptos fundamentales de la cinética enzimática, incluyendo la ecuación de Michaelis-Menten y su representación gráfica, así como el significado y aplicación de los parámetros KM y Vmax. Adicionalmente, explica cómo transformar la ecuación de Michaelis-Menten a una ecuación lineal a través del método de Lineweaver-Burk, lo que facilita la determinación experimental de KM y Vmax.

1. E NZI
MAS
Tema 8

2. Br. Manuel Perdomo
Estudiante de
Medicina

3. Universidad de Carabobo
Objetivos
n Analizar el efecto de la
concentración de sustrato sobre la
velocidad de una reacción catalizada
enzimáticamente y compararla con
una no catalizada.

4. n Interpretar el significado de KM, y
Vmax
n Aplicar el concepto de KM y
Vmax en la resolución de
problemas.
n Interpretar la representación gráfica
de
Lineweaver y Burk.

5. Contenido
n Relación matemática entre la velocidad de una
reacción química y la concentración de sustrato, en
reacciones catalizadas y no catalizadas
enzimáticamente.
n
Ordenes de reacción. Representación gráfica de la
Velocidad(inicial) vs concentración de sustrato
n
Postulados de la teoría de Michaelis y Menten
n
Reacciones de pseudo primer orden
n
Representación gráfica de la ecuación de Michaelis y

6. Menten.
n
Identificación de KM y Vmax en un gráfico de Vo vs [S]
n
Relación entre el valor de KM y la afinidad enzima-
sustrato.
n
Ejemplos de aplicación de los conceptos de KM y
Vmax.
n Representación gráfica de Lineweaver y Burk: Utilidad
de dicha gráfica.

8. ¿Como funcionan las Enzimas?
lEstas proporcionan un ambiente específico dentro del cual
una reacción determinada es energéticamente más
favorable
SITIO
ACTIV
O
SUSTRATO
ENZIMA

9. Quimotripsina unida a un
sustrato PRODUCTO

10. Factores que afectan la velocidad de una
reacción enzimática
v
Temperatura
v
pH
v
Concentración
v
Concentración
de la Enzima
del Producto
v
Concentración
v
Concentración
del Sustrato
de o

11. Activadores
Bioquímica, Aspectos Estructurales y vías metabólicas
Mc Graw Hill, 1996

12. Introducción
La conversión:
S
P
Se mide La Velocidad
para caracterizar a las Enzimas
Velocidad Revela la vía que siguen los reactivos
Indica el mecanismo de reacción

13. Cinética
Enzimática
El enfoque central para estudiar el mecanismo
de una reacción catalizada por una enzima,
consiste en medir la velocidad de la reacción
y la forma en como ésta se modifica en
respuesta a cambios en los parámetros
experimentales.

14. Cinética
Enzimática
n Velocidad de una reacción: se
define como la cantidad de
materia inicial, sustrato,
transformado, o como la cantidad
de compuesto final, producto,
formado, por unidad de tiempo.

15. ¿Como se mide la velocidad?
Bajo Condiciones de laboratorio
y en presencia de sustratos
competidores o Inhibidores ENZIMAS
BUFFER
Sustrato
Inhibi dores
Deducción funciones Fisiológicas de los mecanismos

16. regulador
es de
ENZIMA
S
Espectrofotómetro

17. Conceptos

18. Ordenes de reacción
n El Orden de una reacción
elemental: corresponde al
número de moléculas que
deben colisionar en forma
simultánea para generar un
producto

19. A temperatura constante, la Velocidad de una reacción elemental, es
proporcional a la frecuencia con la que las moléculas que reaccionan
se reúnen.

20. Ordenes de reacción
Reacción de primer orden: es unimolecularA P
V = k [A]1
La velocidad de la reacción en cualquier punto del tiempo
es proporcional a la concentración de A
Reacción de segundo orden: es bimolecular
A + B P

21. V = k [A]
2
V = k [A]
1
. [B]
1
El orden de una reacción es un término que se utiliza para definir
ésta, en función de los factores que determinan su velocidad.
Análisis matemático de una
reacción catalizada por enzima
n Michaelis y Menten analizaron
dicha rx

22. n La ecuación deduce a partir de un
modelo de acción enzimática en
donde:
K1
E + S ESK2
K1
E + P
n K
1
,k
1
y k
2
: son las
constantes de velocidad

23. Postulados: Leonor Michaelis y
Maud
Mentel, 1913
1. La enzima tiene un único sustrato.
22.. ElEl ccoommplejoplejo EE-S-S ssee eennccuueentrantra eenn eesstadotado
eessttaacciioonnariarioo..
33.. BBaajojo ccoonnddiicciioonneess dede ssatuaturraacciióón,n, ttodasodas
llasas mmoollééccuullasas ddee eennzziimmaa iinntteerrvviieenneenn eenn
llaa foforrmmaacciióónn ddeell ccoommpplleejojo EE--SS..
44.. CCuuandoando totoddaa llaa eennzziimmaa ssee eennccuueentrantra

24. eenn foforrmama ddeell ccoommpplleejojo EE--SS llaa vveellociociddadad
dede llaa rreeaacccciióónn eses mmááxxiimma.a.
Estado Estacionario
Para un modelo simple:
E + S ES P
Donde Et = E + ES

25. Tomado de: Bioquímica Aspectos estructurales y vías metabólicas.
Interamericana, McGraw Hill

26. Efecto de la concentración de sustrato, sobre la velocidad
Inicial de una reacción catalizada por una enzima
Leonor Michaelis y Maud Mentel, 1913
K1E + S ES
K1
Expresión algebraica de la curva
Ecuación de Michaelis-Menten
ES E + P Vi =
V
ma x
[S]
K
M
+ [S]
Donde
E:

27. e
n
z
i
ma S:
sustrato P:
producto
ES: complejo Enzima + Sustrato
Vi: Velocidad inicial
Vmax: Velocidad máxima
[S]: concentración de sustrato
KM: constante de Michaelis
[ (K1 + K2) / K1]

28. n
Representación gráfica de la
ecuación
de Michaelis
MentenSe observa el efecto de la concentración de sustrato, sobre
la velocidad inicial de una reacción catalizada por una enzima

29. Nelson y Cox, 2001
Km: Constante de Michaelis:
Defi ne la afi nidad de la enzima
por su sustr ato
Retomando
Ordenes de
reacción

30. La v es
independiente de la
concentración
de
sustrato
Cinética de orden cero
Cinética de primer orden
Mathews y van Holde, 1998

31. Efecto de la concentración de sustrato sobre la
velocidad inicial
De una reacción catalizada por una
enzima

32. Tomado de: Bioquímica ilustrada. Harper
La dependencia de la velocidad de reacción y [s] y Km, puede
ilustrarse
al evaluar la ecuación de MM bajo 3 condiciones: ptos. a, b y c
en la grafica

33. Análisis de la relación entre la velocidad de
reacción
y [s] y Km
Punto a: la [s] << km Vi es
proporcional a
la [s]
Punto b: la [s] = km Vi = Vmax / 2

34. Punto c: la [s] >> km Vi = Vmax

35. Efecto de la concentración del sustrato sobre la velocidad de reacción
La E1: Km pequeña
Alta afinidad
La E2: Km grande
baja afinidad
Richard Harvey, Pamela Champe, 2006

36. TRANSFORMACIÓN DE LA ECUACIÓN DE
MM
EN UNA ECUACIÓN LINEAL (y = mx + b)
Se invierte
Se factoriza
Se simplifica

37. Representación de Lineweaver Burk
(y = mx + b)
Pendiente
1
=
KM 1
+
1
vo
V
max
[S] V
max
y = 1/Vo
x = 1/ [ s ]
b = 1/ Vmáx

38. m = Km/ Vmáx
(pendiente)
Nelson y Cox, 2001

39. Problemas:
Los datos de velocidad y [S] que se muestran a continuación fueron
obtenidos para
La reacción S P catalizada por la enzima E
[S]
(mol/L
)
V
(microm/min
)
1,3 x 105 1
1,5 x 104 4
2,0 x 104 4
2,0 x 103 6
2,0 x 102 6
2,0 x 101 6

40. Se desea conocer el valor de km de la
enzima E por el sustrato S
Vmax [ S]
v = K
M
+ [S]
Despeje:
km
Km: 5x 105 M/L

41. Tarea:
Los datos de velocidad y [S] que se muestran a
continuación fueron obtenidos para La reacción S P
catalizada por la enzima E
Se desea conocer el valor de km de la enzima E por el
sustrato S[S]
(mol/L
)
1/
V
(microm/mi
n)
1/
5,0 x 106 5,
1,3 x 105 12,
1,5 x 105 14,
3,0 x105 22,
5,0 x 105 30,
1,0 x 104 40,
2,0 x 104 48,
4,0 x 104 53,

42. 1 =
K
M
1
+
1 Invertir los valores
Buscar una escala
vo
Vmax
[S]
V
max
Graficar
Ver puntos de
corte y
Calcular Km y
Vmax

43. n
Solución…
Invertir valores:
1/s 1
v
200000 0,1
76923 0,0
66667 0,0
33333 0,0
20000 0,0
10000 0,0

44. 5000 0,0
2500 0,0

45. Graficar:
DOBLE RECIPROCO
0,250
0,200
0,150
m: 8 x 10 -
7
(pendiente)
1/v
b:
0,0165
0,100
0,050
200000 100000 100000 200000 300000
0,050

46. 0,100
0,150
0,200
1/s

47. De la grafica se sacan algunos valores, para meterlos en
las formulas
y = mx + b
1
=
KM 1
+
1
b = 1/ Vmáx
vo
V
max
[S]
y = 1/Vo
m = Km/ Vmáx
(pendiente)
x
=
1/
[ s
]
b
=
1/ Vmáx

48. V
max V
m
á
x
=
1/
b
m = Km/ Vmáx
Km = Vmáx x m
Resultado:
Km: 5 x 105
Vmax: 62.5

49. Resumen
n La ecuación de Michaelis Menten,
ilustra en términos matemáticos la
relación entre la velocidad de
reacción inicial y
la concentración de sustrato.n La transformación de dicha

50. formula, en una ecuación de la
recta, facilita la determinación de
los valores de Vmax y km para
una enzima determinada.

51. Bibliografía
n Fundamentos de Bioquímica. VoetVoetPratt.
2ª edición 2007; Capitulo 12: Catálisis enzimática.
Editorial medica Panamerica
n Bioquímica. Richard Harvey, Pamela Champe. 2006
n Bioquímica. Juan C. Díaz Zagoya y Marco Antonio Júarez Oropeza.1era edición. 2007. Editorial Mc Graw Hill.
n Bioquímica. Mathews. 3
era
edición. 2005. Capitulo 11: Enzimas:catalizadores Biológicos. Editorial Pearson.
n Lehninger Principios de Bioquímica. Nelson y Cox. 4ta edición.Ediciones OMEGA
n Bioquímica, Aspectos Estructurales y vías metabólicas. Editorial McGraw Hill. 1996.
n Seminario Enzimas (2008, 2009)

52. n Bioquimica Ilustrada. Harper. 28ª Edición. Capitulo: Enzimas:
Cinética. 2010