Universidad Juárez Autónoma de tabasco

CONSTANTE KM

Tabla de contenidoDEFINICION DE LA CONSTANTE KM.................................................................................3

TIPOS DE KM............................................................................................................................4

LOCALIZANDO A KM..............................................................................................................5

INHIBIDORES DE LA ENZIMA REVERSIBLES..................................................................7

DESCRIPCION INHIBIDORES REVERSIBLES...................................................................8

MAYOR AFINIDAD EN EL KM.............................................................................................10

ACTUALMENTE LA IMPORTANCIA DE LAS CONSTANTES (EJEMPLO)..................10

BIBLIOGRAFIA........................................................................................................................11

CONTENIDO

La constante de Michaelis-Menten (símbolo Km) corresponde a la concentración de sustrato con la cual la velocidad de reacción enzimática alcanza un valor igual a la mitad de la velocidad máxima.

En medios con condiciones definidas de pH y temperatura, la constante tiene un valor fijo para cada enzima y sirve para caracterizarla. Describe la cinética enzimática de muchas de ellas. Este modelo cinético es válido solo cuando la concentración de enzima es mucho menor que la concentración del sustrato y cuando la enzima no tiene regulación alostérica.

Aunque la concentración de sustrato a Vmax no puede ser medida exactamente, las enzimas pueden ser caracterizadas por la concentración de sustrato a la cual la velocidad de reacción es la mitad de la velocidad máxima. Esta concentración de sustrato se conoce como constante de Michaelis-Menten (KM).

Esta constante representa (para enzimas que exhiben una cinética de Michaelis-Menten simple), la constante de disociación (la afinidad del complejo enzima-sustrato (ES) por el sustrato). Valores bajos indican que el complejo ES está unido muy fuertemente y raramente se disocia sin que el sustrato reaccione para dar producto.

Así para estos casos, se obtendrá una diferente KM, según el sustrato específico, en que actúe cada enzima (como sucede en el caso de enzimas que actúan en sustratos análogos); y las condiciones de reacción en que se realice las mediciones.

No olvidemos que KM solo puede ser usada para determinar la afinidad de una enzima por un sustrato k2 es limitante de la velocidad, por ejemplo, k2 << k1 y KM se convierte k-1/k1. Generalmente, k2 >> k1, o k2 and k1 son comparables.

DEFINICION DE LA CONSTANTE KM

Características de Km:

La constante de Michaelis-Menten es característica de una enzima y particular para un substrato. Refleja la afinidad de la enzima por ese substrato. Km es numéricamente igual a la concentración de substrato a la cual la velocidad de reacción es la mitad de la Vmax (Km= Vmax/2). Este parámetro, Km no varía con la concentración de enzima.

Significado de una Km pequeña:

Un valor numérico pequeño de Km refleja una alta afinidad de la enzima por su substrato porque a una baja concentración del mismo, la enzima a desarrollado ya la mitad de la velocidad máxima.

Significado de un Km grande:

El valor numérico grande de Km refleja una baja afinidad de la enzima por su substrato porque a una concentración elevada del mismo, la enzima desarrolla la mitad de la velocidad máxima.

TIPOS DE KM

LOCALIZANDO A KM

100

50

0

[Substrato]

Km

A partir de la figura se definen dos parámetros cinéticos de gran importancia, que son característicos de cada enzima, la velocidad máxima (Vmax), y la constante de Michaelis (Km).

La velocidad máxima se obtiene cuando la velocidad de reacción se hace independiente de la concentración de sustrato. Este valor depende de la cantidad de enzima que tengamos.

La Km nos indica la concentración de sustrato a la cuál la velocidad de reacción es la mitad de la velocidad máxima, este parámetro es independiente de la concentración de enzima, y es característico de cada enzima según el sustrato utilizado (si tiene varios). No obstante, la Km nos da más información, pues también nos indica la afinidad que posee la enzima por el sustrato, siendo ésta mayor, cuanto menor es la Km. Así, cuanto menor sea la Km menor será la cantidad de sustrato, necesaria para alcanzar la mitad de la velocidad máxima, por lo que mayor será la afinidad hacia ese sustrato, o dicho de otra forma, si es poco afín necesitará más sustrato para alcanzar ese valor de velocidad.

La relación entre la velocidad de reacción, la concentración de sustrato, velocidad máxima y la Km, quedan reflejadas en la ecuación de Michaelis-Menten:

v = Vmax [S] / (Km+[S])DESCRIPCION INHIBIDORES REVERSIBLES

A partir de ella podemos explicar matemáticamente las tres fases de la curva de Michaelis. A baja [S} (es decir, si Km >>> [S) el termino Km+[S podemos aproximarlo a la Km, quedando un expresión del tipo:

v = k’ [S (cinética de primer orden)

Por otro lado, a altas [S} (es decir, Km<<<<[S} despreciaríamos Km frente a [S}, con lo que v = Vmax (que sería constante), la una cinética de orden cero y habríamos alcanzado la saturación. El tramo intermedio, en el que la [S} Km correspondiente a una cinética de orden mixto y se justifica directamente, con la ecuación de Michaelis.

INHIBIDORES DE LA ENZIMA REVERSIBLES

Existen tres tipos de inhibidores reversibles. Se clasifican en base al efecto producido por la variación de la concentración del sustrato de la enzima en el inhibidor.[2]

En la inhibición competitiva, el sustrato y el inhibidor no se pueden unir a la misma enzima al mismo tiempo, como se muestra en la figura de la derecha. Esto generalmente ocurre cuando el inhibidor tiene afinidad por el sitio activo de una enzima en el que también se une el sustrato; el sustrato y el inhibidor compiten para el acceso al sitio activo de la enzima. Este tipo de inhibición se puede superar con concentraciones suficientemente altas del sustrato, es decir, dejando fuera de competición al inhibidor. Los inhibidores competitivos son a menudo similares en estructura al sustrato verdadero (ver ejemplos expuestos más abajo).

En la inhibición mixta, el inhibidor se puede unir a la enzima al mismo tiempo que el sustrato. Sin embargo, la unión del inhibidor afecta la unión del sustrato, y viceversa. Este tipo de inhibición se puede reducir, pero no superar al aumentar las concentraciones del sustrato. Aunque es posible que los inhibidores de tipo mixto se unan en el sitio activo, este tipo de inhibición resulta generalmente de un efecto alostérico donde el inhibidor se une a otro sitio que no es el sitio activo de la enzima. La unión del inhibidor con el sitio alostérico cambia la conformación (es decir, la estructura terciaria o la forma tridimensional) de la enzima de modo que la afinidad del sustrato por el sitio activo se reduce.

La inhibición no competitiva es una forma de inhibición mixta donde la unión del inhibidor con la enzima reduce su actividad pero no afecta la unión con el sustrato. Como resultado, el grado de inhibición depende solamente de la concentración de inhibidor.

Inhibición competitiva: el sustrato (S) y el inhibidor (I) compiten por el sitio activo.

En la inhibición competitiva, el sustrato y el inhibidor no se pueden unir a la misma enzima al mismo tiempo, como se muestra en la figura de la derecha. Esto generalmente ocurre cuando el inhibidor tiene afinidad por el sitio activo de una enzima en el que también se une el sustrato; el sustrato y el inhibidor compiten para el acceso al sitio activo de la enzima. Este tipo de inhibición se puede superar con concentraciones suficientemente altas del sustrato, es decir, dejando fuera de competición al inhibidor. Los inhibidores competitivos son a menudo similares en estructura al sustrato verdadero (ver ejemplos expuestos más abajo).

En la inhibición mixta, el inhibidor se puede unir a la enzima al mismo tiempo que el sustrato. Sin embargo, la unión del inhibidor afecta la unión del sustrato, y viceversa. Este tipo de inhibición se puede reducir, pero no superar al aumentar las concentraciones del sustrato. Aunque es posible que los inhibidores de tipo mixto se unan en el sitio activo, este tipo de inhibición resulta generalmente de un efecto alostérico donde el inhibidor se une a otro sitio que no es el sitio activo de la enzima. La unión del inhibidor con el sitio alostérico cambia la conformación (es decir, la estructura terciaria o la forma tridimensional) de la enzima de modo que la afinidad del sustrato por el sitio activo se reduce.

La inhibición no competitiva es una forma de inhibición mixta donde la unión del inhibidor con la enzima reduce su actividad pero no afecta la unión con el sustrato. Como resultado, el grado de inhibición depende solamente de la concentración de inhibidor.

Enzima Reacción Km Kcat (s-1) Kcat/Km

catalizada(mM)(mol/L)

[(mol/L)-1s-1]

QuimotripsinaAc-Phe-Ala Ac-Phe+Ala

1.5x10-2 0.14 9.3

Pepsina Phe-Gly Phe+Gly 3x10-4 0.5 1.7x103

Tirosil-tRNA sintetasa

Tirosina + tRNA tirosil- tRNA

9x10-4 7.6 8.4x103

Ribonucleasa

Citidina 2’,3’ citidina 3’-Fosfato cíclico fosfato

7.9x10-3 7.9x102 1.0x105

Anhidrasa carbonica

HCO3- + H+ H2O+

CO22.6x10-2 4x105 1.5x107

Fumarasa Fumarato malato 5x10-6 8x106 1.6x108

Catalasa 25

HexoquinasaGlucosa Fructosa

0,151,5

Glutamato a- CetoglutaratoHN4

NADM

NADm

0,122,0570,0250,018MAYOR AFINIDAD EN EL KM

La importancia que pueden tener estos parámetros, en especial la Km. Algunos tipos de Leucemia (en la que los glóbulos blancos proliferan anormalmente) pueden evitarse por la administración de una enzima la Asparraginasa, que cataliza la reacción de hidrólisis de la Asn a Asp

Asn + H2O <======> Asp + NH+4

Este descubrimiento condujo a la conclusión de que la Asn presente en la sangre es un principio nutritivo para el crecimiento de los linfocitos malignos; el problema apareció cuando se utilizaron distintas fuentes de asparraginasa, descubriéndose que no todas eran eficientes. Al final se encontró la razón. Estas enzimas de diferentes fuentes (animal, vegetal o microbiana), tenían diferente Km respecto a la Asn. Como la [Asn] en la sangre es muy baja, sólo aquellas enzimas con el valor de Km muy bajo (una alta afinidad), serían capaces de provocar la hidrólisis de la Asn. Así, la enzima que presentaba menor Km resultó ser la de una bacteria (E.Coli), utilizándose para detener la enfermedad.

Es pues de vital importancia conocer estos parámetros cinéticos. En principio, podrían obtenerse a partir de la curva de Michaelis de la figura, pero existen métodos gráficos más fiables que facilitan el cálculo de la Km y la Vmax, todos ellos se hacen en base a transformaciones matemáticas de la ecuación de Michaelis y entre ellas la más utilizada es la representación de Lineweaver-Burk también conocida como dobles-inversos).

Hasta ahora lo que se sabe de la constante de Michaelis Menten Km es igual a la concentración de sustrato en la que la velocidad inicial de la reacción es la mitad de velocidad máxima. Las dimensiones de km para una reacción de un solo sustrato son moles de litro, y la constante es independiente de la concentración de la enzima.

ACTUALMENTE LA IMPORTANCIA DE LAS CONSTANTES (EJEMPLO)

http://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_Michaelis-Menten

http://es.wikipedia.org/wiki/Cin%C3%A9tica_de_Michaelis-

Menten#Constante_de_Michaelis_KM.27

www.uhu.es/03011/temario/tema_5.doc

http://es.wikipedia.org/wiki/Inhibidor_enzim%C3%A1tico

Bioquímica: la base moleculares de la estructura y función celular,2da edición, Albert Lehninger,ediciones omega s.a.

Barcelona 1982

BIBLIOGRAFIA