¿Qué es un valor de km bajo?
En bioquímica, la cinética de Michaelis-Menten es uno de los modelos más conocidos de cinética enzimática[1][2] Debe su nombre a la bioquímica alemana Leonor Michaelis y a la médica canadiense Maud Menten[3]. El modelo adopta la forma de una ecuación que describe la velocidad de las reacciones enzimáticas, relacionando la velocidad de reacción con el sustrato[4].
En 1901, el físico-químico francés Victor Henri descubrió que las reacciones enzimáticas se iniciaban por un enlace (más generalmente, una interacción de unión) entre la enzima y el sustrato[5]. Su trabajo fue retomado por la bioquímica alemana Leonor Michaelis y la médica canadiense Maud Menten, que investigaron la cinética de un mecanismo de reacción enzimática, la invertasa, que cataliza la hidrólisis de la sacarosa en glucosa y fructosa[6]. [En 1913 propusieron un modelo matemático de la reacción[7], en la que una enzima, E, se une a un sustrato, S, para formar un complejo, ES, que a su vez libera un producto, P, regenerando la enzima original. Esto puede representarse esquemáticamente como
(constante de velocidad catalítica) denotan las constantes de velocidad,[8] las flechas dobles entre S (sustrato) y ES (complejo enzima-sustrato) representan el hecho de que la unión enzima-sustrato es un proceso reversible, y la flecha única hacia delante representa la formación de P (producto).
Km altos vs km bajos
La ecuación de Michaelis-Menten surge de la ecuación general para una reacción enzimática: E + S ↔ ES ↔ E + P, donde E es la enzima, S es el sustrato, ES es el complejo enzima-sustrato y P es el producto. Así, la enzima se combina con el sustrato para formar el complejo ES, que a su vez se convierte en producto conservando la enzima. La velocidad de la reacción directa de E + S a ES puede denominarse k1, y la de la reacción inversa, k-1. Del mismo modo, para la reacción del complejo ES a E y P, la velocidad de reacción directa es k2, y la inversa es k-2. Por lo tanto, el complejo ES puede disolverse de nuevo en la enzima y el sustrato, o moverse hacia delante para formar el producto.
Km es la constante de Michaelis-Menten que muestra la concentración del sustrato cuando la velocidad de reacción es igual a la mitad de la velocidad máxima de la reacción. También puede considerarse como una medida de la capacidad de un sustrato para formar un complejo con una enzima determinada, lo que se conoce como afinidad de unión. Una ecuación con un valor de Km bajo indica una gran afinidad de unión, ya que la reacción se aproximará a Vmax más rápidamente. Una ecuación con una Km alta indica que la enzima no se une tan eficientemente con el sustrato, y la Vmax sólo se alcanzará si la concentración de sustrato es lo suficientemente alta como para saturar la enzima.
Qué son los km
En una descripción matemática de la acción enzimática desarrollada por Leonor Michaelis y Maud Menten en 1913, dos constantes, Vmax y Km, desempeñan un papel importante. Es importante conocer estas constantes, tanto para entender la actividad enzimática a macroescala como para comprender los efectos de los distintos tipos de inhibidores enzimáticos.
Velocidad máxima (Vmax): El aumento indefinido de la concentración de sustrato no incrementa la velocidad de una reacción catalizada por una enzima más allá de un cierto punto. Este punto se alcanza cuando hay suficientes moléculas de sustrato para llenar completamente (saturar) los sitios activos de la enzima. La velocidad máxima, o Vmax, es la velocidad de la reacción en estas condiciones. La Vmáx refleja la rapidez con la que la enzima puede catalizar la reacción. Haga clic en la imagen de la derecha para ver cómo se comparan las enzimas de Vmax alto y Vmax bajo. La Vmáx viene dada por la asíntota de la curva de velocidad cuando la concentración de sustrato se extrapola hasta el infinito. Observe que la Km permanece constante para las dos enzimas descritas aquí.
¿Por qué km bajos significa afinidad alta?
La velocidad de reacción de una enzima depende en gran medida de la temperatura, el pH, la concentración del sustrato y otros factores. Por lo tanto, una medición precisa de la reacción catalizada por una enzima es importante para el inmunoensayo enzimático. La concentración de sustrato necesaria para alcanzar la velocidad semimáxima (1/2 Vmáx) se denomina valor Km (constante de Michaelis) y se expresa en unidades de concentración de sustrato (moles por litro o M). La Km puede considerarse una medida aproximada de la afinidad de una enzima por su sustrato: cuanto menor es la Km, mayor es la afinidad. En ocasiones, no es posible utilizar las condiciones óptimas, por lo que hay que hacer concesiones en las condiciones óptimas de ensayo.