La ecuación de Michaelis-Menten describe cómo la velocidad de una reacción enzimática depende de la concentración de sustrato. A bajas [S], la velocidad es proporcional a [S]; a altas [S], la enzima se satura y alcanza Vmax.
Michaelis & Menten (1913): Propusieron el modelo del complejo enzima-sustrato. Briggs y Haldane lo refinaron con el estado estacionario.
Significado de Km
- Km bajo: Alta afinidad por sustrato
- Km alto: Baja afinidad
- Independiente de [E] total
- Característico de cada par enzima-sustrato
- Aproxima Kd si kcat << k-1
Tipos de inhibición
- Competitiva: Aumenta Km aparente, Vmax intacta
- No competitiva: Disminuye Vmax, Km intacta
- Acompetitiva: Disminuye ambos proporcionalmente
- Mixta: Afecta ambos de forma desigual
Explora la cinética enzimática y comprende cómo los inhibidores alteran los parámetros.
Construcción de la curva de saturación
La velocidad sigue una hipérbola rectangular: crece linealmente a bajas [S] y se aplana a altas [S].
- Comienza con [S] = 0 y aumenta gradualmente
- Registra la velocidad inicial para cada [S]
- Identifica el punto donde v = Vmax/2 → ese [S] es Km
- Observa cómo la curva se aplana al acercarse a Vmax
- Verifica que nunca se alcanza Vmax exactamente (asíntota)
Resultado esperado: Curva hiperbólica que satura. Km marca el punto de inflexión operativo.
Inhibición competitiva
Un inhibidor competitivo compite por el sitio activo, aumentando el Km aparente sin afectar Vmax.
- Construye la curva de saturación sin inhibidor
- Añade inhibidor competitivo a concentración fija
- Observa que Vmax se mantiene igual
- Nota que Km aparente aumenta
- Aumenta [S] → el inhibidor es "desplazado"
Resultado esperado: A [S] muy alta, el sustrato vence al inhibidor y se recupera Vmax.
Inhibición no competitiva
Un inhibidor no competitivo reduce Vmax sin cambiar Km, ya que no afecta la unión del sustrato.
- Establece la curva basal sin inhibidor
- Añade inhibidor no competitivo
- Observa que Vmax disminuye
- Verifica que Km permanece igual
- Nota que aumentar [S] NO supera la inhibición
Resultado esperado: La curva se "aplasta" pero mantiene su forma relativa. El inhibidor bloquea la catálisis, no la unión.
Dónde más aparece este concepto
Farmacología
Los fármacos como estatinas, inhibidores de proteasa y AINEs actúan como inhibidores enzimáticos.
Ver Glucólisis →Funciones hiperbólicas
La ecuación es una hipérbola rectangular, similar a funciones de saturación en física y economía.
Ver Funciones →Catálisis química
La saturación del catalizador es análoga al modelo de Langmuir de adsorción en superficies.
Ver Cinética →Regulación metabólica
El Km de enzimas reguladoras determina el flujo en vías metabólicas.
Ver Ciclo de Krebs →Limitaciones de la simulación
- Estado estacionario idealizado: Asume que [ES] es constante, lo cual toma tiempo en establecerse.
- Una enzima, un sustrato: No modela enzimas alostéricas ni sustratos múltiples.
- Inhibición simple: La realidad incluye inhibición mixta, irreversible, y dependiente del tiempo.
- Condiciones ideales: No considera efectos de pH, temperatura, ni fuerzas iónicas.
Preguntas de reflexión
- ¿Por qué las enzimas con Km similar a la concentración fisiológica del sustrato son buenas reguladoras?
- ¿Cómo distinguirías experimentalmente entre inhibición competitiva y no competitiva?
- ¿Por qué la eficiencia catalítica (kcat/Km) tiene un límite superior (~10⁸-10⁹ M⁻¹s⁻¹)?
- ¿Qué tipo de inhibición usarías para diseñar un fármaco contra una enzima viral?