Concentración del sustrato
Velocidad máxima de la reacción
Concentración de sustrato a la que v = Vmax/2
Concentración total de enzima (opcional)
35.71
µmol/(L·min)71.43
%Es el modelo que describe qué tan rápido trabaja una enzima. Una enzima (E) primero se une a su sustrato (S) formando un complejo enzima-sustrato (ES), y luego lo transforma en producto (P), quedando libre para repetir el ciclo:
La idea clave es que la enzima se puede saturar: si hay muy poco sustrato, la velocidad crece casi proporcionalmente; pero cuando todos los sitios activos están ocupados, agregar más sustrato ya no acelera nada y la velocidad se estanca en un techo, Vmáx.
El modelo lo propusieron Michaelis & Menten (1913) y lo generalizaron Briggs & Haldane (1925) con la aproximación de estado estacionario: tras un instante inicial, [ES] se mantiene casi constante. Sigue siendo la base de la enzimología moderna.
Solo hay dos protagonistas. Vmáx es la velocidad máxima (con la enzima saturada). Km (constante de Michaelis) es la concentración de sustrato a la que la enzima va a la mitad de su velocidad máxima; funciona como una medida inversa de afinidad: Km chico → mucha afinidad.
Conviene pensarla en tres regímenes:
Un inhibidor es una molécula que frena la enzima. En la inhibición reversible, lo que importa es a qué se une: a la enzima libre (E), al complejo ES, o a ambos. Los cuatro tipos clásicos caben en una sola ecuación con dos factores:
Inhibidor unido a la enzima libre. Afecta el término Km.
Inhibidor unido al complejo ES. Afecta el término [S].
Ki y Ki′ son las constantes de inhibición (cuanto menores, más potente el inhibidor). Sin inhibidor, α = α′ = 1 y se recupera la ecuación original. Cada tipo deja una huella distinta en los parámetros aparentes:
| Tipo | Se une a | Vmáx,ap | Km,ap | Lineweaver-Burk |
|---|---|---|---|---|
| Competitiva | enzima libre (E) | = | ↑ sube | pivotan en el eje Y |
| Acompetitiva | complejo ES | ↓ baja | ↓ baja | rectas paralelas |
| No competitiva | E y ES por igual | ↓ baja | = | pivotan en el eje X |
| Mixta | E y ES (distinto) | ↓ baja | ↑ o ↓ | se cruzan fuera de los ejes |
La no competitiva es el caso particular de la mixta con Ki = Ki′ (α = α′). El cociente kcat/Km solo cambia con α (la componente competitiva).
La ecuación describe muy bien la velocidad inicial, pero descansa sobre varias suposiciones:
Cuántas moléculas de sustrato convierte cada sitio activo por segundo con la enzima saturada. Es la velocidad intrínseca del paso catalítico; por eso necesitás ingresar la concentración de enzima [ET] para calcularlo.
La constante de especificidad combina afinidad y catálisis: mide qué tan buena es la enzima a [S] bajas. Tiene un techo físico, el límite de difusión en agua (~10⁸–10⁹ M⁻¹s⁻¹): no se puede catalizar más rápido de lo que sustrato y enzima se encuentran. Enzimas como la anhidrasa carbónica rozan ese límite — la llamada perfección catalítica.
Tomando recíprocos, la hipérbola se vuelve una recta: la ordenada al origen es 1/Vmáx, el corte con el eje X es −1/Km y la pendiente es Km/Vmáx. Su gran utilidad es diagnosticar inhibición de un vistazo: según cómo se muevan las rectas (pivote en Y, pivote en X o paralelas) sabés de qué tipo se trata.
Hoy se prefiere la regresión no lineal para estimar parámetros, porque la linealización amplifica el error a [S] bajas (Srinivasan, 2022).
| Enzima | Km | kcat (s⁻¹) | kcat/Km |
|---|---|---|---|
| Anhidrasa carbónica | 12 mM | 1×10⁶ | 8×10⁷ |
| Catalasa | 25 mM | 1×10⁷ | 4×10⁸ |
| Acetilcolinesterasa | 95 µM | 1.4×10⁴ | 1.5×10⁸ |
| Fumarasa | 5 µM | 800 | 1.6×10⁸ |
Valores típicos de Berg, Tymoczko & Stryer, Biochemistry (8.ª ed.). Todas se acercan al límite de difusión (perfección catalítica).