FACTORES Y CONDICIONES QUE INFLUYEN EN LA CINÉTICA ENZIMÁTICA

1. Temperatura

• Aumento de temperatura incrementa la energía cinética de enzimas y sustratos, elevando la frecuencia de colisiones y la probabilidad de superar la energía de activación (Peterson & Eisenthal, 2007).
• Temperatura óptima: cada enzima tiene un rango específico (generalmente 35–40 °C para enzimas humanas), donde su actividad es máxima; más allá, ocurre desnaturalización y pérdida de función.
• Equilibrio de inactivación reversible: modelos modernos explican que las enzimas pueden pasar a un estado inactivo (pero no denaturado) antes de desnaturalizarse irreversiblemente (Shrief, 2020).

2. pH

• El pH afecta grupos ionizables de la enzima y sustrato, modificando la carga, la estructura y la unión al sitio activo.
• Cada enzima tiene un pH óptimo: por ejemplo, la pepsina funciona notablemente en ambientes ácidos (≈ pH 2), mientras que otras enzimas óptimas se encuentran en pH fisiológico (≈ 7‑8) (Shrief, 2020).
• Variaciones extremas de pH pueden causar la pérdida de actividad mediante ruptura de enlaces débiles (Hassanien, 2012).

3. Concentración de sustrato y saturación

• La velocidad de reacción aumenta con la concentración de sustrato hasta un punto donde la enzima alcanza su velocidad máxima (Vₘₐₓ) y se satura (Wang, 2020).
• La relación velocidad vs. sustrato sigue la cinética de Michaelis‑Menten, caracterizada por constantes como Vₘₐₓ y Kₘ, que reflejan afinidad y eficiencia catalítica (Hassanien, 2012).

4. Concentración de enzima

• La velocidad inicial es proporcional a la concentración de enzima si el sustrato es abundante; sin embargo, bajo saturación por sustrato, la velocidad no aumentará más (Peterson & Eisenthal, 2007).

5. Iones metálicos y fuerza iónica

• Algunos iones metálicos son cofactores esenciales (ej. Zn²⁺, Mg²⁺), facilitando la catálisis; concentraciones excesivas pueden inhibir o desnaturalizar la enzima (Shrief, 2020).
• La fuerza iónica del medio influye en interacciones electrostáticas y estabilidad del sitio activo.

6. Inhibidores y regulación alostérica

• Inhibidores competitivos compiten con el sustrato en el sitio activo, afectando la afinidad (Aumento de Kₘ) (Wang, 2020).
• Inhibidores no competitivos se unen a otros sitios, reduciendo Vₘₐₓ sin cambiar Kₘ (Wang, 2020).
• Regulación alostérica: enzimas oligoméricas modulan su actividad mediante moléculas que interactúan con sitios distintos al activo, adaptando la actividad según necesidades celulares (Hassanien, 2012).

7. Agitación, dilución y medio físico

• La agitación y dilución afectan la dispersión de enzimas y sustratos aumentando la frecuencia de colisiones; sin embargo, exceso de dilución reduce la tasa al disminuir concentraciones efectivas.
• La temperatura, el pH, la agitación y la concentración deben controlarse cuidadosamente para obtener medidas cinéticas fiables (Peterson & Eisenthal, 2007).

Relevancia Biomédica

El control de estos factores cinéticos es crucial en enzimología clínica:

• Temperatura y pH optimizados durante diagnósticos enzimáticos aseguran precisión en la actividad medida.
• Identificación de inhibidores enzimáticos es esencial para el desarrollo de fármacos (ej. inhibidores de proteasas virales).
• Desviaciones en Kₘ o Vₘₐₓ, debido a mutaciones o patología (ej. deficiencia de enzimas lisosomales), implican diagnóstico y elección de tratamiento.
• Regulación alostérica es clave en terapias metabólicas, promoviendo o inhibiendo rutas específicas.

Referencias

Peterson, M. E., & Eisenthal, R. (2007). The dependence of enzyme activity on temperature describes models de equilibrio reversibles. Biochemical Journal, PMCID: PMC1798444.

Shrief, E. F. H. (2020). Factors affecting enzyme activity. DOI:10.13140/RG.2.2.27359.48800 researchgate.net.

Wang, Y., et al. (2020). Enzyme kinetics by isothermal titration calorimetry. Frontiers in Molecular Biosciences, 7, 583826. doi:10.3389/fmolb.2020.583826 frontiersin.org.

Hassanien, Mohamed. (2012). Factors affecting Enzyme- Catalyzed Reactions. 10.13140/RG.2.2.36798.64328