Cinética Enzimática Análisis De Factores

1. Temperatura

La temperatura influye directamente en la velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas. A medida que aumenta la temperatura, también lo hace la energía cinética de las moléculas, lo cual incrementa la frecuencia de colisiones efectivas entre la enzima y el sustrato. Esto se traduce en un aumento de la velocidad de reacción hasta alcanzar una temperatura óptima. Más allá de este punto, la estructura tridimensional de la enzima puede desestabilizarse, provocando desnaturalización y pérdida de actividad catalítica. Según Babor et al. (2023), las carbohidrasas muestran variaciones térmicas notables: la celulasa pierde actividad significativamente después de 72 horas a 65 °C, mientras que la sucrasa se mantiene más estable. Este comportamiento térmico es esencial para ajustar condiciones industriales y fisiológicas según el tipo de enzima involucrada.

2. pH

El pH afecta la carga de los residuos del sitio activo y del sustrato, alterando la afinidad de unión y la eficiencia catalítica. Las enzimas muestran un rango de pH óptimo específico en el que su conformación y actividad son máximas. Fuera de ese intervalo, los cambios en la ionización de grupos funcionales pueden producir inactivación reversible o incluso irreversible. Enzimológicamente, esto se explica por la alteración del equilibrio ácido-base de residuos clave. Estudios recientes en ADN sintetasa demuestran que variaciones mínimas del pH pueden reducir la eficiencia catalítica en más del 50 % (Jung, Kim, & Kim, 2022).

3. Concentración de sustrato y enzima

La relación entre la concentración de sustrato y la velocidad de reacción se describe clásicamente mediante la ecuación de Michaelis-Menten. A bajas concentraciones de sustrato, la velocidad aumenta casi linealmente. Sin embargo, una vez que la enzima se satura, la velocidad se estabiliza en una meseta denominada velocidad máxima (Vmax). La constante Km es una medida de la afinidad de la enzima por el sustrato: un valor bajo indica alta afinidad. Por otro lado, al aumentar la concentración de la enzima (si hay suficiente sustrato), también se incrementa la velocidad, pues hay más sitios activos disponibles.

4. Inhibidores

Los inhibidores reducen la actividad enzimática mediante distintos mecanismos:

• Inhibidores competitivos: se unen al sitio activo y compiten con el sustrato. Aumentan Km, pero no afectan Vmax.

• Inhibidores no competitivos: se unen a un sitio alostérico, reduciendo Vmax sin cambiar Km.

• Inhibidores irreversibles: modifican covalentemente a la enzima, inactivándola permanentemente.

Estos mecanismos son utilizados en el diseño de fármacos, como antibióticos, antineoplásicos y reguladores metabólicos.

5. Cofactores y coenzimas

Algunas enzimas requieren moléculas auxiliares para realizar su función catalítica:

• Cofactores inorgánicos: como Mg²⁺, Zn²⁺ o Fe²⁺, estabilizan la estructura del sitio activo o participan directamente en la catálisis. Ejemplo: la ARN polimerasa depende de Mg²⁺ para catalizar la síntesis de ARN.

• Coenzimas: son moléculas orgánicas derivadas de vitaminas (ej. NAD⁺, FAD) que actúan como portadores temporales de electrones, protones o grupos funcionales.

La ausencia de estas moléculas puede reducir o inhibir completamente la actividad enzimática, lo que puede tener consecuencias fisiológicas importantes.

6. Regulación alostérica y modificaciones covalentes

Las enzimas alostéricas presentan uno o más sitios de regulación que, al unirse con moduladores (activadores o inhibidores), inducen cambios conformacionales que alteran su actividad. Esta regulación es vital para adaptar la actividad enzimática a las necesidades metabólicas de la célula en tiempo real. Según Coquille et al. (2025), la evolución ha favorecido este tipo de mecanismos especialmente en superfamilias como las deshidrogenasas. Por otro lado, las modificaciones postraduccionales como la fosforilación, acetilación o ubiquitinación permiten regular rápida y reversiblemente la actividad de las enzimas según estímulos hormonales o ambientales.

Referencias

• Babor, M., Greenblatt, H. M., Edelman, M., & Sobolev, V. (2023). On optimization of enzymatic processes: Temperature effects on activity of Aspergillus niger carbohydrases. Carbohydrate Polymers, 303, 120211. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.120211

• Jung, J., Kim, S. Y., & Kim, S. K. (2022). Single-molecule study of temperature, pH effects on 10–23 deoxyribozyme kinetics. RSC Advances, 12(29), 14883–14887. https://doi.org/10.1039/D2RA02131E

• Coquille, S., Simões Pereira, C., Roche, J., Santoni, G., et al. (2025). Allostery and evolution in MalDH/LDH superfamily. Molecular Biology and Evolution, 42(1), msae265. https://doi.org/10.1093/molbev/msae265

• PASSer Consortium. (2024). Emerging computational tools for allosteric discovery. Computational Biology Methods, 15, 98–112. https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2024/CB/D4CB00282B