FQ-Engel

19.4 Catálisis 497
FIGURA 19.7
Determinación de K m
para la
hidratación de CO 2
catalizada por
carbónico anhidrasa. La concentración
de substrato al que la velocidad de
reacción es igual a la mitad de la
velocidad máxima es igual a K m
.
Velocidad(Ms −1 )
0.0003
Velocidad máx
0.00015
Velocidad máx
1 2
10 20
0
[CO 2 ] (mM)
19.4.4 Inhibición competitiva en catálisis enzimática
La actividad de una enzima se puede ver afectada por la introducción de especies que estructuralmente
se parecen al substrato y que pueden ocupar el sitio activo de la enzima; sin
embargo, una vez enlazada al sitio activo las moléculas no son reactivas. Tales moléculas
se denominan inhibidores competitivos. El substrato fosforado ligado a la fosfolipasa A 2
de la Figura 19.5 es un ejemplo de un inhibidor competitivo. La inhibición competitiva se
puede describir usando el siguiente mecanismo:
1
E+ S←⎯⎯
⎯→
ES
k
k−
1
(19.58)
ES ⎯⎯ →E + P
3
E+ I←⎯⎯
⎯→
EI
(19.59)
(19.60)
En este mecanismo, I es el inhibidor, EI es el complejo enzima-inhibidor, y las otras especies
son idénticas a las empleadas en el esquema cinético estándar de la Ecuación (19.53).
¿Cómo difiere la velocidad de reacción de la del caso no inhibido discutido anteriormente?
Para responder a esta cuestión, primero definimos la concentración de enzima inicial:
[ E] 0 = [ E] + [ EI] + [ ES]
(19.61)
A continuación, suponiendo que k 1
, k −1
, k 3
y k −3
>> k 2
la aproximación de preequilibrio se
aplica usando las Ecuaciones (19.58) y (19.60) dando lugar a
[ E][ S]
Ks
= ≈Km
(19.62)
[ ES]
K i
= [ E ][ I ]
(19.63)
[ EI]
En la Ecuación (19.62), la constante de equilibrio que describe la enzima y el substrato es
equivalente a K m
cuando k −1
>> k 2
. Con estas relaciones, la Ecuación (19.61) se puede escribir
como
k−
3
[ ES]
[ E][ I]
[ E]
0 = Km
[ ES]
[ S]
+ K
+
k 2
i
Km[ ES]
[ ES]
[] I
= + ⎛ K
[ ES]
[ S]
⎝ ⎜ m ⎞
[ S]
⎠
⎟ +
K
⎛ Km
K [] I ⎞
m
= [ ES]
⎜ + + 1
⎝ [ S]
[ S]
K
⎟
⎠
k
i
i
(19.64)