Bioquímica · Prácticas Húmedas · Bloque I

Práctica 3 — Cinética enzimática

Laboratorio virtual: explora el efecto de la concentración de sustrato sobre la velocidad de reacción, obtén Km y Vmax por dobles recíprocos, distingue los tipos de inhibición enzimática y resuelve el banco de problemas.

Duración105 min
Facultad de Medicina · UNAMDepartamento de Bioquímica

Ecuación de Michaelis-Menten

La velocidad de una reacción enzimática depende de la concentración de sustrato según v = (Vmax · [S]) / (Km + [S]). Ajusta los parámetros y observa cómo cambia la curva hiperbólica y el punto de trabajo de la enzima.

Mano colocando una celda de cuarzo en un espectrofotómetro, con celdas de color amarillo creciente
La velocidad inicial se mide siguiendo la absorbancia del producto en el tiempo.Imagen generada con IA con fines didácticos.

⚙️ Parámetros del sistema enzimático

Vmax (velocidad máxima) 100 µmol/min
10200 µmol/min
Km (constante de Michaelis) 5.0 mM
0.2 mM40 mM
[S] concentración de sustrato 5.0 mM
060 mM
Velocidad v50.0 µmol/min
% de Vmax alcanzado50.0 %
Relación [S]/Km1.0
Régimen cinéticoMixto

📈 Curva de Michaelis-Menten

v vs [S] Vmax (asíntota) Km a ½Vmax Punto actual
50.0
v = (Vmax · [S]) / (Km + [S]) en µmol/min

📋 Significado fisiológico de Km y Vmax

🔑
Km = afinidad aparente
La Km es la concentración de sustrato a la que v = ½Vmax. Un Km bajo significa alta afinidad: la enzima se satura con poco sustrato. Sus unidades son de concentración y no dependen de la cantidad de enzima.
⛰️
Vmax = capacidad máxima
La Vmax se alcanza cuando toda la enzima está saturada ([S] ≫ Km). A diferencia de Km, la Vmax sí depende de la concentración de enzima: Vmax = kcat·[E]t. El kcat (número de recambio) mide moléculas de sustrato convertidas por segundo.
🍬
Hexocinasa vs. glucocinasa
La hexocinasa (Km ≈ 0.1 mM) está saturada a la glucemia normal: captura glucosa aun en ayuno. La glucocinasa hepática (Km ≈ 10 mM) sólo trabaja rápido tras una comida, cuando la glucosa portal sube: actúa como sensor de glucosa.

Gráfica de Lineweaver-Burk (dobles recíprocos)

Al invertir la ecuación de Michaelis-Menten se obtiene una recta: 1/v = (Km/Vmax)(1/[S]) + 1/Vmax. Es la forma clásica de obtener Km y Vmax a partir de datos experimentales y de identificar el tipo de inhibición.

⚙️ Parámetros

Vmax100 µmol/min
Km5.0 mM
Pendiente (Km/Vmax)0.0500
Ordenada al origen (1/Vmax)0.0100
Abscisa al origen (−1/Km)−0.200

Datos experimentales simulados

[S] (mM)v1/[S]1/v

📉 Dobles recíprocos

Recta de regresión Puntos experimentales
Cómo se lee
La recta corta el eje 1/v en 1/Vmax y el eje 1/[S] en −1/Km. La pendiente es Km/Vmax. Al linealizar, errores pequeños en las velocidades bajas (valores grandes de 1/v) se amplifican mucho: por eso hoy se prefiere el ajuste no lineal directo a la hipérbola, aunque Lineweaver-Burk sigue siendo insuperable para ver el tipo de inhibición.

Inhibidores enzimáticos

Selecciona el tipo de inhibición y observa simultáneamente cómo se modifican la hipérbola de Michaelis-Menten y la recta de Lineweaver-Burk. La clave diagnóstica está en qué parámetro cambia: Km aparente, Vmax aparente o ambos.

⚙️ Condiciones del ensayo

[I] concentración de inhibidor0.0 mM
010 mM
Ki (constante de inhibición)2.0 mM
0.2 mM10 mM
Factor α = 1 + [I]/Ki1.00
Km aparente5.00 mM
Vmax aparente100.0
Vmax/Km (eficiencia)20.0
Sin inhibidor Con inhibidor

📉 Lineweaver-Burk comparativo

Sin inhibidor Con inhibidor
Regla diagnóstica
Competitiva: las rectas se cortan sobre el eje 1/v (misma Vmax).
No competitiva: se cortan sobre el eje 1/[S] (misma Km).
Acompetitiva: las rectas son paralelas (misma pendiente Km/Vmax).

💊 Inhibidores de importancia médica

🫀
Estatinas — competitiva
Las estatinas son análogas del HMG-CoA e inhiben de forma competitiva la HMG-CoA reductasa, enzima limitante de la síntesis de colesterol. Al competir por el sitio activo, elevan la Km aparente sin cambiar la Vmax.
💊
Aspirina y alopurinol — irreversibles
La aspirina acetila de forma covalente e irreversible un residuo de serina de la ciclooxigenasa. El alopurinol, tras convertirse en oxipurinol, inhibe la xantina oxidasa y reduce la producción de ácido úrico en la gota.
🧪
Metanol y etanol — competencia terapéutica
En la intoxicación por metanol, el etanol se administra como inhibidor competitivo de la alcohol deshidrogenasa: al tener mayor afinidad, ocupa la enzima e impide la formación de formaldehído y ácido fórmico.

Banco de problemas

Doce ejercicios de velocidad, Km, Vmax, kcat, eficiencia catalítica, inhibición y linealizaciones (Lineweaver-Burk y Eadie-Hofstee). Ingresa tu resultado, verifica y consulta el procedimiento si lo necesitas.

Autoevaluación — cinética enzimática

Seis preguntas conceptuales. Elige una respuesta: se marca de inmediato y aparece la explicación.

📊 Resultado

Bibliografía científica

Fuentes que sustentan esta práctica: cinética de Michaelis-Menten, linealización de Lineweaver-Burk, mecanismos de inhibición enzimática y su aplicación farmacológica. Los enlaces dirigen al DOI o a PubMed.

📐 Artículos originales de cinética enzimática

  • Michaelis L, Menten ML. Die Kinetik der Invertinwirkung. Biochem Z. 1913;49:333–369.clásico
  • Johnson KA, Goody RS. The original Michaelis constant: translation of the 1913 Michaelis-Menten paper. Biochemistry. 2011;50(39):8264–8269. DOItraducción
  • Briggs GE, Haldane JBS. A note on the kinetics of enzyme action. Biochem J. 1925;19(2):338–339. DOIestado estacionario
  • Lineweaver H, Burk D. The determination of enzyme dissociation constants. J Am Chem Soc. 1934;56(3):658–666. DOIdobles recíprocos

📘 Libros de texto: enzimas y catálisis

  • Nelson DL, Cox MM. Lehninger. Principios de bioquímica. 8.ª ed. Barcelona: Ediciones Omega; 2021. (Cap. 6: Enzimas.)
  • Rodwell VW, Bender DA, Botham KM, Kennelly PJ, Weil PA. Harper. Bioquímica ilustrada. 31.ª ed. México: McGraw-Hill; 2018. (Enzimas: cinética, mecanismo y regulación.)
  • Berg JM, Tymoczko JL, Gatto GJ, Stryer L. Bioquímica. 9.ª ed. Barcelona: Reverté; 2023.
  • Martínez F, Pardo JP, Riveros H. Bioquímica de Laguna y Piña. 8.ª ed. México: Editorial Manual Moderno; 2018.
  • Segel IH. Enzyme Kinetics: Behavior and Analysis of Rapid Equilibrium and Steady-State Enzyme Systems. New York: Wiley-Interscience; 1993.referencia

🍬 Isoenzimas y significado fisiológico de la Km

  • Wilson JE. Isozymes of mammalian hexokinase: structure, subcellular localization and metabolic function. J Exp Biol. 2003;206(Pt 12):2049–2057. DOI
  • Matschinsky FM. Glucokinase as glucose sensor and metabolic signal generator in pancreatic beta-cells and hepatocytes. Diabetes. 1990;39(6):647–652. DOIglucocinasa

💊 Inhibición enzimática con aplicación médica

  • Copeland RA. Evaluation of Enzyme Inhibitors in Drug Discovery. 2.ª ed. Hoboken: Wiley; 2013.
  • Endo A. The discovery and development of HMG-CoA reductase inhibitors. J Lipid Res. 1992;33(11):1569–1582. DOIestatinas
  • Vane JR. Inhibition of prostaglandin synthesis as a mechanism of action for aspirin-like drugs. Nature New Biol. 1971;231(25):232–235. DOIaspirina
  • Barceloux DG, Bond GR, Krenzelok EP, Cooper H, Vale JA. American Academy of Clinical Toxicology practice guidelines on the treatment of methanol poisoning. J Toxicol Clin Toxicol. 2002;40(4):415–446. DOImetanol/etanol

Nota docente: las referencias de libros de texto corresponden a ediciones representativas de uso corriente; verifica la edición disponible en la biblioteca. El simulador emplea la formulación de estado estacionario de Briggs y Haldane (1925); el factor α = 1 + [I]/Ki y las expresiones de Km y Vmax aparentes para las inhibiciones competitiva, no competitiva y acompetitiva siguen a Segel (1993).