Seminario de CinÃtica EnzimÃtica 2023 FyB 2

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QUÍMICA BIOLÓGICA
SEMINARIO 
CINÉTICA ENZIMÁTICA
BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA
1) Nelson DL y Cox MM, “Lehninger, Principios de Bioquímica”; Ed. Omega SA, 7º edición (2018). 
2) Berg JM, Tymoczko JL y Stryer L, “Bioquímica”; Ed. Reverté, 6º edición (2008).
Las enzimas son esenciales para la vida. 
La catálisis es esencial para que muchas reacciones bioquímicas de importancia crucial se produzcan en 
condiciones fisiológicas a velocidades útiles. Ej: bacterias se multiplican en minutos, las células nerviosas 
deben responder a un estímulo de forma instantánea, etc. 
En condiciones biológicas, las reacciones no catalizadas tienden a ser lentas, porque la mayoría de las
biomoléculas son muy estables en las condiciones de pH neutro, temperatura suave y ambiente acuoso
presente en el interior celular. Una enzima proporciona un ambiente específico dentro del cual una
reacción determinada puede transcurrir a una velocidad suficiente para permitir el mantenimiento y
crecimiento celular.
En una célula hay innumerables reacciones posibles entre las moléculas. La catálisis específica permite 
canalizar las sustancias hacia rutas que sean útiles en vez de hacia reacciones colaterales innecesarias. 
Además, la eficacia de una enzima puede ser controlada de manera de modular la producción de distintas 
sustancias en respuesta a las necesidades de la célula y el organismo.
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Catalizadores biológicos
ENZIMAS
• aumentan la velocidad de reacciones que 
son termodinámicamente favorables
• se regeneran después de la reacción
• catalizan la reacción en ambos sentidos 
sin modificar el equilibrio 
Características
• alto poder catalítico (aumento de velocidad 
de 5 a 17 órdenes de magnitud)
• elevada especificidad 
• posible modulación de su actividad
• la mayoría son proteínas 
 (excepción: las ribozimas: ARN catalítico)
Sitio activo
Sustrato
Complejo enzima-sustrato
Enzima
Las enzimas son “catalizadores biológicos” que gobiernan todos los procesos metabólicos.
Características particulares de las enzimas como catalizadores (en comparación con los catalizadores 
químicos):
- Tienen un poder catalítico en general muy superior al de los catalizadores químicos
- Poseen un elevado grado de especificidad respecto a sus sustratos, catalizan reacciones químicas 
específicas (especificidad de sustrato y de reacción)
- Son activas en soluciones acuosas en condiciones muy suaves de pH y temperatura
- Su actividad puede ser modulada de diversas maneras: pueden unirse a sustancias que las activen o 
inhiban (moduladores alostéricos, inhibición por producto, etc.), la célula según sus necesidades puede 
regular los niveles de expresión de una enzima, puede regularse su actividad por modificaciones químicas 
mediadas por otras enzimas (ej: fosforilaciones/desfosforilaciones, cortes proteolíticos, etc.).
Al ser proteínas, su actividad catalítica depende de la integridad de su conformación proteica nativa.
La sustancia sobre la que actúa una enzima se denomina sustrato (S). En la figura se muestra la unión de 
una molécula de S al sitio activo. Las enzimas no poseen estructuras rígidas, nótese en el ejemplo de la 
diapositiva cómo sufre un cambio conformacional al unirse el sustrato, de manera que pasa de una 
conformación “abierta” a una “cerrada” (ajuste inducido). 
Una reacción catalizada enzimáticamente tiene lugar en una hendidura o “bolsillo” de la enzima
denominada sitio activo. La superficie del sitio activo está revestida con residuos de aminoácidos con
grupos sustituyentes que se unen al sustrato (sitio de unión) y catalizan su transformación química (sitio
catalítico). La composición química del sitio activo determina la especificidad de la enzima. Los grupos que
forman el sitio activo provienen de distintas partes de la secuencia lineal de aminoácidos y constituyen
una porción relativamente pequeña frente a la estructura total de la enzima. Los aminoácidos extra sirven
como andamiaje para crear el centro activo tridimensional, y también forman centros reguladores,
centros de interacción con otras proteínas o conductos para atraer a los sustratos al centro activo. El sitio
activo reconoce, confina y orienta al sustrato en una dirección particular.
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Aplicaciones
Las enzimas poseen múltiples aplicaciones y son de interés en diversos campos. Dado que muchas 
patologías están asociadas a defectos en el funcionamiento de enzimas, ciertas enzimas se utilizan como 
medicamentos (biofarmacéuticos). Por ejemplo, se administran enzimas para el tratamiento de algunas 
enfermedades genéticas en las que una enzima no se expresa correctamente y no puede cumplir su 
función biológica en el organismo. En la insuficiencia pancreática exócrina se administran enzimas de 
forma oral para ayudar al proceso de digestión. Un uso terapéutico muy importante es la administración 
de enzimas fibrinolíticas para el tratamiento de la trombosis. Por otro lado, muchos medicamentos son 
inhibidores enzimáticos (por ejemplo la penicilina, aspirina, inhibidores de la enzima convertidora de 
angiotensina, etc.). Algunas enzimas sirven como marcadores de ciertas enfermedades y se mide su 
actividad en suero como diagnóstico y seguimiento de patologías. Muchas enzimas se utilizan como 
reactivos de laboratorio (en diagnóstico, investigación, desarrollo): ensayos de PCR, 
enzimoinmunoensayos (ELISA por ejemplo), determinaciones bioquímicas en suero, etc. Las enzimas 
también son muy utilizadas en la industria química, alimentaria, cosmética, textil, de biocombustibles, 
detergentes, y otros.
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Reacción química sencilla
S P
k1
k-1
co
n
ce
n
tr
ac
ió
n
tiempo
equilibrio
Velocidad de reacción: determinada por
S P
k1 𝑣
+
 = 𝑘1 [𝑆]
concentración de reactivos 
constante de velocidad
P S
k-1 𝑣
−
 = 𝑘−1 [𝑃]
𝑣 = 𝑘1 𝑆 − 𝑘−1[𝑃]S P
k1
k-1
Rn global
Rn inversa
Rn directa
Cinética química
𝐾𝑒𝑞 =
[𝑃]𝑒𝑞
[𝑆]𝑒𝑞
 =
𝑘1
𝑘−1
𝑣 =
𝑑[𝑃]
𝑑𝑡
= −
𝑑[𝑆]
𝑑𝑡
S
P
Para comprender cómo funcionan las enzimas, primero se repasarán conceptos básicos de cinética 
química y de termodinámica. 
SÍNTESIS DE CONCEPTOS BÁSICOS DE CINÉTICA QUÍMICA. 
Para reacciones catalizadas por enzimas, el reactivo suele denominarse sustrato. Aquí estamos 
discutiendo en una primera instancia una reacción química NO catalizada, pero para simplificar 
denominaremos a los reactivos sustrato porque luego comenzaremos a hablar de catálisis enzimática. 
Entonces, discutiremos una reacción química sencilla NO catalizada por una enzima donde S se 
transforma en P en un solo paso. Experimentalmente, al agregar S a un tubo de ensayo y medir la 
concentración de S ([S]) y la concentración de P ([P]) en el tiempo, observaremos que [S] disminuye en 
tanto [P] aumenta. Se puede seguir el avance de la reacción registrando los cambios que ocurren en la 
concentración de S o P en el tiempo. La pendiente de la tangente a la curva en cada punto es la velocidad 
de la reacción (v), definida como la velocidad de aparición de P o de desaparición de S, es decir, como los 
cambios en la concentración de P o de S en el tiempo. La velocidad global (o neta) de reacción puede 
desglosarse en la velocidad de transformación de S a P (reacción directa) y la transformación de P a S 
(reacción inversa). Cada una de estas, por su parte, va a estar determinada por la concentración del 
reactante, S o P, y una constante de velocidad. 
k1 es la constante de velocidad de primer orden para la reacción directa mientras que k-1 es la contante de 
velocidad de primer orden para la reacción inversa. Las reacciones químicas evolucionan hacia un 
equilibrio dinámico, en el cual reactivos y productos están presentes y coexisten en concentraciones 
definidas. En el equilibrio, las velocidades de las reacciones unidireccionales directa e inversa se igualan, 
con lo cual la velocidad global (o velocidad neta, velocidad de la reacción bidireccional) es cero. Es decir, la 
velocidad de la reacción directa es igual a la de la reacción inversa: 
v+= k1 . [S]eq = v-= k-1 . [P]eqLa concentración de productos y reactivos en el equilibrio definen la constante de equilibrio y, para esta 
reacción sencilla planteada, la Keq se puede expresar como: Keq= [P]eq / [S]eq = k1 / k-1 
La velocidad se expresa en unidades de concentración/tiempo (ej: mM/min). También se puede ver 
expresada en cantidad por unidad de tiempo (ej: micromoles/min), para comparar velocidades expresadas 
de esta última manera es necesario que se haya utilizado el mismo volumen de reacción. 
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En la práctica: 
a tiempos de reacción cortos la aparición de producto es lineal en el tiempo → 
la velocidad (pendiente) permanece constante durante un tiempo
Velocidad inicial (Vi): velocidad a tiempo tendiendo a cero
Pendiente de la tangente a la curva de [P] = f(tpo) que pasa por el origen 
[P]
tiempo
equilibrio
vt=X depende de [S]t=X y [P]t=X 
[P]t=X → 0
[S]t=X → [S]t=0 
A tiempos de reacción cortos:
S P
k1
k-1
La reducción de la velocidad a medida que transcurre el tiempo de reacción se evidencia por la 
disminución progresiva de la pendiente de la tangente a la curva en cada punto. Las causas para la 
disminución de la velocidad global de la reacción son:
1- disminuye la concentración del reactivo S a lo largo del tiempo (disminuye la velocidad de la reacción 
directa)
2- aumenta la concentración del producto P con el tiempo (aumenta la velocidad de la reacción inversa).
A tiempos cortos, la velocidad se mantiene constante (d[P]/dt es constante). Entonces, en la práctica, la 
velocidad a tiempos cortos se puede calcular como ∆[P]/∆t o -∆[S]/∆t siempre que la aparición de P sea 
lineal en el tiempo durante la determinación del ensayo. Luego, la velocidad de la reacción va 
disminuyendo hasta llegar a un valor de velocidad igual a cero, que implica que la reacción ha llegado al 
equilibrio, donde la velocidad de generación de P es igual a la velocidad de regeneración de S.
A la velocidad que es constante en la primera parte de la reacción se la denomina velocidad inicial (Vi) o 
velocidad a tiempo tendiendo a cero, que es la pendiente de la tangente a la curva de [P] = f(tpo) que pasa 
por el origen. En la práctica la pendiente se mantiene constante (Vi) durante un cierto tiempo para 
después disminuir. Esta curva puede ser descrita por funciones exponenciales que no desarrollaremos en 
este curso.
La velocidad a cada instante depende de la concentración de S remanente en ese tiempo. Como la [S] va 
cambiando durante el transcurso de la reacción, y por lo tanto es difícil conocerla, una aproximación 
simplificadora de los experimentos cinéticos es trabajar en condiciones de Vi. En estas condiciones, hay 
muy poco S transformado en P, y por lo tanto la concentración de S a un tiempo dado ([S]t=x) es 
prácticamente igual a la inicial, a tiempo cero ([S]t=0). De esta manera, se puede relacionar la velocidad con 
la [S] inicial (que es conocida porque es lo que decidimos agregar al medio de reacción) si se trabaja en 
condiciones de Vi.
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Vi
[S]
A tiempos cortos
[P] → 0
[S]t=X → [S]t=0
S P
k1
k-1
Variación de la velocidad inicial en función de la concentración de reactante 
para una reacción química no catalizada por una enzima
Aumento de forma lineal 
(para soluciones diluidas)
Dependencia de la velocidad inicial (Vi) con la concentración de reactante (S) para una reacción química 
NO catalizada por una enzima.
Si se realiza un ensayo experimental en el cual se determina la velocidad inicial para diferentes 
concentraciones del reactivo S, se observa que la dependencia de Vi con la [S] es lineal. Por supuesto, esto 
es así para soluciones de S diluidas; dependiendo de cada sistema y condiciones experimentales, a partir 
de cierto valor de concentración de S se dejará de observar esta relación lineal por diversos factores 
(como aumento de la viscosidad del medio o precipitación de S).
Como ya se mencionó, para la reacción sencilla que venimos discutiendo (1 molécula de S se transforma 
en 1 molécula de P en un único paso reversible), se puede plantear la ecuación de velocidad global de la 
reacción, como se observa en la diapositiva, como la velocidad de aparición de P (reacción directa) menos 
la velocidad de regeneración de S (reacción inversa).
Pero, si la velocidad que se determina es la inicial (a tiempos cortos de reacción, la velocidad se mantiene 
constante), se puede asumir que la concentración de P generado es tan baja que tiende a cero, y entonces 
la concentración de S remanente es similar a la inicial.
En ese caso, se puede despreciar la velocidad de la reacción inversa (porque [P] tiende a cero). Entonces, 
se puede describir la dependencia de Vi con la concentración de S a partir de la ecuación Vi=k1.[S] (en este 
caso, k1 sería la pendiente del gráfico).
Esta concentración de S corresponde entonces a la inicial, a tiempo cero. No lo indicamos en todas las 
ecuaciones para simplificar pero cuando nos referimos a Vi, la concentración de S sería la inicial: [S]t=x 
≈[S]t=0.
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S P
k1
k-1
La dirección en que ocurre una reacción depende de la Keq y de las concentraciones relativas de 
reactantes.
La velocidad de la reacción depende de las concentraciones de reactantes y de las contantes de velocidad.
Para profundizar estos conceptos y contestar qué determina la magnitud de la constante de velocidad, 
repasaremos ciertos conceptos de termodinámica. 
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Diagrama de coordenadas de una reacción química sencilla
S P
k1
k-1
∆G°’: variación de energía libre 
estándar bioquímica
∆G‡: energía de activación
Termodinámica
SÍNTESIS DE CONCEPTOS BÁSICOS DE TERMODINÁMICA. 
La energía en los sistemas biológicos se describe en función de la energía libre de Gibbs (G). En el 
diagrama de coordenadas se representa la energía libre del sistema frente al progreso de la reacción. El 
punto de partida de la reacción, tanto de la directa como de la inversa, se denomina estado basal, que es 
la contribución de energía libre del sistema de una molécula promedio (S o P) bajo un conjunto de 
condiciones dadas. 
A medida que los reactivos comienzan a sufrir la reacción química, la energía del sistema aumenta hasta 
un máximo (denominado estado de transición). Luego el sistema sigue avanzando hasta alcanzar un 
mínimo de energía libre en los productos.
En el diagrama se indica el cambio de energía libre estándar bioquímica global en la dirección S a P, y las 
energías de activación para las reacciones directas e inversa. 
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S P
k1
k-1
∆𝐺´° = −𝑅𝑇 ln 𝐾´𝑒𝑞
El equilibrio entre S y P refleja la diferencia de energía libre de sus estados basales
𝐾𝑒𝑞 =
𝑘1
𝑘−1
=
𝑃 𝑒𝑞
𝑆 𝑒𝑞
∆𝐺°: variación de energía libre estándar
(T= 298 K, P= 1 atm, [solutos]= 1M)
A pH 7: ∆𝐺° bioquímico (∆𝐺´°) y 𝐾´𝑒𝑞
La diferencia de energía libre real del sistema (∆G) depende de la concentración 
de reactivos y productos y determina la espontaneidad de la reacción 
∆𝐺 = ∆𝐺´° + 𝑅𝑇 ln
[𝑃]
[𝑆]
∆𝐺 = 0
∆𝐺 < 0
∆𝐺 > 0
Reacción en equilibrio
Reacción espontánea
Reacción no espontánea
La variación de energía libre estándar (∆G’o) es la diferencia de energía libre entre S y P en estado basal
bajo determinadas condiciones de T, P, etc. y está relacionada con la constante de equilibrio según la
siguiente ecuación: ∆G’o= - RT ln Keq’
Si Keq es mayor a 1 (en el equilibrio [P]>[S]): ln de un número mayor a 1 da un número positivo, entonces
el ∆G’o es negativo.
Es decir, un ∆G´° negativo refleja un equilibrio favorable de reacción en el sentido S a P si se ponen ambos
en concentración inicial 1M (o igual concentración para una reacción con estequiometría 1 a 1), en
condiciones estándar.
Si Keq es menor a 1 (en el equilibrio [P]<[S]): ln de un número entre 0 y 1 da un número negativo, entonces
el ∆G’o es positivo.
El criterio de espontaneidad está dado por la variación de energía libre real (∆G), que depende de las
concentraciones de reactivos y productos.
Un ∆G negativo significa que la relación [P]/[S] es menor a la del equilibrio.
El ∆G de una reacción es independiente de la rutapor la que transcurre la reacción, solo depende de la
naturaleza y concentraciones iniciales de los reactivos y de los productos.
La dirección de una reacción reversible depende de la concentración relativa de S y P y de la Keq.
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S P
k1
k-1
La relación entre la constante de velocidad y la energía de activación es inversa y exponencial
La energía libre de activación (∆G‡) determina la velocidad de la reacción
𝑘 = 𝐴 𝑒−∆𝐺
‡
/𝑅𝑇
A: factor preexponencial o factor de frecuencia 
(indica la frecuencia de las colisiones)
T: temperatura absoluta
R: constante de los gases
La velocidad de reacción depende de la barrera energética entre S y P
Energía de activación: energía requerida para iniciar la conversión de reactante en producto.
La trayectoria entre reactivo (sustrato S) y producto (P) transcurre a través de una barrera energética que
debe ser superada para que tenga lugar la reacción. La rotura y formación de enlaces implica
generalmente y de manera previa el doblamiento o estiramiento de enlaces existentes, lo que genera un
estado de transición de mayor energía libre que reactivos o productos. El punto más alto en un diagrama
de coordenadas de reacción representa el estado de transición, punto en el que la caída hacia S o P tiene
igual probabilidad. El estado de transición representa entonces un punto en el que S se distorsionó lo
suficientemente como para que la conversión a P sea posible. El estado de transición no es una especie
química con estabilidad significativa (no es un intermediario de reacción).
La velocidad a la que S se convierte en P depende del número de moléculas que alcanzan el estado de
transición por unidad de tiempo, es decir, que poseen un mínimo de energía como para superar la barrera
energética. La diferencia entre los niveles de energía del estado basal y del estado de transición se
denomina energía de activación o ∆G‡. La velocidad de una reacción refleja la energía de activación: a >
∆G‡ < velocidad.
La teoría del estado de transición relaciona cada constante de velocidad k con la energía de activación 
según la fórmula que se indica.
Ecuación de Arrhenius (no es necesario que la sepan): dependencia de la constante de velocidad k de 
reacciones químicas a una temperatura T y la energía de activación​: 
k (T) = A e 
− ∆G‡ R T 
donde: 
k (T): constante cinética (dependiente de la temperatura)
A: factor preexponencial o factor de frecuencia (indica la frecuencia de las colisiones)
∆G‡: energía de activación expresada en J/mol
R: constante universal de los gases (8,3143 J·K-1·mol-1) 
T: temperatura absoluta (en K)
Reacción catalizada por una enzima (E)
Las enzimas proporcionan trayectorias de reacción asociadas a barreras energéticas 
de menor valor que las de las mismas reacciones sin catálisis enzimática
Las enzimas aumentan la velocidad de reacción sin modificar el equilibrio 
Reacción no catalizada
S P
k1
k-1
=
Constante de 
velocidad
𝑘 = 𝐴 𝑒−∆𝐺
‡
/𝑅𝑇
La velocidad de reacción puede aumentarse incrementando la temperatura o presión, de modo que
mayor n° de moléculas adquieran la energía suficiente para superar la barrera energética, o mediante la
disminución de la energía de activación por medio de un catalizador: la catálisis aumenta las velocidades
de reacción disminuyendo la energía de activación.
Los equilibrios de reacción dependen de la diferencia de energía libre basal del producto y del sustrato, es
decir, dependen del estado inicial y final de una reacción química. La posición y dirección de este
equilibrio no están afectadas por ningún catalizador. En presencia de una enzima, las constantes de
velocidad k1 y k-1 aumentan en igual proporción, de modo que la Keq no se modifica (la enzima cataliza la
reacción tanto directa como inversa de las reacciones reversibles). Es decir, las enzimas no pueden
cambiar la constante de equilibrio pero pueden aumentar la velocidad a la que ocurre una reacción en la
dirección dictada por la termodinámica.
Un valor negativo de ∆G’o refleja un equilibrio de reacción favorable desde un punto de vista
termodinámico en condiciones estándar, aunque esto no signifique que la reacción ocurrirá a una
velocidad elevada.
Una enzima proporciona una ruta de reacción alternativa con una energía de activación más baja, de
modo que a igual temperatura una gran proporción de las moléculas de sustrato tienen suficiente energía
térmica como para superar la barrera de activación y, en consecuencia, la velocidad de reacción aumenta
en gran medida.
Entonces, la velocidad de una reacción depende de cuán factible sea la formación del complejo activado
que caracteriza el estado de transición. Es decir, que la velocidad de una reacción depende del proceso de
la reacción química.
En el diagrama de coordenadas de reacción para una reacción catalizada por una enzima, se muestran los
complejos ES (enzima-sustrato) y EP (enzima-producto), que pueden considerarse intermediarios de
reacción, ya que tienen un tiempo de vida medio químico finito. La reacción enzimática más sencilla en la
que aparecerían dichos complejos puede escribirse de la siguiente manera: E + S ⇌ 𝐸𝑆 ⇌ 𝐸𝑃 ⇌ 𝐸 + 𝑃
Los intermediarios de reacción ocupan valles en el diagrama de coordenadas de reacción. La
interconversión de dos intermediarios secuenciales constituye un paso de reacción. Para reacciones con
varios pasos, la velocidad global estará dada por el paso o pasos cuya energía de activación sea más
elevada (paso limitante de la velocidad: punto de energía más alto en el diagrama de interconversión de S
y P).
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Sin enzima
Enzima complementaria al sustrato
Enzima complementaria al estado de transición
Las interacciones débiles entre E y S están optimizadas en el estado de transición
La enzima estabiliza al estado de transición por medio de la formación 
de múltiples enlaces
Las enzimas aceleran las reacciones mediante la facilitación de la formación del estado de transición. Al estabilizar
al estado de transición, disminuyen la energía de activación, aumentando la velocidad de reacción. La enzima
estabiliza al estado de transición por medio de la formación de enlaces entre el sustrato (S) y la enzima (E). La enzima
interacciona más fuertemente con S cuando la conformación de este es más parecida a la del estado de transición que
a la del estado basal; distorsiona la conformación inicial de S y la transforma en la del estado de transición, y se une
más fuertemente. En la figura se describe una reacción imaginaria: rotura de una vara metálica magnética. Se muestra
la reacción no catalizada (a) y catalizada por 2 enzimas distintas, una complementaria al sustrato (b) y otra al estado
de transición (c). Estas enzimas poseen imanes en su centro activo, y entonces la fuerza magnética sería la energía de
fijación. En el caso b donde E es complementaria a S, la vara se fija tan fuertemente al sitio activo que no puede
doblarse. Como E estabiliza a S, no se favorece la formación del estado de transición ni la conversión a producto. En el
caso c se muestra una enzima complementaria al estado de transición. La vara se fija a E por medio de sólo algunas
interacciones para formar el complejo ES. La vara ligada a E debe aún experimentar el aumento de energía libre
necesario para alcanzar el estado de transición. Esta energía queda nivelada por las interacciones magnéticas (energía
de fijación) que se forman entre E y S en el estado de transición. La enzima estabiliza al estado de transición por
medio de la formación de enlaces con S. Se pueden establecer interacciones covalentes transitorias entre E y S que
hacen disminuir la energía de activación al proporcionar un camino de reacción alternativo de menor energía. La
mayor parte del poder catalítico de las enzimas proviene de la energía libre emitida al formarse múltiples
interacciones débiles (puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas e iónicas) con S en el sitio activo. El
establecimiento de cada interacción débil en el complejo ES viene acompañado por la liberación de energía libre queestabiliza la interacción: energía de fijación. Las interacciones débiles están optimizadas en el estado de transición.
Los sitios activos no son en realidad complementarios al sustrato sino a los estados de transición a través de los que
pasa el sustrato al ser convertido en producto en una reacción enzimática. En el complejo ES se forman algunas
interacciones débiles pero la complementariedad total de las interacciones débiles posibles solo se da cuando S
alcanza el estado de transición. La energía libre liberada por la formación de dichas interacciones equilibra
parcialmente la energía requerida para llegar a la cima de la colina energética.
En resumen: La energía de fijación es la principal fuente de energía libre utilizada por las enzimas para disminuir la
energía de activación de las reacciones, y es la que contribuye no sólo a la catálisis sino a la especificidad. Si el sitio
activo posee grupos funcionales ordenados de forma óptima para interaccionar con un S dado en el estado de
transición, la E no podrá interaccionar tan bien con otro S.
Video
(en el campus)
A modo de repaso de conceptos básicos de Enzimas, pueden mirar el siguiente video (disponible en el 
campus):
Publicado por RCSB Protein Data Bank (PDB):
https://www.youtube.com/watch?v=yk14dOOvwMk 
Para poder ver el video con subtítulos en español, primero habilitar los subtítulos con el primer ícono en el 
margen inferior derecho del video (subtítulos), luego hacer clic en el segundo ícono del mismo lugar 
(configuración) y finalmente seleccionar el idioma deseado en el ítem subtítulos del panel desplegable.
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https://www.youtube.com/watch?v=yk14dOOvwMk
https://www.youtube.com/watch?v=wvTv8TqWC48
Cinética enzimática
Estudio de factores que afectan la velocidad de reacciones catalizadas por enzimas
➢ concentración de enzima
➢ concentración de ligandos 
➢ pH
➢ fuerza iónica
➢ temperatura
sustrato
 producto
 inhibidores
 activadores
Objetivo: deducir el mecanismo cinético de una reacción
✓ orden en el que los S se combinan con la E y los P se liberan de la misma
✓ número de pasos
✓parámetros cinéticos que describen dichas reacciones
La cinética enzimática es una rama de la cinética química que estudia los factores que afectan la velocidad 
de las reacciones que son catalizadas por una enzima (reacciones enzimáticas). Su objetivo es deducir el 
mecanismo cinético de una reacción, es decir, el orden en el cual los sustratos se combinan con la enzima 
y los productos se liberan de la misma, el número de pasos, y los parámetros (por ejemplo KM o kcat) que 
describen dichas reacciones.
Conocer el mecanismo de una reacción enzimática es esencial en muchos aspectos de la medicina 
moderna, ya que ayuda a entender las situaciones patológicas, y en el diseño de fármacos y tratamientos. 
También es importante como “control de calidad” de enzimas recombinantes, que pueden tener 
diferencias en parámetros cinéticos con respecto a las enzimas naturales.
- Orden y número de pasos: en general las reacciones involucran dos sustratos y se estudia, por ejemplo, 
cuál sustrato se une primero y en cuántos pasos mínimos son liberados los productos. No se discutirá en 
este seminario cómo se puede obtener esta información a partir de estudios de cinética enzimática.
- Parámetros cinéticos: en el seminario discutiremos los parámetros cinéticos que se determinan más 
habitualmente.
Aclaración: las enzimas pueden:
- ser mono o multiméricas.
- ser alostéricas, presentar fenómenos de cooperatividad.
- catalizar reacciones complejas en las que intervienen más de un sustrato, de un producto, y varios pasos 
de reacción.
Para el seminario desarrollaremos los conceptos de cinética enzimática simplificando al caso a enzimas 
monoméricas, con 1 sustrato, que catalizan una reacción sencilla que sigue una cinética de tipo 
Michaeliana.
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[P]
tiempo
Reacción catalizada por una E
aumento en la velocidad de reacción: 105-1017 veces
sin modificar el equilibrio de reacción
Catálisis enzimática
S P
E
El resultado de la catálisis enzimática es un aumento en la velocidad de reacción de 5 a 17 órdenes de 
magnitud.
¿Como sería la curva para la reacción no catalizada? Si se trazara en el mismo gráfico la curva para la 
reacción en ausencia de enzima, se observaría una velocidad (pendiente) mucho menor; llegaría a la 
misma posición en el equilibrio pero tardaría mucho más tiempo. Dado que la velocidad de reacción es 
órdenes de magnitud menor, debemos notar que en este gráfico sería prácticamente indetectable la 
curva de la reacción no catalizada y para visualizarla deberíamos cambiar la escala de los ejes cartesianos.
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[P]
tiempo
S P
E
La mayoría de los estudios de cinética enzimática se 
realizan mediante determinaciones de velocidad inicial 
equilibrio
𝑣 =
𝑑[𝑃]
𝑑𝑡
Ya se describió cómo varía y por qué disminuye la velocidad en el tiempo para una reacción química. ¿Qué 
pasa cuando la reacción está catalizada por una enzima?
Al igual que para las reacciones no catalizadas, la velocidad en un primer momento de reacción se 
mantiene constante y luego comienza a disminuir.
La disminución de la velocidad a medida que transcurre el tiempo de reacción se evidencia por la 
disminución progresiva de la pendiente de la tangente a la curva en cada punto. Existen diversas causas 
para esta disminución:
Casos generales:
1- Menor grado de ocupación de la enzima por el sustrato. A medida que el sustrato se consume hay 
menor probabilidad de que una molécula de enzima se encuentre con una de sustrato para formar 
producto.
2- Mayor [P] que aumenta la ocupación de la enzima por el producto, y aumenta la velocidad de la 
reacción inversa.
Casos particulares:
3- el producto inhibe a la enzima (para pensar: ¿qué distingue esto del caso 2?).
4- posible desnaturalización de la enzima por cambio de pH o temperatura durante el transcurso de la 
reacción.
La concentración de sustrato afecta a la velocidad de una reacción enzimática. Como la [S] va cambiando 
durante el transcurso de la reacción, una aproximación simplificadora de los experimentos cinéticos es 
trabajar en condiciones de Vi. La mayor parte de los estudios de cinética enzimática se realizan en 
condiciones de Vi.
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Variación de la velocidad inicial en función de la concentración de enzima (E)
Vi
[E]
Aumento de forma lineal 
(para soluciones diluidas)
Desde principios del siglo pasado se sabe por observaciones experimentales que la Vi aumenta de forma 
lineal con la concentración de enzima.
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Variación de la velocidad inicial en función de la concentración de sustrato (S)
Vi
[S]
Reacción no catalizada por una enzima Reacción catalizada por una enzima
Vi
[S]
Vi aumenta de forma lineal con [S]
Vi
[S]
A altas [S] Vi tiende de forma 
asintótica a un valor máximo
[E]=cte
[E]=cte
Vi
[S]
Reacción catalizada 
por una enzima
Reacción sin catalizar
En el caso de una reacción no catalizada por una enzima, Vi aumenta de forma lineal con la [S].
En cambio, al representar la variación de Vi con la [S] para una reacción catalizada por una enzima, se 
pueden obtener distintos tipos de curvas según la enzima en cuestión, pero la característica es que a [S] 
muy elevadas Vi tiende asintóticamente hacia un valor límite máximo. En esa región, todas las moléculas 
de E están unidas a S y la velocidad se hace independiente de la [S] (sería cuando la [S] tiende a infinito).
En el recuadro se compara, en un mismo gráfico, cómo varía Vi con la [S] para la reacción catalizada y sin 
catalizar, para mostrar no solo que una función es lineal y la otra hiperbólica, sino la marcada diferencia de 
Vi para una misma [S] (nótese que el eje Y está “cortado”, debido a que la diferencia de velocidad es muy 
marcada).
18
• Matemáticamente se puede describir mediante la 
ecuación de una hipérbola rectangular: 
Variación de Vi en función de la [S] para una reacción catalizada por una 
enzima que sigue una cinética de “tipo Michaeliana”
➢ No todas las enzimas se comportan de estamanera
➢ Las ecuaciones que se detallan a continuación pueden aplicarse solo para reacciones 
enzimáticas que presenten este comportamiento
Curva que se obtiene para muchas 
reacciones enzimáticas al representar 
los resultados experimentales
Vi
[S]
• Primera evidencia empírica de la formación de un 
complejo ES
Para muchas enzimas, al representar cómo se modifica la Vi con la [S] se obtiene una curva como se 
muestra en la figura. 
A bajas [S] la velocidad aumenta drásticamente con la [S] y luego el aumento se hace gradualmente más 
paulatino, hasta que a [S] muy elevadas tiende asintóticamente hacia un valor limitante máximo y la 
velocidad se hace independiente de la [S] (orden 0).
Esta curva se puede describir matemáticamente por la ecuación de una hipérbola rectangular: Vi= a [S]/(b 
+ [S]), donde a y b son constantes.
El hecho de que la reacción catalizada por una enzima presente una velocidad máxima sugiere la 
formación de un complejo ES discreto.
En general, se obtiene una hipérbola rectangular para muchos procesos que involucran la interacción o 
unión de una sustancia a un número de sitios específicos pero finitos. Cuando todos los sitios disponibles 
se ocupan, se llega al máximo.
Esta fue la primera evidencia experimental, aunque indirecta, de que se forman complejos entre la enzima 
y el sustrato. 
Luego se comprobó esto por medio de estudios de cristalografía de rayos X (se obtienen imágenes de alta 
resolución de S unidos al centro activo de la E) y por medio del estudio de las características 
espectroscópicas de muchas E y S, que cambian al formarse el complejo ES (espectroscopía de 
fluorescencia, RMN, etc.).
Se suele denominar cinética de tipo Michaeliana en honor a los primeros que dedujeron una ecuación que 
describe este comportamiento. 
19
Esquema mínimo de una reacción sencilla catalizada por una enzima
Vi
[S]
Briggs y Haldane 
(1925)
𝑣𝑖 =
𝑘2[𝐸]𝑡 [𝑆]
𝐾𝑆 + [𝑆]
Michaelis y Menten 
(1913) 
𝑣𝑖 =
𝑘2[𝐸]𝑡 [𝑆]
𝐾𝑀 + [𝑆]
Esquema 2
Esquema 1
La primera etapa en la catálisis enzimática es la formación de un complejo entre la enzima y el sustrato 
(ES).
Consideraremos el esquema mínimo (esquema 1) para describir una reacción catalizada por una enzima:
- Rn química: 1 molécula de S se transforma en 1 molécula de P
- 1 molécula de E se combina con 1 molécula de S para dar el complejo ES que luego se disocia en E + P 
- k1, k-1, k2, k-2: constantes de velocidad de reacciones directas o inversas
Si consideramos que la concentración de P es despreciable, que es lo que sucede cuando se cumple la 
condición de velocidad inicial, pasamos del esquema 1 al esquema 2. Según este esquema de reacción, la 
velocidad de aparición de P dependería de:
1- [S]
2- [E]
3- afinidad con que S se une a E
4- la eficacia con que una molécula de E que tiene S unido lo transforma en P
Matemáticamente la variación de Vi con la [S] ajusta a la ecuación de una hipérbola rectangular. Las 
constantes a y b describen matemáticamente la forma de la hipérbola. ¿Cuál sería el sentido físico de las 
constantes a y b?
En 1913 Michaelis y Menten propusieron un modelo sencillo que explica las características cinéticas de
muchas enzimas para las que se obtiene una hipérbola rectangular al graficar Vi vs [S], para cuyo
desarrollo se necesita un complejo específico ES intermediario en la catálisis. El modelo que propusieron
es el más sencillo de los que pueden explicar las propiedades cinéticas de muchas enzimas. Como se
muestra en el esquema de reacción, consideraron irreversible el segundo paso, y obtuvieron la ecuación 
que se muestra. Al comparar con la función empírica se ve que también describe una hipérbola 
rectangular, pero se logra darle un significado físico a las constantes a y b en la expresión matemática. 
Luego, en 1925 otros investigadores (Briggs y Haldane) partiendo de una hipótesis diferente dedujeron
una ecuación similar, que es la que actualmente conocemos como ecuación de Michaelis y Menten. Al 
observar las ecuaciones cinéticas, se puede ver que Vi varía de forma lineal con la [E] y de forma 
hiperbólica con la [S], lo esperado según observaciones experimentales como se discutió antes. A
continuación veremos cuáles fueron las hipótesis y consideraciones que se tuvieron en cuenta para cada
modelo y la deducción de las ecuaciones cinéticas.
20
2- [S] >>> [E]
[S]inicial = [S]libre + [ES] + [P] a tiempos cortos [P] → 0
 se desprecia [ES] en balance de masas de S
[S]inicial = [S]libre
[E]total = [E]libre + [ES] no se desprecia [ES] en balance de masas de E
Condiciones experimentales para la determinación de actividad enzimática y 
el análisis mediante los modelos de Michaelis-Menten y de Briggs-Haldane 
1- trabajar en condiciones de velocidad inicial (Vi)
[P] → 0 
𝑣𝑖 = 𝑘2 [𝐸𝑆]
(Esquema 1) (Eq. 1)
(Esquema 2) (Eq. 2)
A partir del esquema de reacción completo (esquema 1) se plantea la ecuación de velocidad global de la 
reacción (Eq. 1). La velocidad de formación de producto en el tiempo está dada por la velocidad de 
aparición de P a partir del complejo ES (𝑘2 [𝐸𝑆]) menos la velocidad de regeneración del complejo ES a 
partir de P y E (𝑘−2 𝐸 [𝑃]).
El modelo de reacción que plantearon Michaelis y Menten considera irreversible el segundo paso 
(esquema 2). Experimentalmente, esto puede asumirse cuando se trabaja en condiciones de Vi en las que 
la [P] formado es muy baja (tiende a cero) de manera que se desprecia la reacción inversa (𝑘−2 𝐸 [𝑃]). 
De esta manera, la velocidad inicial queda expresada como 𝑣𝑖 = 𝑘2 𝐸𝑆 (Eq. 2).
Entonces, para poder aplicar la ecuación de Michaelis y Menten se debe trabajar en condiciones de Vi. 
Otra condición experimental a considerar para aplicar la ecuación es trabajar con [E] mucho menores que 
la [S] (despreciables frente a la [S], unos tres órdenes de magnitud: si [S] mM, entonces [E] µM o nM). 
Teniendo en cuenta ambas condiciones, se puede expresar Vi en función de la [S] inicial, que es un valor 
conocido.
A continuación, veremos en detalle el desarrollo de las ecuaciones cinéticas planteadas por Michaelis y 
Menten y por Briggs y Haldane.
21
Michaelis y Menten (1913)
Equilibrio rápido
lento
Asumen que k-1 >>> k2
𝑣𝑖 =
𝑘2[𝐸]𝑡 [𝑆]
𝐾𝑆 + [𝑆]
𝑣𝑖 = 𝑘2 [𝐸𝑆]
Difícil de determinar 
experimentalmente
𝑣𝑖 =
𝑘2[𝐸]𝑡 [𝑆]𝑜
𝐾𝑆 + [𝑆]𝑜
[S]libre ≈ [S]inicial ([S]o)
𝐸 = [𝐸]𝑡 −[𝐸𝑆]
KS: constante de disociación del complejo ES (inversa de la constante de afinidad; a < KS > afinidad)
Como ya se vio, en los primeros momentos de reacción hay poco producto formado, la reacción inversa es
despreciable, entonces 𝒗𝒊 = 𝒌𝟐 [𝑬𝑺].
Dado que la [ES] no se puede medir experimentalmente con facilidad, se buscó una expresión alternativa
en función de parámetros conocidos.
Michaelis y Menten consideraron que E se combina con S formando el complejo ES en un paso reversible
rápido, y que el complejo ES se descompone en un segundo paso más lento dando E + P. Como esta
segunda reacción es más lenta limita la velocidad de la reacción, por ende la velocidad va a depender de la
velocidad de la descomposición de ES. Asumen que 𝑘−1>>>𝑘2.
Entonces, considerando que el primer paso se encuentra en equilibrio rápido, plantean la constante de
disociación del complejo ES (KS). La constante de disociación es la inversa de la constante de afinidad (a
menor KS mayor afinidad). La constante de afinidad es la Keq para la reacción de asociación de la E con el S.
A partir de la ecuación de KS (𝐾𝑠 =
𝐸 𝑆
[Ê𝑆]
) y del balance de masas para la enzima, se despeja [ES] y se
reemplaza en la ecuación de velocidad inicial (𝑣𝑖 = 𝑘2 [𝐸𝑆]).
Asumir el equilibrio rápido es una suposición incorrecta para muchos casos y no es aplicable de manera 
general, ya que E, S y ES no están realmente en equilibrio porque parte de ES se extrae de manera 
continua para producir P. Sin embargo, en determinadas circunstancias (si 𝑘−1>>>𝑘2)la aproximación es
válida.
22
Briggs y Haldane (1925) 
Estado estacionario
Asumen que [ES]=cte durante Vi
Un análisis que evita la suposición del equilibrio es el que presentaron Briggs y Haldane en 1925.
Parten del mismo esquema de reacción modelo pero, en vez de suponer un equilibrio rápido, consideran
que el sistema está en estado estacionario.
Propusieron que cuando la enzima se mezcla con un gran exceso de sustrato, existe inicialmente un
estado preestacionario, durante el cual aumenta la concentración del complejo ES. Este estado es muy
corto para observarlo fácilmente y dura microsegundos. La reacción alcanza rápidamente el estado
estacionario en el que [ES] permanece constante en el tiempo porque las velocidades de formación y de
descomposición son iguales. La Vi medida refleja el estado estacionario, aun cuando Vi se limite a los
primeros instantes de la reacción.
En el gráfico se muestra cómo se modifican en el tiempo las concentraciones de enzima libre (curva azul),
sustrato libre (curva violeta), complejo ES (curva naranja) y producto (curva verde). A tiempo cero, en el
eje Y se marca la concentración de sustrato inicial y la concentración de enzima total. Apenas inicia la
reacción, transcurre la primera fase (estado preestacionario), que en realidad es mucho más corta de lo
que se representa en el gráfico. Rápidamente la enzima y el sustrato se unen para formar el complejo ES,
de modo que en el gráfico se observa que disminuye la concentración de enzima y de sustrato libres y
aumenta la concentración de ES. A medida que aumenta [ES], empieza a aumentar [P]. Esto ocurre en
microsegundos y enseguida se alcanza el estado estacionario (marcado en gris en el gráfico), en el cual las
concentraciones de enzima libre y del complejo ES permanecen prácticamente constantes en el tiempo.
Durante este período, las curvas para S y P muestran un comportamiento lineal en el tiempo, es decir, la
velocidad de la reacción (velocidad de aparición de P o de desaparición de S) es constante y corresponde a
la velocidad inicial. Luego, se puede ver que la concentración de ES comienza a disminuir y la de E libre a
aumentar, debido a que se consumió una proporción significativa de sustrato, y la velocidad de la reacción
comienza a disminuir (ya no presentan un comportamiento lineal las curvas de P y S). Si se siguiera el
avance de la reacción por más tiempo se vería que se alcanza el equilibrio (ya no se producen cambios en
las concentraciones).
23
Briggs y Haldane 
Estado estacionario
𝑣𝑖 =
𝑘2[𝐸]𝑡 [𝑆]𝑜
𝑘−1 + 𝑘2
𝑘1
+ [𝑆]𝑜
𝑣𝑓 𝐸𝑆 = 𝑣𝑑 𝐸𝑆
[S]libre ≈ [S]inicial ([S]o)
Entonces, la deducción de la ecuación planteada por Briggs y Haldane se centra en considerar la condición
de estado estacionario.
La Vi de la reacción refleja un estado estacionario en el que la [ES] es constante, o sea, la velocidad de
formación es igual a la velocidad de descomposición de ES.
La velocidad de formación del complejo ES está dada por 𝑘1 𝐸 𝑆 .
La velocidad de descomposición del complejo ES está dada por 𝑘−1 𝐸𝑆 + 𝑘2 [𝐸𝑆].
Como se considera el estado estacionario, estas velocidades se igualan, y a partir de esta igualdad y de
considerar el balance de masas de la enzima, se despeja [ES].
Se obtiene una ecuación similar a la deducida por Michaelis y Menten pero el término KS se reemplaza por
una relación de constantes de velocidad.
El modelo del estado estacionario es el aceptado actualmente. Continúa llamándose ecuación de
Michaelis y Menten porque fueron los primeros en deducirla.
24
Solo si k-1 >>> k2 
Ks≈ KM
𝑣𝑖 =
𝑘2[𝐸]𝑡 [𝑆]𝑜
𝐾𝑀 + [𝑆]𝑜
𝐾𝑀 =
𝑘−1 + 𝑘2
𝑘1
𝑣𝑖 =
𝑘2[𝐸]𝑡 [𝑆]𝑜
𝑘−1 + 𝑘2
𝑘1
+ [𝑆]𝑜
𝑣𝑚𝑎𝑥 = 𝑘2 [𝐸]𝑡
𝑣𝑖 =
𝑣𝑚𝑎𝑥 [𝑆]𝑜
𝐾𝑀 + [𝑆]𝑜
Si [S] → ∞
 [E]t = [ES]
𝑣𝑖 = 𝑘2 [𝐸𝑆]
𝑣𝑖 = 𝑣𝑚𝑎𝑥
÷ m.a.m. por [S]
𝑣𝑖 =
𝑘2[𝐸]𝑡 
1 +
𝐾𝑀
[𝑆]𝑜
𝑣𝑖 =
𝑣𝑚𝑎𝑥 
1 +
𝐾𝑀
[𝑆]𝑜
÷ m.a.m. por [S]
La relación de constantes de velocidad en la ecuación que dedujeron Briggs y Haldane luego se definió 
como KM.
Esta es la ecuación conocida como de Michaelis y Menten, pero es la deducida por Briggs y Haldane (igual 
pero en vez de KS, KM).
La Vmax corresponde a la Vi que se obtendría para [S] infinita, cuando todos los centros activos de la
enzima estarían ocupados con S, o sea [ES]=[E]t y por ende Vmax=k2[E]t (aunque no esté siempre indicado 
con la “t”, la concentración de enzima se refiere a enzima total). 
Cuando se trabaja en condiciones de [S] muy altas (mucho mayor que la KM) se suele hablar de
“condiciones de saturación” (la enzima estaría saturada con S, no puede unir más S aunque se siga
incrementando la concentración del mismo). Es importante recalcar que Vmax corresponde a Vi para [S]
infinita.
Si se divide miembro a miembro la ecuación por [S], se obtiene otra forma de expresarla que suele ser útil
para ciertos análisis ya que [S] se encuentra solo una vez. Las 4 ecuaciones marcadas en azul que se 
muestran son simplemente distintas formas de escribir la misma ecuación, según el caso puede ser más 
útil una u otra. 
En las ecuaciones obtenidas a partir de ambos modelos la [S] se refiere a [S] libre. Sin embargo, teniendo 
en cuenta las consideraciones de trabajar en condiciones de Vi y con [S] >>> [E], la [S]libre ≈ [S] inicial. 
Entonces, es válido utilizar las ecuaciones con datos de [S] inicial, que es un valor conocido por el 
experimentador.
Por lo tanto, la ecuación cinética desarrollada permite expresar la velocidad de la reacción en función de
parámetros conocidos: la concentración de sustrato inicial y la concentración de enzima total agregadas al
medio de reacción.
Si se grafica Vi vs [S] para una [E]t fija, la ecuación describe una hipérbola rectangular donde KM es una
constante y k2 [E]t (Vmax) es la otra constante.
Si se grafica Vi vs [E]t, para una [S] fija, la ecuación describe una recta cuya pendiente sería k2 [S] /(KM +
[S]).
25
➢ [S] = ∞ Vi = Vmax
➢ [S] = KM Vi = Vmax/2
➢ [S] >>> KM Vi ≈ Vmax
Si [S] = 100 KM Vi = 0,99 Vmax
𝑣𝑖 =
𝑣𝑚𝑎𝑥 [𝑆]𝑜
𝐾𝑀 + [𝑆]𝑜
𝑣𝑖 =
𝑣𝑚𝑎𝑥 
1 +
𝐾𝑀
[𝑆]𝑜
Solo si k-1 >>> k2 
Ks≈ KM
𝐾𝑀 =
𝑘−1 + 𝑘2
𝑘1
[𝑺]
𝑣𝑚𝑎𝑥
𝑣𝑚𝑎𝑥
2
𝐾𝑀
𝑽𝒊
𝑆 + 𝐸 ⇄ 𝐸𝑆 → 𝑃 + 𝐸
𝑘1
𝑘−1
𝑘2
Como ya se discutió, Vmax corresponde a la Vi que se obtendría para [S] infinita (asíntota de la curva). En la
ecuación de la hipérbola, si [S] es infinito, KM se desprecia en el denominador, y la [S] del numerador y
denominador se simplifica, de manera que Vi = Vmax.
¿Cuál es el significado de KM?
KM es la [S] a la cual la velocidad de reacción Vi es la mitad de su valor máximo.
Como ya se describió, KM es una relación de constantes de velocidad. Para una reacción sencilla de dos
pasos como la planteada por Michaelis y Menten, KM =((k-1 + k2) / k1). Sin embargo, son más comunes los
casos en los que la reacción transcurre a través de múltiples pasos después de la formación del complejo
ES; en estas condiciones se sigue observando una cinética de tipo Michaeliana, pero ahora KM es una
función compleja de muchas constantes de velocidad (veremos un ejemplo dos diapositivas adelante).
Cuando k2 <<< k-1, KM = k-1/k1 por lo que KM = KS. Es lo que decía el modelo de Michaelis y Menten y que
fue dejado de lado porque casi nunca se cumple que k2 sea <<< k-1 (la función biológica de las enzimas es
aumentar la velocidad de una reacción, no participar en equilibrios improductivos). Sólo en esta condición
KM refleja afinidad de la enzima por el sustrato y es una medida de la estabilidad del complejo ES. Por lo
tanto, el equilibrio rápido planteado por Michaelis y Menten es un caso especial contemplado en el
modelo de Briggs y Haldane.
26
Constante catalítica (kcat)
Constante general que describe la velocidad limitante para cualquier reacción enzimática 
en condiciones de saturación
𝑣𝑖 =
𝑘𝑐𝑎𝑡[𝐸]𝑡 [𝑆]𝑜
𝐾𝑀 + [𝑆]𝑜
𝑣𝑚𝑎𝑥 = 𝑘𝑐𝑎𝑡 [𝐸]𝑡 𝑘𝑐𝑎𝑡 =
𝑣𝑚𝑎𝑥
[𝐸]𝑡
kcat
Actividad molecular: mol de S transformados por min por 
mol de enzima en condicionesde saturación
Número de recambio: mol de S transformados por min por 
mol de sitio activo en condiciones de saturación
Paso limitante
𝑆 + 𝐸 ⇄ 𝐸𝑆 → 𝑃 + 𝐸
𝑘1
𝑘−1
𝑘2
Hemos visto una reacción de 2 pasos donde k2 es la limitante de la velocidad, pero el número de pasos en
la reacción y la identidad del paso limitante de velocidad pueden variar según la reacción catalizada por la
enzima. Por ello, es más útil definir una constante de velocidad más general que denominaremos
constante catalítica (kcat) para describir la velocidad limitante de cualquier reacción enzimática en
condiciones de saturación. Si hay varios pasos en la reacción y uno de ellos es limitante, kcat es la
constante de velocidad del paso limitante. Cuando hay varios pasos parcialmente limitantes de velocidad,
kcat es una función compleja de varias constantes de velocidad que definen cada paso individual de la
reacción. Por ende, la ecuación cinética queda ahora expresada como:
Vi = kcat [E]t [S]
KM + [S]
Definición de kcat (constante de velocidad de una reacción enzimática en condiciones de saturación):
número de moléculas de S convertidas en P por unidad de tiempo por una molécula de E cuando la E está
saturada con el S. Como Vmax = kcat [E]t, se puede despejar y expresar kcat= Vmax/[E]t
La constante catalítica es una constante de velocidad de primer orden con unidades de tiempo inversas y
recibe también el nombre de actividad molecular o número de recambio.
Actividad molecular (AM) = nº moles de S transformados / min / mol de E, determinada en condiciones
de saturación.
Número de recambio (NR) = nº moles de S transformados / min / mol de centros activos, determinada en
condiciones de saturación.
El número de recambio se suele aplicar a enzimas con sitios activos idénticos y no interactuantes (distintas
subunidades de una misma proteína). Las últimas dos definiciones coinciden numéricamente si la enzima
tiene un solo centro activo.
La constante catalítica (o NR o AM) representa la velocidad máxima por mol de enzima o de sitio catalítico,
mientras que la inversa de kcat representa el tiempo que tarda la enzima en completar un ciclo catalítico
simple.
27
[𝑺]
𝑣𝑚𝑎𝑥
𝑣𝑚𝑎𝑥
2
𝐾𝑀
𝑽𝒊
𝑆 + 𝐸 ⇄ 𝐸𝑆 ⇄ 𝐸𝑃 → 𝑃 + 𝐸
𝑘1
𝑘−1
𝑘2
𝑘−2
𝑘3
Esta diapositiva es sólo a título informativo, no deben saber las ecuaciones de la derecha marcadas en 
verde. 
Se muestran dos modelos de reacción sencillos para los cuales se obtienen curvas de sustrato de tipo 
Michaeliana (pueden ser descritas por la función de una hipérbola rectangular). A partir de ellas, se 
pueden estimar los parámetros KM (concentración de sustrato a la cual se obtiene una Vi=Vmax/2) y kcat (a 
partir de Vmax y [E]). Pero, según el modelo, la definición de KM y kcat en término de las constantes de 
velocidad que las componen son diferentes.
A los fines de este curso, consideraremos sólo el modelo más sencillo de reacción, indicado en azul, que es 
el que plantearon Michaelis y Menten para desarrollar la ecuación cinética.
28
Transformación de las dobles recíprocas, dobles inversas o de Lineweaver-Burk para 
una reacción catalizada por una enzima que obedece la cinética de Michaelis-Menten
𝑣𝑖 =
𝑣𝑚𝑎𝑥 [𝑆]
𝐾𝑀 + [𝑆]
1
𝑣𝑖
=
𝐾𝑀
𝑣𝑚𝑎𝑥 [𝑆]
+
[𝑆]
𝑣𝑚𝑎𝑥 [𝑆] 1
𝑣𝑖
=
𝐾𝑀
𝑣𝑚𝑎𝑥 
1
[𝑆]
+
1
𝑣𝑚𝑎𝑥 
[𝑺]
𝑣𝑚𝑎𝑥
𝑣𝑚𝑎𝑥
2
𝐾𝑀
𝒗𝒊
𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 =
𝐾𝑀
𝑣𝑚𝑎𝑥
1
𝑣𝑚𝑎𝑥
−
1
𝐾𝑀
𝟏
[𝑺]
𝟏
𝒗𝒊
Los valores de los parámetros cinéticos KM y Vmax se pueden estimar a partir del estudio de la variación de 
Vi con la [S]. Como se observa en el gráfico de Vi = f([S]), Vmax corresponde a la asíntota a la curva. Por lo 
tanto, actualmente se realiza una regresión no lineal para estimar Vmax y KM. Antes de que estuvieran 
disponibles las computadoras este ajuste era muy dificultoso, por lo que se utilizaban transformaciones 
matemáticas para linealizar la función y poder estimar dichos parámetros por regresión lineal. Se 
propusieron varias transformaciones que permitieran linealizar la hipérbola; la más utilizada fue la 
transformación de Lineweaver-Burk o de las dobles recíprocas.
Es importante recalcar que Vmax es teórica y corresponde a [S] infinito (cuando 1/[S] = 0), por lo tanto 
experimentalmente inalcanzable. Es necesario extrapolar la curva para obtener la ordenada al origen y 
comparar con la asíntota en Vi = f([S]).
Como ya se mencionó, para estimar los parámetros cinéticos ya no es necesario utilizar transformaciones, 
sino que lo mejor es realizar el ajuste no lineal del gráfico Vi = f([S]), que permite una estimación más 
precisa de los mismos. En particular, en la transformación de las dobles recíprocas se comete gran error 
para las [S] muy bajas (inversas muy altas). La transformación de las dobles recíprocas, sin embargo, es 
muy utilizada para analizar la inhibición enzimática (se discutirá más adelante) o para evaluar si los datos 
experimentales siguen un comportamiento hiperbólico, ya que su transformación en dobles inversas 
determina una recta. También permite distinguir entre ciertos tipos de mecanismos de reacción 
enzimáticos.
29
Determinación de Vmax y KM
Parámetros característicos de una reacción enzimática que obedece 
la cinética de Michaelis Menten: KM y kcat
𝑣𝑚𝑎𝑥 = 𝑘𝑐𝑎𝑡 [𝐸]𝑡
𝑣𝑖 =
𝑣𝑚𝑎𝑥 [𝑆]
𝐾𝑀 + [𝑆]
Ajuste: regresión no lineal
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0 2 4 6 8 10
V
i 
(µ
m
o
l/
m
in
)
[S] (mM)
Vi calc
Vi exp
Entonces, ¿cómo se hace para estimar experimentalmente los parámetros cinéticos KM y kcat (que son 
característicos para un par enzima-sustrato)?
Se determina la Vi para distintas [S] y por regresión no lineal se estima Vmax y KM. Conociendo la [E]t, se 
puede calcular kcat.
En el gráfico se muestran puntos experimentales y la curva obtenida al realizar el ajuste no lineal de la 
ecuación de Michaelis y Menten a dichos puntos. Se puede ver que experimentalmente se utiliza un rango 
de [S] que no siempre permite acercarse al valor de Vmax. Recordar que Vmax es teórico ([S] tendiendo a 
infinito).
IMPORTANTE: los parámetros cinéticos KM y kcat son constantes para una E y un S dados. Estos parámetros 
permiten caracterizar una reacción enzimática que sigue una cinética de tipo “Michaeliana”. La expresión 
de cada parámetro en términos de las contantes de velocidad que lo componen (k1, k-1, k2, etc.) depende 
del número de pasos y por lo tanto del mecanismo de reacción (las expresiones KM y kcat cambian si la 
reacción en vez de ser de 2 pasos es de 3 pasos o más, como se mostró en el ejemplo de la diapositiva 28). 
KM y kcat son parámetros que se pueden obtener experimentalmente para cualquier par enzima-sustrato 
pero que por sí mismos proporcionan poca información acerca del mecanismo real de reacción (número, 
velocidad o naturaleza química de cada uno de los pasos discretos en la reacción). En casos de reacciones 
de más pasos, para conocer la expresión real de KM y kcat deben realizarse estudios de otro tipo (en 
condiciones de estado preestacionario).
Por lo tanto, el análisis del estado estacionario es un primer paso en el estudio de una reacción 
enzimática, para describir los mecanismos deben utilizarse luego otras aproximaciones. Sin embargo, la 
cinética del estado estacionario proporciona un lenguaje estándar mediante el cual se caracterizan y 
comparan las eficacias catalíticas de las enzimas.
A los fines de obtener y analizar la curva de tipo “Michaeliana”, la velocidad medida deberá corresponder 
a la velocidad inicial.
¿Cómo hacer para estar seguro de que la velocidad determinada es Vi?
30
Determinación de la actividad enzimática en condiciones de Vi
tiempo
[P
]
[P]eq
m = Vi
Tiempo hasta el que la aparición de producto (P) en el tiempo es lineal (V constante)
Intervalo de tiempo durante el cual se puede medir Vi
tiempo
p
e
n
d
ie
n
te
 (
v
)
Vi
V=0 (eq)
¿Cómo se hace en la práctica para asegurarse de que la velocidad que se determina corresponde a Vi?
- Si se mide la concentracióndel producto P a distintos tiempos, según las condiciones experimentales 
puede verse solo una recta o una curva con una primera zona lineal. La pendiente de la zona lineal es Vi.
- Si, en lugar de medir [P] durante un intervalo de tiempo, se mide [P] a un solo tiempo de reacción (t), 
para calcular Vi como ΔP/Δt=([P]t- [P]0)/(tt - t0), debemos asegurarnos que el tiempo de reacción elegido 
esté comprendido en el intervalo de linealidad, es decir dentro del tiempo en el cual se cumple la 
condición de velocidad inicial esto es, que la pendiente de la curva se mantiene constante.
31
[E] 8 nM
tiempo
[P
]
pendiente de la tangente que pasa por tiempo 0: Vi
Intervalo de linealidad
¿[E] 4 y 2 nM?
[P]eq
Lo que se discutió hasta ahora permite responder a las preguntas 1 y 2 de la Guía de Problemas y 
Discusión (página 2 de la Guía de Seminario y Trabajos Prácticos). Ahora avanzaremos con las demás 
preguntas.
Pregunta 3: 
Empezaremos analizando cómo se modifica la curva de aparición de producto en el tiempo con la 
concentración de enzima (manteniendo constante la concentración de sustrato).
Primero mostramos una curva rosa, obtenida para una [E] 8 nM. En azul se indica la información que nos 
interesa marcar en este tipo de gráficos y que los alumnos deberían indicar e interpretar en los gráficos de 
los ejercicios o exámenes.
¿Cómo cree que sería la curva obtenida para una concentración de enzima de la mitad? Se debe pensar 
primero en cómo se modificaría cada una de las partes que se indican:
- ¿Llegaría a la misma concentración de producto en el equilibrio? (¿de qué depende la [P]eq?)
- ¿La pendiente sería mayor o menor? (¿qué significado tiene la pendiente y cómo se modifica con la 
[E]?)
- ¿La duración del intervalo de linealidad sería mayor o menor?
32
[E] 2 nM
[E] 4 nM
[E] 8 nM
tiempo
[P
]
a < [E] 
▪ < Vi (pendiente)
▪ > intervalo de linealidad
▪ = [P] en el equilibrio 
Aquí se muestran comparadas las curvas simuladas para estas tres [E], en las cuales se marcan las 
pendientes de la zona lineal y el intervalo de linealidad.
Se puede ver que a < [E], < Vi (pendiente), >duración del intervalo de linealidad pero = [P]eq (consideramos
que [P]libre en el equilibrio no varía porque la [E] es despreciable frente a la de S).
Dada la expresión Keq = [P]eq / [S]eq = constante (independiente de la condición de catálisis, de la [E]), se
puede despejar que [P]eq = Keq . [S]eq.
Es decir, la concentración de producto en el equilibrio depende sólo de la Keq y de la [S]eq (esta última
depende de la concentración de sustrato inicial). Pero como las enzimas no afectan el equilibrio, la [P]eq no
se modifica con la [E].
Lo que sí se modifica es la pendiente (la velocidad). En la parte lineal, esta pendiente corresponde a la
velocidad inicial, y se modifica de forma directamente proporcional con la [E]: si disminuye la [E] a la
mitad, Vi disminuye a la mitad.
Habíamos discutido antes las causas por las cuales deja de ser lineal la curva de tiempo: disminuye la
velocidad global porque se consume sustrato (menor velocidad de la reacción directa) y aumenta la
concentración de producto (mayor velocidad de la reacción inversa). Esto al principio es despreciable y no
se refleja en un cambio detectable en la velocidad, pero a partir de cierto momento se puede detectar
que la velocidad está efectivamente disminuyendo, y se pierde la linealidad en la aparición de producto en
el tiempo.
Para una concentración de sustrato dada, al disminuir la [E] disminuye la velocidad y por lo tanto se
consume sustrato y genera producto más lentamente, de manera que el intervalo de linealidad es mayor y
se tarda más tiempo en alcanzar el equilibrio.
33
[E] 2 nM
[E] 4 nM
[E] 8 nM
tiempo
[P
]
0 2 4 6 8 10
0.00
0.05
0.10
0.15
[E] (nM)
V
i 
(µ
m
o
l/
m
in
)
𝑣𝑖 =
𝑘𝑐𝑎𝑡[𝐸]𝑡 [𝑆]
𝐾𝑀 + [𝑆]
Como ya se mencionó, la Vi se modifica de forma lineal con la [E].
Se muestra el gráfico de Vi vs [E] que se obtendría a partir de los datos de las curvas de [P] vs tiempo 
(pendientes de zona lineal).
Notar a partir de la expresión de la ecuación de la hipérbola, que si [S] es constante, Vi presenta una 
dependencia lineal con la [E], ya que kcat y KM son constantes.
34
0 2 4 6 8 10
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
[E] 8 nM
[S]
V
i
Vmax
KM
Vmax/2 ¿[E] 4 y 2 nM?
En este tipo de gráficos (Vi vs [S]) la información importante que nos interesa analizar es Vmax y KM. Los 
alumnos deben poder indicarlos correctamente en un gráfico (KM debe coincidir con [S] para Vi=Vmax/2). 
La curva rosada corresponde a un ensayo realizado con una [E] 8 nM. Se desea trazar en el mismo par de 
ejes las curvas que obtendría para [E] de 4 y 2 nM.
Pensemos primero cómo sería la curva para una [E] de la mitad (4 nM). Se debe pensar cómo se 
modificarían los valores de KM y Vmax:
- ¿Se modificaría KM por un cambio en la [E]? ¿De qué depende KM?
- ¿Se modificaría Vmax al cambiar la [E]? ¿De qué depende Vmax?
35
0 2 4 6 8 10
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
[E] 4 nM
[E] 8 nM
[S]
V
i
Vmax
KM
Vmax/2Vmax
Vmax/2
KM
¿Cómo sería la curva para una [E] de la mitad?
- KM no se modificaría porque depende del par enzima-sustrato, es un parámetro cinético característico 
de esa reacción en particular catalizada por la enzima en cuestión, es constante para una misma 
enzima y sustrato (bajo determinadas condiciones experimentales de pH, temperatura, etc.).
- Como la Vmax depende directamente de la concentración de enzima (Vmax = kcat [E]t) si la concentración
de enzima disminuye a la mitad, Vmax también lo hace.
Entonces, para trazar “a mano” (en un examen por ejemplo) la curva para la [E] 4 nM, primero deberían 
marcar el nuevo valor de la asíntota (Vmax) y marcar el punto correspondiente a una Vmax/2 a la altura de 
KM.
A continuación trazan la curva.
Si no son cuidadosos y lo hacen “a mano alzada” sin prestar atención por dónde pasa la curva, es probable 
que el punto correspondiente a una Vmax/2 no coincida con KM. Esto es un error grave, porque lo que 
reflejaría ese gráfico es que el valor de KM no es constante para el mismo para enzima-sustrato y se 
modifica con la [E].
36
0 2 4 6 8 10
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
[E] 2 nM
[E] 4 nM
[E] 8 nM
[S]
V
i
Vmax
KM
Vmax
KM
Vmax
KM
Vmax/2
Vmax/2
Vmax/2
Aquí pueden ver las curvas de sustrato para las tres concentraciones de enzima diferentes.
Se ve claramente que varía Vmax pero no KM. 
Entonces, es fundamental que en este tipo de gráficos esté bien indicada la posición de KM (que coincida 
con [S] para mitad de la Vmax), y recordar que KM no varía con la [E], como sí lo hace Vmax de forma 
directamente proporcional (si la [E] disminuye a la mitad, también lo hace Vmax).
37
0 200 400 600
0
10
20
30
tiempo (seg)
[P
] 
(m
M
)
¿[S] 5 mM y 30 mM?
0 5 10 15 20 25 30 35
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
[S] (mM)
V
i 
(µ
m
o
l/
m
in
)
[S] 15 mM
Ahora discutiremos cómo se modifica la curva de aparición de producto en el tiempo con la [S], dejando 
fija la [E]. Arriba a la derecha pueden ver una curva de Vi = fn([S]) en la que se indica con un punto del 
mismo color de la curva la concentración de sustrato utilizada.
Se muestra en azul la curva correspondiente a una [S]= 15 mM
¿Cómo sería la curva para [S] 5 y 30 mM?
Se deben volver a plantear las siguientes preguntas: 
- ¿Llegaría a la misma concentración de producto en el equilibrio? (¿de qué depende la [P]eq?)
- ¿La pendiente sería mayor o menor? (¿qué significado tiene la pendiente y cómo se modifica con la 
[S]?) Mirar el gráfico de Vi vs [S] y recordar la función que lo describe, ¿cómo es la dependencia de Vi 
con la [S] para una reacción catalizada por una enzima? ¿es lineal?) 
- ¿La duración del intervalo de linealidad sería mayor o menor?
38
0 200 400 600
0
10
20
30
[S] 15 mM
[S] 5 mM
tiempo (seg)
[P
] 
(m
M
)
0 5 10 15 20 25 30 35
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
[S] (mM)
V
i 
(µ
m
o
l/
m
in
)
La velocidad de una reacción depende de la [S]. Al disminuir[S], disminuye la Vi.
En este caso, si la [S] disminuye 3 veces, ¿la Vi disminuye también 3 veces? Verán en el gráfico de arriba a
la derecha que no, sino que disminuye menos de tres veces (no es lineal la dependencia de Vi con la [S]
para reacciones catalizadas por enzimas).
Dado que Keq = [P]eq / [S]eq → si disminuye la [S], disminuye la [P]eq, y lo hace de forma directamente
proporcional a la [S].
En el gráfico se ve que a > [S], > [P]eq, >Vi (pendiente) y >duración del intervalo de linealidad.
¿Cómo sería la curva para una [S] 30 mM? Pueden ver en el gráfico de arriba a la derecha, que 
comparando el punto de 30 mM con el de 15 mM, un aumento al doble en la concentración de sustrato 
produce un cambio pequeño en la Vi en esta parte del gráfico (recordar que la curva tiende 
asintóticamente a un valor máximo de Vi).
Entonces, en el gráfico de [P] vs tiempo, el aumento en la pendiente para la curva rosada sería muy sutil. 
Sin embargo, la concentración de producto en el equilibrio y el intervalo de linealidad siguen aumentando.
39
0 5 10 15 20 25 30 35
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
[S] (mM)
V
i 
(µ
m
o
l/
m
in
)
0 200 400 600
0
10
20
30
[S] 30 mM
[S] 15 mM
[S] 5 mM
tiempo (seg)
[P
] 
(m
M
)
En el gráfico de [P] = fn (tpo) se muestran las curvas para las tres concentraciones de sustrato.
En el gráfico de arriba a la derecha traten de identificar cuál sería el valor aproximado de KM (para ello,
recuerde la definición de KM).
Si se trabaja con [S] mucho mayores que KM, la Vi se va acercando a Vmax. Entonces, al aumentar la [S], la 
pendiente se incrementa muy poco o casi nada, pero el intervalo de linealidad y la [P] en equilibrio siguen 
aumentando.
El intervalo de linealidad aumenta con la [S] porque para la misma cantidad de enzima hay mayor [S] para
transformar, se tarda más en llegar al equilibrio. Si bien al aumentar la [S] la velocidad de reacción
aumenta, al no ser lineal la relación entre Vi y [S], un aumento de por ejemplo el doble en la [S] produce
un aumento menor del doble en la Vi, y entonces a la enzima le lleva más tiempo catalizar la conversión
de una determinada cantidad de S en P.
40
0 200 400 600
0
10
20
30
[S] 30 mM
[S] 15 mM
[S] 5 mM
tiempo (seg)
[P
] 
(m
M
)
a > [S] 
▪ > Vi (pendiente) (límite= Vmax)
▪ > intervalo de linealidad
▪ > [P] en el equilibrio 
0 5 10 15 20 25 30 35
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
[S] (mM)
V
i 
(µ
m
o
l/
m
in
)
En esta diapositiva se puede entonces ver de forma resumida lo que se discutió anteriormente. 
Es importante que comprendan cómo se puede construir la curva de Vi vs [S] a partir de las curvas para 
diferentes [S] del gráfico de [P] vs tiempo. A partir de cada curva se puede obtener el valor de Vi 
correspondiente a una [S] (sería el valor de la pendiente de la zona lineal de la curva de aparición de 
producto en el tiempo, que corresponde a la velocidad que se mantiene constante en un primer tiempo 
de la reacción, y que entonces es igual a la velocidad a tiempo cero).
En la práctica no es necesario realizar el seguimiento de la reacción de aparición de producto en el tiempo 
hasta el equilibrio si el objetivo del ensayo es determinar Vi. Se puede medir la concentración del 
producto formado a tiempos cortos de reacción para entonces determinar la Vi como la pendiente de la 
zona lineal.
41
Video
(en el campus)
Para una mejor visualización y comprensión del tema, pueden ver el video que encuentra disponible en el 
campus en la sección correspondiente a la primera semana del Módulo.
42
INHIBIDORES ENZIMÁTICOS
irreversibles
reactivos 
específicos de 
grupo
marcadores de 
afinidad o 
análogos de 
sustrato
sustratos suicidas 
o inhibidores 
basados en el 
mecanismo
reversibles
competitivos
acompetitivos
mixtos
Se clasifican según 
cómo afectan
 Vmax y KM
Los inhibidores enzimáticos son sustancias que se unen a la enzima y disminuyen su actividad. La
inhibición se manifiesta por una disminución en la velocidad de reacción. A igual [S] y [E] se obtiene menor
[P] en un determinado tiempo de reacción. Según el tipo de unión (covalente o no) se clasifican en
inhibidores reversibles o irreversibles. Los inhibidores enzimáticos pueden encontrarse en drogas,
antibióticos, conservantes, venenos, toxinas, etc.
Los inhibidores reversibles se asocian y disocian de la enzima de forma reversible. Existen distintos tipos
de inhibidores y varias clasificaciones. Las clasificaciones se basan en cómo se modifican los gráficos de Vi
vs [S] (y por consiguiente los valores de KM y Vmax obtenidos a partir de ellos) en presencia del inhibidor.
Estas modificaciones se pueden explicar por distintos mecanismos de inhibición.
Se denominará Vmax aparente a la Vmax a la que se llega en presencia del inhibidor y KM aparente a la [S]
necesaria para obtener la mitad de la Vmax en presencia del inhibidor.
Estas variaciones en los parámetros cinéticos nos dan información acerca del posible mecanismo de
inhibición en cuestión.
43
44
Inhibición competitiva
1/[S]
1/Vi
Sin inhibidor
Con Inhibidor
KM ap = KM a 
Donde 𝛼 = 1 +
[𝐼]
𝐾𝐼
[S]
Vi Sin inhibidor
𝑣𝑚𝑎𝑥
𝑣𝑚𝑎𝑥
2
𝐾𝑀 𝐾𝑀 𝑎𝑝
Con Inhibidor
1
𝑣𝑚𝑎𝑥
−
1
𝐾𝑀 𝑎𝑝
−
1
𝐾𝑀
𝐾𝑀
𝑣𝑚𝑎𝑥
𝐾𝑀 𝑎𝑝
𝑣𝑚𝑎𝑥
𝐾𝐼 =
𝐸 [𝐼]
[𝐸𝐼]
KI: constante de disociación del complejo EI (a < KI > afinidad)
En la inhibición competitiva se observa que en presencia del inhibidor (I) se puede llegar a la misma Vmax
que en ausencia del mismo. Sin embargo, se requiere una mayor [S] para obtener las mismas Vi que en
ausencia del inhibidor. Por lo tanto, Vmax no se ve alterada pero la KM en presencia del I (denominada KM
aparente) aumenta. Entonces, un inhibidor competitivo se define como un inhibidor cuya acción puede
revertirse al aumentar la [S].
Este comportamiento se puede interpretar de la siguiente manera: un inhibidor competitivo es una
sustancia que se combina con la enzima libre, formando un complejo EI, de una manera tal que previene
la unión del sustrato. Es decir, inhibidor y sustrato son “mutuamente excluyentes”, la enzima se una al S o
al inhibidor, pero no a ambos (no se forma complejo EIS). En general, esto ocurre por una competencia
real entre S e I por el mismo sitio de unión en la enzima.
En presencia del I disminuye la velocidad al reducirse la proporción de moléculas de E que quedan ligadas
a S. Esta inhibición se puede contrarrestar si se aumenta lo suficiente la [S] porque se desplaza el
equilibrio hacia la formación del complejo ES en vez de EI. Por lo tanto, se llega a la misma Vmax, pero se
necesita mayor [S] para llegar a misma Vi que sin I, y la KM aparente será mayor a la KM, porque en
presencia del inhibidor se necesita más [S] para llegar a la mitad de Vmax.
Aplicando la aproximación del estado estacionario para ES y considerando la unión del I a la E en equilibrio
se obtiene una expresión que se asemeja a la ecuación de Michaelis y Menten en la que el término KM se
multiplica por el factor (1 + [I]/KI), al que denominaremos alfa (siguiendo la nomenclatura del libro de
texto Lehninger). Como este factor es siempre mayor a 1, se obtiene que KM aparente resulta mayor a KM,
tal como se puede evidenciar en los gráficos.
KI es la constante de disociación del complejo EI, entonces, a <KI > afinidad.
Modelos de inhibición competitiva I y S son mutuamente excluyentes
Modelo clásico: 
Competencia por mismo sitio de unión 
Estructura química parecida entre I y S
Impedimento estérico
La unión del I a un sitio distinto 
produce un cambio conformacional 
que distorsiona el sitio de unión al S 
(y viceversa)
Para el caso de la inhibición competitiva haremos una distinción entre efecto y mecanismo (esto es válido 
para otros casos también pero sólo lo discutiremos aquí).
Efecto: aumentando la [S] se revierte la acción del inhibidor y se logra llegar a misma Vmax (pero mayor KM
aparente).
Mecanismo: hay varios mecanismos que pueden explicar el efecto de la inhibición competitiva. Lo que 
todos tienen en común es que I yS son mutuamente excluyentes: se une S o I, no ambos.
El más sencillo es el de la inhibición clásica. Los inhibidores competitivos clásicos suelen tener una
estructura similar a la del S y, por lo tanto, se unen al mismo sitio en la enzima (son, por ejemplo, análogos
de sustrato, sustratos alternativos de la enzima, o productos de reacción). Sin embargo, hay casos en que
un inhibidor no tiene una estructura similar a la del S y no se une al mismo sitio pero produce variaciones
en las curvas de Vi vs [S] y alteraciones en los parámetros cinéticos compatibles con un mecanismo de
inhibición competitiva, por lo que también se los clasifica como “inhibidores competitivos” pero no serían
clásicos. Por ejemplo, el inhibidor puede unirse a un sitio distinto de la E, solo cuando la E está libre, y por
impedimento estérico impide la unión del S. Alternativamente, la unión del I podría producir un cambio
conformacional que hace que la E ya no una S. Estos son sólo algunos ejemplos, pero existen otros
mecanismos que podrían explicar el efecto descrito.
45
Inhibición acompetitiva
KM ap = KM /a’ 
vmax ap = vmax /a´ 
𝐾𝐼´ =
𝐸𝑆 [𝐼]
[𝐸𝑆𝐼]
Donde
[S]
Vi Sin inhibidor
Con Inhibidor
𝑣𝑚𝑎𝑥
𝑣𝑚𝑎𝑥
2
𝑣max 𝑎𝑝
𝑣max 𝑎𝑝
2
𝐾𝑀𝐾𝑀 𝑎𝑝 1/[S]
1/Vi
Sin inhibidor
Con Inhibidor
−
1
𝐾𝑀 𝑎𝑝
−
1
𝐾𝑀
1
𝑣𝑚𝑎𝑥
1
𝑣max 𝑎𝑝
𝐾𝑀
𝑣𝑚𝑎𝑥
En la inhibición acompetitiva se observa que tanto Vmax como KM disminuyen en presencia del I, y en igual
proporción (por eso se obtienen rectas paralelas en dobles recíprocas).
El modelo más sencillo que puede explicar este efecto es el siguiente: cuando el S se une a la E, ocurre un
cambio conformacional que crea o desenmascara el sitio de unión al I. Por lo tanto, el I se une al complejo
ES, formando un complejo ESI inactivo, no se une a la E libre.
Como el I se une a la E sólo si previamente se unió el S, aunque se aumente la [S], no se puede desplazar al
inhibidor, y la Vmax aparente será menor que la Vmax, ya que se pierde enzima efectiva. También se observa
una disminución de la [S] necesaria para alcanzar la Vmax aparente, por lo tanto la KM aparente será menor
a la KM. La disminución en el valor de KM ocurre porque la reacción ES + I → ESI remueve algo de ES, hecho
que provoca que la reacción E + S →ES proceda hacia la derecha.
A partir del diagrama de reacción propuesto se realiza el análisis matemático considerando ES en estado
estacionario y la unión del inhibidor en equilibrio, y se obtiene la ecuación que se muestra. Este tipo de
inhibición produce una disminución de KM y Vmax de igual magnitud (ambas se dividen por igual factor, se
obtienen rectas paralelas en el gráfico de las dobles recíprocas).
La constante de disociación del complejo ESI se denomina KI´ y el factor (1+[I]/KI´) α´.
46
Inhibición mixta Inhibición no competitiva
Si KI = KI´ a = a´
KM aparente = KM
Inhibición no competitiva
Si KI ≠ KI´ a ≠ a´
KM aparente < o > KM según a/a´
vmax ap = vmax /a´ 
KM ap = KM a/a´ 
[S]
Vi Sin inhibidor
Con Inhibidor
𝑣𝑚𝑎𝑥
𝑣𝑚𝑎𝑥
2
𝑣max 𝑎𝑝
𝑣max 𝑎𝑝
2
𝐾𝑀
1/[S]
1/Vi
Sin inhibidor
Con Inhibidor
1
𝑣𝑚𝑎𝑥
1
𝑣max 𝑎𝑝
−
1
𝐾𝑀
𝐾𝑀
𝑣𝑚𝑎𝑥
𝐾𝑀
𝑣max 𝑎𝑝
En la inhibición mixta, el I se une tanto a la E libre como al complejo ES, formando el complejo EI o EIS. El
complejo ESI resultante es inactivo (la unión del I produce una distorsión en la E que previene el correcto
posicionamiento del centro catalítico).
Dependiendo de la constante de disociación de cada complejo (KI y KI´) se tendrán los respectivos factores
alfa (α y α´). Aunque se aumente la [S], no se puede desplazar a la E del I porque se forma EIS, y por lo
tanto se pierde enzima efectiva y la Vmax aparente será menor que Vmax. La Vmax aparente se obtiene al
dividir la Vmax por el factor α´ porque es la unión del I al complejo ES la que produce pérdida de enzima
efectiva y menor Vmax aparente, como se discutió para inhibidores acompetitivos.
La disminución en la Vmax no significa que la constante de velocidad para la ruptura del complejo ES a E + P
sea menor (no cambia kcat), sino que lo que disminuye es el nivel en el estado estacionario del complejo ES
(o lo pueden ver más fácilmente como una menor concentración de E total activa).
Cómo se modifica la [S] necesaria para alcanzar la mitad de Vmáx aparente depende de la relación entre KI y
KI´ y por lo tanto entre α y α´:
KM aparente= KM α/α´ (la unión del I a la E libre aumenta la KM, por eso se multiplica KM por α, como se vio
en la inhibición competitiva, y la unión del I a ES disminuye la KM, por eso se divide KM por α´, como se vio
en la inhibición acompetitiva).
Si KI = KI´: Caso particular de la inhibición no competitiva (un tipo de inhibición mixta):
KM aparente= KM porque α = α´
El I no afecta la unión del S a la E y viceversa. S e I se unen a la E al azar e independientemente en sitios
distintos; la unión de un ligando no afecta la constante de disociación del otro.
El efecto neto de un inhibidor de tipo mixto no competitivo es como si hubiera menor cantidad de enzima
activa presente.
Si KI ≠ KI´: entonces α ≠ α´. Según la relación α/α´, KM aparente será < o > que KM
(no mostramos los gráficos para estos casos en la diapositiva, pero los alumnos a modo de ejercicio
pueden hacerlos).
47
48
INHIBICIÓN REVERSIBLE
Inhibición competitiva Inhibición acompetitiva
Inhibición mixta
Efecto de los inhibidores reversibles sobre 
vmax aparente y KM aparente
vmax ap KM ap
Competitiva
Tipo de inhibición
Acompetitiva
Mixta
𝛼´ = 1 +
[𝐼]
𝐾𝐼´
𝛼 = 1 +
[𝐼]
𝐾𝐼
Resumiendo:
Los inhibidores reversibles se clasifican como se indica en la tabla según cómo modifican KM y Vmax. Se
muestran los modelos más sencillos que pueden dar cuenta de cada tipo de comportamiento. Es
importante entender para cada modelo por qué se observa el efecto particular, es decir, por qué se
modifican de esa manera los parámetros.
Si el I se une reversiblemente solo a E libre, puede desplazarse aumentando la [S], entonces no se
modifica la Vmax pero se necesita más [S] para llegar a una misma Vi que en ausencia del I (KM ap mayor que
KM).
Si el I se une al complejo ES, nunca puede ser desplazado por S, entonces disminuye Vmax.
Según cómo la presencia del I modifique la formación del complejo ES a partir de E y S por
desplazamiento, KM aparente puede ser mayor o menor que KM.
Al comparar las curvas de Vi vs [S] con y sin I se puede saber el tipo de inhibición (competitiva, 
acompetitiva o mixta). Para saber el mecanismo, hay que hacer otro tipo de experimentos que permitan 
dilucidar si I y S se unen a sitios distintos o no, el orden, etc. 
El factor “alfa”, depende de la [I] y de la KI. A mayor [I] > α. Este factor es siempre positivo y mayor a la
unidad. Teniendo esto en mente, es fácil recordar cómo es la fórmula de los parámetros cinéticos en
presencia del inhibidor.
Cuando un inhibidor produce una disminución en la velocidad máxima obtenida, Vmax aparente
corresponde a Vmax dividida este factor. Si el inhibidor aumenta la [S] necesaria para alcanzar la mitad de
Vmax, entonces KM aparente corresponde a KM multiplicado por el factor. Por lo tanto, Vmax aparente y KM
aparente no son constantes, sino que varían con la [I]. En presencia de inhibidores, en la ecuación cinética
se puede directamente reemplazar Vmax por Vmax aparente y KM por KM aparente.
Modifican covalentemente cadenas laterales de 
aminoácidos específicos
INHIBIDORES IRREVERSIBLES
Sustratos modificados que son transformados por 
la enzima generando un intermediario reactivo que 
modifica covalente residuos del sitio activo
✓ DIFP (diisopropilfosfofluoridato): Ser
✓ IAA (iodoacetamida): Cys
➢ Reactivos específicos de grupo 
Acetilcolinesterasa
DIFP
➢ Marcadores de afinidad o análogos de sustrato
Moléculas estructuralmente similares al sustrato que modifican 
covalentemente los residuos del centro activo
Sustrato natural de la quimotripsina Tosil-L-fenilalanin clorometil cetona (TPCK)
➢ Sustratos suicidas o inhibidores basados