Principis d'enzimologia aplicada

La cinètica enzimàtica és l'estudi de la velocitat de les reaccions catalitzades pels enzims i els factors que l'afecten. La seva aplicació en l'enzimologia industrial ens ajuda a respondre preguntes com: Quina quantitat d' enzim hem d'afegir? Quin serà el temps de reacció? Quina [S] serà la més adient? Quines condicions físiques de T, pH, força iònica, ... seran les òptimes?

Cal que repasseu, si cal, tot allò que s’explica sobre la cinètica enzimàtica, per exemple en l’assignatura d’Enzimologia. Alguns dels conceptes claus que heu de tenir pressents són:

• Per mesurar quantitativament l'activitat dels enzims fem referència a una velocitat de reacció
  
• Existeixen moltes mesures per definir l'activitat o Unitats d'un enzim. En general, podem definir una Unitat com la quantitat d'enzim necessària per catalitzar la transformació d'un micromol de substrat per minut, sota unes condicions determinades de Temperatura i pH
  
• En el S.I. es defineix un Katal com la quantitat d'enzim necessària per catalitzar la transformació d'un mol de substrat per segon, sota unes condicions determinades
  
• La formació del complex ES es va determinar mitjançant mètodes espectrofotomètrics
  
• Per mesurar l'activitat enzimàtica cal treballar amb velocitats inicials, és a dir, a temps petits on la relació entre la quantitat de producte obtingut i el temps de reacció és lineal
  
• La relació, per molts enzims, entre la velocitat de reacció i la [S] és una hipèrbola. L'equació de Michaelis-Menten v = (vmax * [S]) / ([S] + Km) descriu matemàticament aquesta corba
  
• La constant de Michaelis-Menten,Km, es defineix com la [S] per la qual la v és igual a vmax/2. Té sempre unitats de concentració de substrat i ens mesura l'afinitat de l'enzim pel substrat (a valors més petits, major afinitat)
  
• La constant catalítica, kcat, ens relaciona la velocitat inicial amb la [E] (vmax = kcat * [E]). També s'anomena turnover o nombre de recanvi, i es defineix com el nombre de molècules de substrat que un enzim saturat pot convertir en producte en una unitat de temps. La seva inversa es defineix com el temps necessari per a què l'enzim transformi una molècula de substrat
  
• El paràmetre kcat / Km es defineix com eficiència catalítica. En general ens interessarà que sigui el més gran possible
  
• L'efecte del pH sobre l'activitat enzimàtica és degut a l'estat d'ionització dels aminoàcids que formen l'enzim. La presència de pics secundaris en les corbes d'activitat vs pH indiquen l'existència d'isoenzims
  
• L'inhibició per producte es dóna quan concentracions elevades del producte inhibeixen l'enzim i l'inhibició per substrat té lloc quan concentracions elevades de substrat inhibeixen l'enzim
  
• La presència d'inhibidors o activadors fan canviar la velocitat de les reaccions catalitzades enzimàticament
  

Altres conceptes que habitualment no s'expliquen però que poden ser importants quan pensem en l'aplicació dels enzims són:

• La integració de l'equació de Michaelis-Menten ens permet obtenir una equació per determinar el temps necessari per a què amb una [E] determinada, passem d'una [S] inicial a una [S] final
  
• El paràmetre t_1/2 o s_1/2 es defineix com el temps necessari per reduir la [S] a la meitat. A [S] petites, és inversament proporcional a l'eficiència catalítica
  
• L'activitat dels enzims es va perden al llarg del temps. Això fa que l'estabilitat dels enzims sigui un tema de cabdal importància en l'enzimologia industrial
  
• Cal saber diferenciar els valors òptims d'activitat i d'estabilitat. No sempre han de coincidir
  
• T_1/2: el temps de vida mitja es defineix com el temps en el qual l'activitat enzimàtica és la meitat de l'activitat inicial. Valors més alts indiquen enzims més estables
  
• En presència del substrat els enzims solen ser més estables
  
• L'estabilitat és un factor important a tenir en compte en l'emmagatzematge dels enzims
  
• Els enzims termoestables tenen generalment un interès industrial