Cinética encimática na PAU: gráficas, Km e Vmax resoltas

Como ler unha gráfica de cinética encimática

Unha gráfica de cinética encimática permite relacionar a concentración de substrato coa velocidade dunha reacción. Para resolvela non chega con recoñecer unha curva que sobe: cómpre identificar os eixes, localizar a saturación e comparar condicións sen confundir velocidade con concentración. Aquí tes un exercicio orixinal, con datos simulados e solucións explicadas, para practicar eses pasos.

Esta actividade practica conceptos xerais de cinética encimática; non predí preguntas nin criterios dunha convocatoria concreta. Para consultar as instrucións da túa convocatoria, acode á páxina de Bioloxía da CIUG. Para situar este repaso dentro da materia, tes tamén a guía de Bioloxía para a PAU en Galicia.

Primeiro, distingue tres magnitudes

A concentración de substrato, representada por [S], indica canto substrato hai por unidade de volume. A velocidade inicial indica canto produto se forma por unidade de tempo ao comezo da reacción. Vmax é a velocidade límite do modelo cando o substrato deixa de ser o factor que restrinxe a ocupación dos centros activos.

Km ten unidades de concentración: no modelo de Michaelis–Menten é a concentración de substrato á que a velocidade alcanza a metade de Vmax. Non é unha velocidade nin o tempo necesario para completar a reacción. Tampouco convén identificala sen matices cunha constante de unión: esa equivalencia require condicións adicionais.

O capítulo académico sobre cinética encimática da Universidade de Washington presenta a relación v = Vmax·[S]/(Km + [S]). Usaremos esa relación como modelo declarado do exercicio, sen pedirlle á táboa máis información da que contén.

Exercicio orixinal: dúas condicións para o mesmo encima

Supóñese un encima non cooperativo que segue o modelo de Michaelis–Menten, con substrato en exceso respecto do encima e sen variación apreciable da súa concentración durante a medida da velocidade inicial. Nun ensaio simulado mantéñense constantes a cantidade de encima, a temperatura e o pH. A condición A non contén inhibidor; a condición B contén unha concentración fixa dun inhibidor. As velocidades iniciais exprésanse en micromoles de produto por minuto, e [S], en milimoles por litro, ou mM.

O enunciado proporciona ademais os modelos: vA = 100·[S]/(2 + [S]) e vB = 100·[S]/(6 + [S]), usando [S] en mM. Por tanto, a velocidade límite de ambas as condicións é 100 µmol/min. Os datos están arredondados a dúas cifras decimais cando é necesario.

[S] (mM)	vA (µmol/min)	vB (µmol/min)
0	0	0
1	33,33	14,29
2	50	25
4	66,67	40
6	75	50
18	90	75

Antes de ler a solución, responde por escrito: que variable colocarías en cada eixe? Cal é Km en cada condición? Que patrón de inhibición é compatible cos modelos? Que cambiaría se se duplicase a cantidade de encima en A?

Solución 1: representa e interpreta a saturación

Coloca [S] no eixe horizontal e a velocidade inicial no vertical. Debuxa dúas curvas suaves que pasen polos puntos de cada serie e identifica A e B cunha lenda. Non unas os datos como se a reacción avanzase no tempo: cada punto representa un ensaio cunha concentración inicial distinta.

Na condición A, pasar de 0 a 2 mM aumenta a velocidade en 50 µmol/min. Pasar de 4 a 6 mM, o mesmo incremento de concentración, só a aumenta aproximadamente en 8,33 µmol/min. A curva perde pendente porque se aproxima á saturación.

A maior velocidade da táboa, 90, non é Vmax. Neste exercicio sabemos que Vmax vale 100 porque o enunciado proporciona o modelo e o seu límite. Nunha gráfica experimental curta, sen unha meseta clara nin información adicional, a última medida non permitiría determinar exactamente a velocidade límite.

Solución 2: localiza Km sen intercambiar os eixes

A metade de Vmax é 50 µmol/min. Busca esa velocidade no eixe vertical e localiza a concentración correspondente en cada curva. En A aparece a 2 mM; en B, a 6 mM. Así, Km de A é 2 mM e a Km aparente en presenza do inhibidor é 6 mM.

Podes comprobalo substituíndo os valores: para A, 100·2/(2 + 2) = 50; para B, 100·6/(6 + 6) = 50. A resposta completa inclúe tanto o número coma a unidade e a definición que xustifica a lectura.

Non escribas que a condición B ten unha velocidade tres veces menor en todas as condicións. A 2 mM, as velocidades son 50 e 25: B alcanza a metade da velocidade de A. A 18 mM son 90 e 75: a relación xa é distinta. O factor tres corresponde ás Km deste exemplo, non a unha proporción constante entre velocidades.

Solución 3: identifica o patrón compatible

Os modelos teñen a mesma Vmax e unha Km aparente maior en B. Ese patrón é compatible cunha inhibición competitiva reversible no modelo clásico: necesítase máis substrato para alcanzar a metade da velocidade límite, pero esa velocidade límite non cambia.

A explicación conceptual da competencia polo centro activo pode repasarse en OpenStax: Enzymes. Ao aumentar o substrato redúcese o efecto relativo do inhibidor. Iso non significa que a 18 mM desapareza a diferenza: a táboa aínda mostra 90 fronte a 75 µmol/min.

Nun ensaio real, estas curvas por si soas non demostrarían onde se une unha molécula. A conclusión axeitada é que os datos son compatibles co modelo competitivo declarado, sen converter unha interpretación cinética nunha proba estrutural.

Solución 4: duplica a cantidade de encima

Se duplicamos a cantidade de encima activo en A mantendo o resto das condicións do modelo, a nova expresión será v = 200·[S]/(2 + [S]). Vmax pasa a 200 µmol/min e Km permanece en 2 mM.

A comprobación máis rápida é avaliar [S] = 2 mM: agora v = 100 µmol/min, que segue sendo a metade da nova Vmax. Duplicar o encima duplica as velocidades deste modelo, pero non despraza a concentración á que se alcanza a metade do máximo.

Autocorrección antes de continuar

Revisa se a túa resposta distingue concentración, velocidade e tempo; se conserva as unidades; e se xustifica cada conclusión cun dato ou co modelo. Repite a interpretación ocultando os parágrafos resoltos e explica en voz alta por que 90 non é Vmax e por que 6 mM non é unha velocidade.

Podes anotar eses erros na libreta de erros. Para revisar a base estrutural dos encimas tes o artigo en castelán sobre biomoléculas e proteínas. A finalidade é separar un erro de concepto dun fallo ao ler os eixes.

Preguntas frecuentes

Como se calcula Km nunha gráfica encimática?

Localiza a metade de Vmax no eixe da velocidade e le a concentración de substrato correspondente na curva. Km exprésase en unidades de concentración.

A maior velocidade da táboa sempre é Vmax?

Non. Vmax é a velocidade límite do modelo; a maior medida dispoñible pode quedar por debaixo dela. Precisas unha estimación xustificada ou información adicional.

Que cambia na inhibición competitiva clásica?

Aumenta a Km aparente e mantense Vmax. A comparación require conservar a cantidade de encima e as demais condicións do ensaio.

Continúa o repaso de Bioloxía

Se xa podes explicar a táboa sen mirar a solución, continúa coa organización do metabolismo e a súa relación coas funcións celulares. O curso de Bioloxía para Galicia está dispoñible para compra. Consulta a ficha para ver o seu contido e decidir se encaixa no teu plan de estudo.