Reacciones con más de un sustrato - Lodeiro, Aníbal Roberto (2016)
Los dos capítulos anteriores proveyeron una visión general de la cinética enzimática para enzimas monosustrato, es decir aquellas que catalizan la reacción de un único sustrato para convertirse en productos. Aunque esta visión es de gran importancia ya que sienta las bases de todos los análisis de cinética enzimática, la realidad es que son pocas las enzimas que catalizan reacciones de un único sustrato. Las isomerasas, que con frecuencia catalizan cambios de posición de un grupo en una molécula (p. ej. la fosfoglucosa isomerasa, que cataliza la interconversión entre glucosa-1-fosfato y glucosa-6-fosfato), son las únicas que pueden considerarse verdaderamente monosustrato. Otras enzimas, como las hidrolasas (la invertasa que usaron Michaelis y Menten es un ejemplo de ellas), catalizan reacciones de hidrólisis de un sustrato, pero en realidad hay otro sustrato que interviene en la reacción: el agua. Sin embargo, el agua se encuentra a una concentración tan alta que normalmente pueden despreciarse sus efectos cinéticos. Esto nos lleva a una primera reflexión: quizás podría analizarse el comportamiento cinético de una enzima multisustrato manteniendo todos sus sustratos a saturación menos uno, calcular los parámetros cinéticos de ese, luego hacer lo mismo con otro, y así sucesivamente. Es posible, pero enseguida veremos que no es tan sencillo como parece. La gran mayoría de las enzimas cataliza reacciones de dos o más sustratos. En este punto, es importante destacar que todas las moléculas que son modificadas en la reacción son sustratos. Esta aclaración parece innecesaria, pero en muchos textos aparece la palabra "coenzima” para referirse a moléculas que en realidad son sustratos y ello complica el análisis. Por ejemplo, las reacciones de óxido-reducción involucran pares redox: un dador reducido reacciona transfiriendo electrones a un aceptor oxidado para dar como productos el dador oxidado y el aceptor reducido, y por lo tanto en estas reacciones no puede haber un solo sustrato, sino al menos dos. Las deshidrogenasas son un grupo de enzimas que catalizan reacciones de óxido-reducción donde uno de los miembros del par redox es el nicotinamidaadenina- dinucleótido (NAD+ en su forma oxidada y NADH en su forma reducida) o su análogo fosforilado, el NADP+/NADPH. Sin embargo, tanto al NAD+/NADH como al NADP+/NADPH se los suele denominar "coenzimas”, quizás porque intervienen en toda la diversidad de reacciones catalizadas por deshidrogenasas, y otro poco porque son moléculas sintetizadas por la célula. Evidentemente, esta terminología puede llevar a confusión y oscurecer el hecho de que el NAD+/NADH y el NADP+/NADPH son tan sustratos como el otro miembro del par redox, y deben ser integrados en las ecuaciones cinéticas como tales. Los principios que vimos anteriormente con los efectores (Cap. 4) también rigen en parte la formación de complejos de la enzima con más de un sustrato. Entre estos principios podemos destacar: - La unión de más de una molécula al mismo sitio activo requiere un ajuste inducido. - Dos o más moléculas pueden unirse al sitio activo en forma secuencial o al azar. - La liberación de más de una molécula del sitio activo puede ocurrir en forma secuencial o al azar. - La presencia de una molécula en el sitio activo puede producirle modificaciones. Así, la cinética de enzimas multisustrato se complica a medida que aumenta el número de sustratos, ya que hay una cierta diversidad de maneras en las que pueden unirse al sitio activo, reaccionar y liberarse los productos.