Calculadora de Actividad Enzimática

Actividad Enzimática (U)

La tasa a la cual una enzima cataliza una reacción, medida en Unidades (U) donde 1 U = 1 μmol de sustrato convertido por minuto. Se calcula a partir del cambio en concentración de sustrato o producto con el tiempo, considerando el volumen de muestra y factores de dilución. La actividad enzimática depende de temperatura, pH, concentración de sustrato y presencia de inhibidores o activadores.

Actividad Específica (U/mg)

La actividad enzimática por miligramo de proteína total en la muestra. Este parámetro indica pureza enzimática—mayor actividad específica significa enzima más pura. Durante la purificación enzimática, la actividad específica aumenta a medida que se eliminan las proteínas contaminantes. En esta calculadora, la actividad específica iguala la actividad enzimática ya que asume una concentración de proteína normalizada.

Tasa de Reacción (μmol/min)

La velocidad a la cual procede la reacción enzimática, calculada a partir del cambio en concentración (ΔC) multiplicado por volumen de muestra y factor de dilución, dividido por tiempo de reacción. Esto representa la tasa real de conversión de sustrato o formación de producto en sus condiciones experimentales específicas.

Temperatura

La actividad enzimática aumenta con la temperatura hasta un punto óptimo (típicamente 37°C para enzimas humanas), luego disminuye debido a desnaturalización. La temperatura afecta la cinética de reacción siguiendo la ecuación de Arrhenius. La mayoría de las enzimas pierden actividad por encima de 50-60°C. Las enzimas psicrófilas funcionan mejor a temperaturas frías, mientras que las enzimas termófilas permanecen activas a altas temperaturas.

pH

Cada enzima tiene un pH óptimo donde la actividad es máxima. El pH afecta la ionización de residuos de aminoácidos en el sitio activo, alterando la unión del sustrato y la catálisis. La pepsina funciona mejor a pH 2 (estómago), la tripsina a pH 8 (intestino). Desviaciones significativas del pH pueden causar desnaturalización irreversible. La selección del tampón es crítica para mantener pH consistente durante los ensayos.

Concentración de Sustrato

A bajas concentraciones de sustrato, la tasa de reacción aumenta linealmente con el sustrato (cinética de primer orden). A altas concentraciones, la enzima se satura y la velocidad alcanza el máximo (Vmax, cinética de orden cero). La ecuación de Michaelis-Menten describe esta relación. Km (constante de Michaelis) es la concentración de sustrato a velocidad semi-máxima, indicando afinidad enzima-sustrato.

Inhibidores y Activadores

Los inhibidores competitivos compiten con el sustrato por la unión al sitio activo (Km aumentado, Vmax sin cambios). Los inhibidores no competitivos se unen en otro lugar, reduciendo Vmax sin afectar Km. Los inhibidores incompetitivos se unen solo al complejo enzima-sustrato. Los activadores mejoran la actividad enzimática mediante regulación alostérica o provisión de cofactor. Los metales pesados, solventes orgánicos y algunos iones pueden inhibir enzimas.

Concentración de Enzima

Con exceso constante de sustrato, la tasa de reacción es directamente proporcional a la concentración de enzima. Esta relación lineal es esencial para ensayos enzimáticos cuantitativos. Los factores de dilución deben aplicarse con precisión. La agregación de proteínas, adsorción a superficies o presencia de inhibidores enzimáticos en extractos crudos pueden causar desviaciones de la linealidad.

Cofactores y Coenzimas

Muchas enzimas requieren cofactores no proteicos: iones metálicos (Mg²⁺, Zn²⁺, Fe²⁺) o coenzimas orgánicas (NAD⁺, FAD, Coenzima A). La holoenzima (enzima + cofactor) es catalíticamente activa; la apoenzima (sin cofactor) es inactiva. La disponibilidad de cofactor puede ser limitante de la tasa. El EDTA quela iones metálicos, inhibiendo metaloenzimas. Algunas enzimas requieren fuerza iónica específica para actividad óptima.