En bioquímica , un paso limitante de velocidad es un paso que controla la velocidad de una serie de reacciones bioquímicas. [1] [2] Sin embargo, la afirmación es un malentendido de cómo opera una secuencia de pasos de reacción catalizados por enzimas. En lugar de que un solo paso controle la velocidad, se ha descubierto que múltiples pasos controlan la velocidad. Además, cada paso de control controla la velocidad en diversos grados.
Blackman (1905) [3] afirmó como axioma: "cuando un proceso está condicionado en cuanto a su rapidez por una serie de factores separados, la velocidad del proceso está limitada por el ritmo del factor más lento". Esto implica que debería ser posible, estudiando el comportamiento de un sistema complicado como una vía metabólica, caracterizar un solo factor o reacción (es decir, la más lenta), que desempeña el papel de paso maestro o limitante de la velocidad. En otras palabras, el estudio del control del flujo puede simplificarse al estudio de una sola enzima ya que, por definición, sólo puede haber un paso "limitante de la velocidad". Desde su concepción, el paso "limitador de la velocidad" ha desempeñado un papel importante al sugerir cómo se controlan las vías metabólicas. Desafortunadamente, la noción de un paso "limitador de la tasa" es errónea, al menos en condiciones de estado estacionario. Los libros de texto de bioquímica modernos han comenzado a restar importancia al concepto. Por ejemplo, la séptima edición de los Principios de Bioquímica de Lehninger [4] establece explícitamente: "Ahora ha quedado claro que, en la mayoría de las vías, el control del flujo se distribuye entre varias enzimas, y el grado en que cada una de ellas contribuye al control varía". con circunstancias metabólicas". Sin embargo, el concepto todavía se utiliza incorrectamente en los artículos de investigación. [5] [6]
Desde la década de 1920 hasta la de 1950, hubo varios autores que discutieron el concepto de pasos limitantes de velocidad, también conocidos como reacciones maestras. Varios autores han afirmado que el concepto de paso "limitador de velocidad" es incorrecto. Burton (1936) [7] fue uno de los primeros en señalar que: "En el estado estacionario de las cadenas de reacción, el principio de la reacción maestra no tiene aplicación". Hearon (1952) [8] hizo un análisis matemático más general y desarrolló reglas estrictas para la predicción del dominio en una secuencia lineal de reacciones catalizadas por enzimas. Webb (1963) [9] fue muy crítico con el concepto de paso limitante de la velocidad y con su aplicación ciega para resolver problemas de regulación en el metabolismo. Waley (1964) [10] hizo un análisis simple pero esclarecedor de cadenas lineales simples. Demostró que siempre que las concentraciones intermedias fueran bajas en comparación con los valores de las enzimas, la siguiente expresión era válida:
donde es igual al flujo de la ruta, y y son funciones de las constantes de velocidad y las concentraciones de metabolitos intermedios. Los términos son proporcionales a los valores límite de velocidad de las enzimas. El primer punto a tener en cuenta de la ecuación anterior es que el flujo de la vía es función de todas las enzimas; no es necesario que haya una medida que "limite la tasa". Sin embargo, si todos los términos desde hasta , son pequeños en relación con, entonces la primera enzima contribuirá más a determinar el flujo y, por lo tanto, podría denominarse el paso "limitante de velocidad".
La perspectiva moderna es que la limitación de la tasa debe ser cuantitativa y que se distribuya a través de una vía en diversos grados. Esta idea fue considerada por primera vez por Higgins [11] a finales de la década de 1950 como parte de su tesis doctoral [12] donde introdujo la medida cuantitativa que llamó "coeficiente de reflexión". Esto describió el cambio relativo de una variable a otra para pequeñas perturbaciones. En su doctorado. En su tesis, Higgins describe muchas propiedades de los coeficientes de reflexión, y en trabajos posteriores, tres grupos, Savageau, [13] [14] Heinrich y Rapoport [15] [16] y Jim Burns en su tesis (1971) y publicaciones posteriores [17 ] [18] desarrollaron de forma independiente y simultánea este trabajo en lo que ahora se llama análisis de control metabólico o, en la forma específica desarrollada por Savageau, teoría de sistemas bioquímicos . Estos desarrollos ampliaron significativamente las ideas originales de Higgins, y el formalismo es ahora el enfoque teórico principal para describir modelos continuos y deterministas de redes bioquímicas.
Las variaciones en la terminología entre los diferentes artículos sobre análisis del control metabólico [15] [17] se armonizaron posteriormente mediante un acuerdo general. [19]
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