3.14: Número de recambio y eficacia catalítica

El número de rotación de una enzima es el número máximo de moléculas de sustrato que puede transformar por unidad de tiempo. Los números de rotación de la mayoría de las enzimas oscilan entre 1 y 1000 moléculas por segundo. La catalasa tiene el número de rotación más alto conocido, capaz de convertir hasta 2,8×10⁶ moléculas de peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno por segundo. La lisozima tiene el número de rotación más bajo conocido de media molécula por segundo.

La quimotripsina es una enzima pancreática que descompone las proteínas durante la digestión. El número de rotación de la quimotripsina es de 100 moléculas por segundo. Si esta reacción ocurriera sin catalizar, los enlaces peptídicos tardarían cientos de años en romperse en el agua a pH neutro. Por lo tanto, el alto número de rotación de la quimotripsina ayuda a la digestión rápida de las proteínas en el intestino.

La enzima ribulosa 1,5-bisfosfato carboxilasa oxigenasa o RuBisCO tiene un número de rotación muy bajo de fijación de 3 moléculas de CO₂ por segundo y es una de las enzimas más lentas. Sin embargo, la abundancia de RuBisCO en la naturaleza compensa el bajo número de rotación. RuBisCO constituye alrededor del 50% de la proteína total que se encuentra en las hojas.

Una enzima con un alto número de recambio puede no ser necesariamente altamente eficiente. La eficiencia catalítica de una enzima viene dada por la relación entre el número de rotación, k_cat, y la afinidad_, K_M. En otras palabras, una enzima también debe tener un K_M bajo para el sustrato con el fin de ser eficiente. La eficiencia catalítica promedio de la mayoría de las enzimas es de aproximadamente 10^{5 M-1 s-1}, lo que significa que son moderadamente eficientes. Pocas enzimas con eficiencia catalítica entre 10,^8-10,^{9 M-1}, ^s-1 son supereficientes o catalíticamente perfectas.