kcat, kd y KM = = kcat, kd y KM son términos útiles en la descripción de una enzima que sigue la cinética de Michaelis-Menten.

• kcat es una constante que describe la tasa de rotación de un complejo enzima-sustrato a producto y enzima. También es la tasa de catalizador con un sustrato en particular.

Kd es una constante de disociación. que describen cómo son afines dos reactivos en una reacción. La siguiente reacción es un ejemplo para mostrar la constante de disociación:

 k1
A + B ↔ AB 
k-1

Donde A y B son los dos reactivos, AB es el complejo formado, k – 1 es la velocidad constante inversa y k1 es la velocidad constante hacia adelante. La constante de disociación se define como: kd = k-1 / k1.Cuanto menor sea la constante de disociación, mejores pueden combinarse los dos reactivos. Dado que la afinidad de la enzima con el sustrato determina qué tan favorable puede formar la reacción el complejo enzima-sustrato, la kd se estudia a menudo en la ecuación de Michaelis-Menten.

• KM es la constante de Michaelis que describe la cantidad de sustrato necesaria para que la enzima obtenga la mitad de su velocidad máxima de reacción.

Derivado de la ecuación de Michaelis-Menten: kM = (k-1 + kcat) / k1
Ya que KM, que también se conoce como constante de Michaelis, es una constante importante para estudiar la capacidad de reacción de catálisis de la enzima con sustrato específico. kM se puede separar en dos partes:
a. kd
El primer paso de la catálisis cinética es la unión entre el sustrato y la enzima, que también es el paso de determinación de velocidad en la reacción. cuanto mejor se une la enzima al sustrato, más pequeños son los kdi, por lo tanto, más pequeños son los km.
b. kcat
El segundo paso de la catálisis cinética es la formación del producto. Cuanto más grande es el kcat, más favorable es la reacción hacia el producto,y más grande es el km.Parece haber una contradicción entre kd y kcat en la ecuación constante de Michelis: cuanto mejor enzima para el sustrato específico, más pequeña es kd y más grande es kcat. Sin embargo, lo que determina el rendimiento de la reacción de catálisis es la constante de disociación kd, porque el primer paso de la reacción binding la unión es el paso de determinación de la velocidad, la formación del complejo enzima-sustrato es el paso esencial para formar el producto, por lo tanto, kd es el factor principal para determinar kM
Juntos muestran una preferencia de enzimas para diferentes sustratos.
kcat / KM resulta en la constante de velocidad que mide la eficiencia catalítica. Esta medida de eficiencia es útil para determinar si la tasa está limitada por la creación del producto o la cantidad de sustrato en el medio ambiente.
En situaciones donde k-1 (la velocidad a la que el sustrato se desata de la enzima) es mucho mayor que k2 (la velocidad a la que el sustrato se convierte en producto), si la velocidad de eficiencia es:

• ALTA, kcat es mucho mayor que KM, y el complejo enzimático convierte una mayor proporción del sustrato que se une al producto. Este aumento de conversión se puede observar de una de dos maneras: o el sustrato se une más firmemente a la enzima, como consecuencia de un KM relativamente bajo, o una mayor proporción del sustrato que se une se convierte antes de disociarse, debido a una gran tasa de rotación de kcat.
• BAJO, kcat es mucho más pequeño que KM, y el complejo convierte una proporción menor del sustrato que se une en producto.

kcat / KM mide la eficiencia catalítica, sin embargo, solo cuando la concentración del sustrato es mucho menor que la KM. Mirando la ecuación de reacción catalítica de enzima/sustrato,

con la tasa que va hacia ES siendo k1, la tasa que va hacia E+S es k-1, y la tasa que va hacia la formación de productos (E+P) es k2 o kcat, es evidente desde

kcat/KM=k1

que incluso si kcat es mucho mayor que k-1 (mucho producto se está formando) y hay una gran eficiencia, la ecuación todavía estará limitada por k1, que es la tasa de formación de ES. Esto nos dice que kcat / KM tiene un límite de eficiencia puesto que no puede ser más rápido que el encuentro controlado por difusión de una enzima y su sustrato (k1). Por lo tanto, las enzimas que tienen altas relaciones kcat/KM esencialmente han alcanzado la perfección cinética porque han estado muy cerca de alcanzar la eficiencia completa solo estando limitadas por la velocidad a la que encuentran el sustrato en solución.

En casos cercanos al límite, puede haber fuerzas electrostáticas atractivas en la enzima que atraen al sustrato al sitio activo, conocidas como efectos Circe. La difusión en solución puede superarse en parte confinando sustratos y productos en el volumen limitado de un complejo multienzimático. Algunas series de enzimas se asocian en ensamblajes organizados de modo que el producto de una enzima es encontrado rápidamente por la siguiente enzima.