INHIBICION ENZIMATICA

La actividad enzimtica se puede inhibir, es decir, reducir o eliminar la actividad

enzimtica o cataltica de enzimas especficas.

La inhibicin puede ser:

A) Irreversible - el inhibidor se une covalentemente a la enzima, casi siempre a un grupo

de la cadena lateral de los amino cidos en el foco activo. La enzima queda inactiva

permanentemente.

Por ejemplo, la aspirina o cido acetilsaliclico (ASA) inhibe irreversiblemente la accin de

la sintetasa de prostaglandina:

Algunas prostaglandinas producen dolor e inflamacin. Al quedar bloqueada su sntesis se

reduce la inflamacin y se alivia el dolor.

B) Reversible: el inhibidor puede disociarse de la enzima porque no se une por enlaces

covalentes. Esta inhibicin puede ser competitiva o no-competitiva.

(a)Inhibicin Competitiva - el inhibidor competitivo es muy similar al sustrato normal de la

enzima. Dada esa similitud estructural, este tipo de inhibidor se une reversiblemente al foco

activo de la enzima.

El inhibidor forma un complejo enzima-inhibidor equivalente al complejo enzima-sustrato:

Como hay un equilibrio, la rapidez de las reacciones de formacin y separacin del

complejo EI se igualan:

r[EI] = k1*[E]*[I]-k-1*[EI] 1

por lo que:

k1[E][I] = k-1[EI]

de aqu que:

2

donde KI es la constante de disociacin (o constante de inhibicin) de EI. Esta constante se

usa para describir cun fuerte se une el inhibidor a la enzima.

De acuerdo a esta expresin,

3

por lo que [ EI ] es directamente proporcional a [ I ] e inversamente proporcional a KI.

O sea, a mayor valor de KI , ms dbil la unin del inhibidor con la enzima, el complejo EI

se disocia fcilmente, y el sitioo activo vacante puede estar disponible para unirse a su

sustrato.

No hay reaccin productiva mientras el inhibidor se une a la enzima, por lo que la actividad

de la enzima declina.

El efecto del inhibidor competitivo en la actividad enzimtica se revierte por un aumento en

la concentracin del sustrato: a altas concentraciones todos los focos activos se combinan

con el sustrato y la actividad enzimtica se normaliza.

El balance de enzima en el medio es:

ET = [E]+[ES]+[EI] 4

=3[]

[] + [] + []

=3

[][]

+[][]

+[][]

Sustituyendo [EI] en la ecuacin de rp/ET

=3

[][]

+ 1 +[][][]

= 3

[][]

(1 +

) + 1

sustituyendo el valor de [E]/[ES] y multiplicando por S y por ET ambos trminos de la

ecuacin

=3

(1 +

) + 1

= 3

(1 +

) +

5

La rPmax se mantiene constante con o sin inhibidor competitivo. Sin embargo, cuando est

presente el inhibidor KM aumenta y rPmax nunca se alcanza:

A baja [S] ([S]

La unin del inhibidor afecta la configuracin tridimensional de la enzima y bloquea la

reaccin. Este tipo de inhibidor no compite directamente con el sustrato para unirse a la

enzima (no afecta la unin ES), por lo tanto, este tipo de inhibicin no es reversible cuando

aumenta la concentracin del sustrato.

Esta inhibicin disminuye la Vmax segn aumenta [ I ], pero no afecta Km (la enzima

puede unirse al sustrato):

Inhibicin Incompetitiva o Acompetitiva: el inhibidor se combina slo con ES (no con la

enzima), por lo que el inhibidor ejerce su efecto slo a altas concentraciones de sustrato en

las que hay gran cantidad de complejo enzima-sustrato (ES). Por lo tanto, variando la [S]

no afecta o evita la unin con el inhibidor. Por otro lado, es evidente que el sustrato y el

inhibidor se combinan con la enzima en lugares diferentes.

A bajas concentraciones de sustrato ( [S]--->0), la enzima est libre (E). Como el inhibidor

no se combina con E, ste no afecta la velocidad.

Las ecuaciones cinticas que describen las inhibiciones no competitiva y a competitiva son:

k1 k3

E + S === ES --- E + P k2

k6

I + ES===IES 6 k7

r[IES] = k6*[ES]*[I]-k7*[IES] 7

por lo que:

k6[ES][I] = k7[IES]

y la constante de disociacin es:

7

6=

[][]

[]= 8

De acuerdo a esta expresin,

[] =[][]

9

por lo que [IES] es directamente proporcional a [I] e inversamente proporcional a KII.

O sea, a mayor valor de KII , ms dbil la unin del inhibidor con la enzima, el complejo

IES se disocia fcilmente, y el sitio activo vacante puede estar disponible para unirse a su

sustrato.

El balance de las formas en las que se encuentra la enzima es:

ET = [E] + [ES] + [EI] + [IES]

Dividiendo la velocidad de formacin de producto entre la enzima total

=3[]

[] + [] + [] + []

=3

[][]

+[][]

+[][]

+[][]

Sustituyendo los valores de {E]/[ES] y de [EI]/[ES] de la ecuacin 3 y [IES]/[ES] de la

ecuacin 9

=3

(1 +

) + 1 +

Multiplicando por S y por ET

=3

KM (1 +

) + (1 +

)

Dividiendo entre (1+ I/KII) tenemos la ecuacin general de la cintica enzimtica

=

3

1 +

KM

1 +

1 +

+

10

Que podramos simplificar como

=

KM

1 +

1 +

+

k3*ET = rpmax

que es la velocidad mxima de reaccin enzimtica porque ocurre con el total de la enzima

convertida a complejo ES y no hay inhibidor.

=

1 +

= KM

1 +

1 +

Que representan la velocidad mxima y la constante de afinidad en presencia de inhibidor.

Ntese que si no hay inhibidor (I = 0) o su efecto es muy pequeo (I/Ki 0)

=

KM = KM

CONCLUSIONES

a. Si KII es muy grande tenemos la inhibicin competitiva

b. Si KII = KI tenemos la inhibicin no competitiva

c. Si KII < KI Qu tenemos?

Ejercicio:

1. demuestre las conclusiones a. y b. y conteste la c.

2. Complete el siguiente cuadro de resumen

Resumen:

Efecto cintico en reaccin con inhibicin relativa a la reaccin sin inhibir:

Tipo de Inhibicin KM rmax

Sin inhibicin No cambia No cambia

Competitivo Aumenta No cambia

No competitivo

A competitivo