Regulacion de La Actividad Enzimatica
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v =k+2e0 s
Km + s
Regulación de la actividad enzimática
I. Sobre e0: Regulación de la concentración enzimática
II. Sobre Km y k+2: Regulación de la actividad intrínseca de la enzima
1. Regulación alostérica2. Regulación por modificación covalente
=Vmax s
Km + s
Regulación alostérica
Procesos a nivel celular; regulación de ajuste finode la actividad enzimática, a través de efectos deretroalimentación (negativa o positiva)
Regulación por modificación covalente
Procesos a nivel supracelular (orgánico); regulacióna gran escala de actividades enzimáticas, a través demodificación covalente de enzimas, provocadas porseñales (transducción de señales)
Retroalimentación negativa en vías metabólicas, 1
Thr -cetobutirato IleTreoninadesaminasa
Síntesis de Isoleucina
El producto final de la ruta, Isoleucina, inhibe a la primeraenzima de la misma, Treonina desaminasa
Retroalimentación negativa en vías metabólicas
Asp + CP Carbamil aspartato CTP
Síntesis de pirimidinas
ATCasa
El producto final de la vía, CTP (citidin trifosfato) inhibe a laprimera enzima de la ruta metabólica, Aspartato transcarbamilasa
Al mismo tiempo, dicha enzima puede ser activada por ATP
ATP+
Rutas metabólicas controladas por retroalimentación
Glicolisis Fosfofructokinasa ATPNeoglucogénesis FBP fosfatasa AMPBios. Ács. Grasos AcetilCoA carboxilasa AcilCoABios. Colesterol HMGCoA reductasa ColesterolBios. Purinas PRPP sintetasa AMP,GMP,IMP
Ruta Enzima Inhibidor
En el estudio de las enzimas controladas por realimentaciónnegativa, se comprobaron una serie de regularidades en las mismas:
1. Primer paso de una ruta metabólica o punto de ramificación2. Enzimas de naturaleza compleja: subunidades; la enzima puede desensibilizarse a sus inhibidores por diversos métodos.3. Los inhibidores se comportan como competitivos (elevan el valor de la Km aparente, pero sin embargo no son análogos estructurales del substrato
Estas últimas características lleva al concepto de alosterismo:Una acción sobre la actividad enzimática que se desarrollafuera del Centro Activo (Jacob y Monod, 1960)
s si
Centroactivo
Centroalostérico
Centroalostérico
Centroactivo
En ausencia de inhibidor,el substrato se fija normal-mente al centro activo
Cuando el inhibidor ocupael centro alostérico, tienelugar un cambio conformacionalen el centro activo que impide lafijación del substrato
Inhibición alostérica
Otra característica importante de las enzimas alostéricases que presentan cinéticas anómalas, normalmentecinéticas sigmoides:
v
s
La presencia de unasigmoide implicala existencia decooperatividad en lafijación del substrato
La cooperatividad (positiva) consiste en que la fijación de unamolécula de substrato favorece la fijación del siguiente, y asíhasta ocuparse toda la molécula
s s s ss ss
ss s
+ + +
1 2 3
En términos de Km veríamos que Km1 > Km2 > Km3
Existe también cooperatividad negativa, cuando la fijación deuna molécula de substrato dificulta la fijación del siguiente.
El comportamiento cooperativo implica:
1. Que hay más de un sitio de fijación de substrato por molécula de enzima (estr.cuaternaria)
2. Que hay interacciones entre los sitios de fijación
Un sistema alostérico clásico es la Hemoglobina:
1. La fijación de su “substrato”, O2, es de tipo sigmoide
2. La fijación del “substrato” puede inhibirse por efectores (H+, CO2, 2,3-BPG) que no actúan sobre el “Centro Ac- tivo” (grupo hemo)
3. Las subunidades, por separado, presentan cinética michaeliana en la fijación de O2
Cinéticas michaeliana y sigmoide:Mioglobina y Hemoglobina
s0 2 4 6 8 10 12
Y
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Mioglobina
Hemoglobina
Efecto del pH sobre la saturación de la hemoglobina
PO2, mmHg
0 20 40 60 80 100
Sat
urac
ión
de O
2, %
0
20
40
60
80
100
pH 7.4
pH 7.0
pH 6.6
(Efecto Bohr)
Efecto del 2,3-bisfosfoglicerato (2,3-BPG) sobre la saturación de la hemoglobina
PO2, mmHg
0 20 40 60 80 100
Sat
urac
ión
de O
2, %
0
20
40
60
80
100
00.1 mM
1 mM
Inhibidores y activadoresalostéricos
s0 2 4 6 8 10 12
Y
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
(+ Inhibidor)
(+ Activador)
(sin efectores)
V+
V0
V-
Los efectores alostéricos operan sobre el grado decooperatividad del sistema:
- Los inhibidores alostéricos aumentan el grado de cooperatividad
- Los activadores alostéricos disminuyen el grado de cooperatividad; a concentraciones elevadas de activador, la cinética pasa a ser michaeliana, y deja de ser sigmoide.
yK sK s
h
h
_
1
Ecuación de Hill
Obsérvese que para h=1, esta ecuación se reduce a una formanormalizada de la ecuación de Michaelis-Menten:
h > 1, cooperatividad positiva
h = 1, no hay cooperatividad
h < 1, cooperatividad negativa
yvV
k xk e
sK s
K s
K s
K sK sm x m
m
m
a
a
_
2
2 0
1
1 1 1