INHIBICIÓN ENZIMÁTICA

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3.1 La Km es un parámetro de actividad enzimática.
 Es inversamente propocional con la actividad de la enzima.
o Valor de Km grande quiere decir, baja actividad.
o Valor de Km pequeño quiere decir, alta activiad.
3.2 Determinación cuantitativa de la cinética enzimática.
 La reacción global
 Procedimiento analítico para determinar el S que desaparece o el P que aparece.
 Sí el E requiere Cofactores (iónes o coenzimas)
 La dependencia de la actividad enzimática con la [S] o se la Km del S.
 El pH óptimo.
 Un intervalo de temperatura en la que la E es estable y muestra actividad elevada.
3.3 Cuando:
 Vo= Vmax Todos los sitios activos están ocupados y no hay moléculas de E libre.
 KM= [S] Sí... ½ Vmax
 KM representa la cantidad de sustrato necesaria para fijarse a la mitad de la E disponible y producir
la mitad de la Vmax
 KM representa la concentración del sustrato en una célula
3.4 Comparación de la cinética enzimática de la glucoquinasa y hexoquinasa
La enzima que fosforila a la glucosa y la convierte en Glucosa-6-P utilizando al ATP como dador de
fosfato es una Hexoquinasa o su isoenzima Glucoquinasa, las cuales tienen constantes cinética (Km)
diferentes.
 La Km de la Hexoquinasa es relativamente bajo, aproximadamente 0.05mM, eso quiere decir que
con una concentración de sustrato de 0.05mM, glucosa y ATP se alcanza la mitad de la velocidad
máxima. Se encuentra en muchos tejidos de la economía corporal.
 La Km de la Glucoquinasa es de aproximadamente de 10mM. Tiene distribución hepática y
pancreática.
o Glucoquinasa en el hígado: Cuando el individuo se alimenta, consume hidratos de carbono,
entonces estos son digeridos y convertidos en glucosa, la cual se irá a absorber en el
intestino. El ser humano consume altas cantidades de glucosa que alcanza la circulación
mensentérica y esplénica, que concluyen en la vena porta para llevar los nutrientes al
hígado. Entonces cuando las concentraciones de glucosa son altas, en el hígado, que
predomina la glucoquinasa con una Km alta es decir en el momento que las
concentraciones de glucosa alcancen los 10mM, alcanzará la mitad de la velocidad
máxima. Una vez la glucosa es fosforilada a Glucosa-6-P no puede abandonar el tejido
hepático; contribuyendo con la normalización de la glicemia, por tener un Km.
o Glucoquinasa en el páncreas: Funciona como un sensor, diciéndole al páncreas que secrete
insulina para normalizar la glicemia. Este proceso es necesario para evitar la hiperglicemia
postprandial.
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Entonces después de horas de haber ingerido un alimento, se produce una baja en los niveles de
glicemia en la sangre; a pesar de esto los tejidos dependientes a Hexoquinasa no sufren, gracias a tener
un Km bajo. Es decir necesitan pequeñas concentraciones enzima-sustrato para alcanzar la velocidad
máxima.
APLICACIÓN: HIPERURICEMIA
El ácido úrico es el resultado del catabolismo de las bases púricas o purínicas
(adenina, guanina, hipoxantina, xantina). Pueden existir estados de
hiperuricemia que es el aumento de ácido úrico en la sangre. Estos estados
puedes ser resultado bien sea porque, patológicamente se incrementa la
producción de ácido úrico (Sobreproducción de urato) o también por defecto
en la excreción de ácido úrico (Daño renal).
El ácido úrico tiene una hidrosolubilidad parcial, lo cual hace que el ácido úrico
que está en exceso tiende a precipitarse en articulaciones distales, es decir
inferiores, lo que desencadena un proceso inflamatorio agudo en la
articulación o GOTA. No siempre cuando hay hiperuricemia se produce GOTA.
Pero todo paciente que tiene GOTA, tiene hiperuricemia.
Se encuentra una familia que está aquejada de hiperuricemia y GOTA. Un
médico quería encontrar la causa de esto.
El principal factor de producción de ácido úrico es la concentración de
Fosforibosil pirofosfato PRPP, haciendo que cuando aumente el PRPP se
produzca un incremento en los niveles de ácido úrico.
El médico toma un miembro de la familia con GOTA y toma un paciente normal
o control. Y los hace colectar orina para medir la cantidad de urato y da como
resultado que el paciente con GOTA, presenta altos niveles de ácido úrico,
concluyendo que la hiperuricemia no es debido a una falla renal pues se está
excretando el urato como debe ser. Dejando como alternativa la alta
producción de PRPP como responsable.
Se descarta que el incremento de urato es por el aumento de la síntesis
enzimática, y por el Km de la enzima. Pero se encuentra que la Vmax de la enzima
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ha sido aumentada. Esto quiere decir que la Km y la Vmax son independientes en
casos donde la K3 es mayor.
4. INHIBICIÓN ENZIMÁTICA
Es un mecanismo que permite regular la actividad enzimática tanto naturalmente como artificialmente.
Hay que tener en cuenta que la mayoría de los fármacos que se utiliza en la terapéutica van a fundamentar
su mecanismo de acción en principios de inhibición enzimática; interfieren en la catálisis haciéndola lenta
o deteniendo la reacción enzimática. Por ejemplo, la aspirina (acetilsalicilato) inhibe la enzima que cataliza
el primer paso de la síntesis de prostaglandinas, compuestos que intervienen en muchos procesos, algunos
de los cuales producen dolor.
 Inhibidor: Efector que hace disminuir la actividad enzimática, a través de interacciones con el
centro activo u otros centros específicos (alostéricos).
Esta definición excluye todos aquellos agentes que inactivan a la enzima a través de
desnaturalización de la molécula enzimática.
De esta forma, habrá dos tipos de inhibidores:
I. Isostéricos: ejercen su acción sobre el centro activo.
II. Alostéricos: ejercen su acción sobre otra parte de la molécula, causando un cambio
conformacional con repercusión negativa en la actividad enzimática.
4.1 Inhibición reversible
Cuando la molécula inhibitoria se une con el centro activo, modificando la enzima, para que esté
siempre inhibida. Para distinguirlo de los irreversibles, se someten a diálisis y si no se separan enzima
e inhibidor, este es permanente. + = ⇒ + =
 Inhibición Competitiva: El inhibidor se fija al centro activo de la enzima libre impidiendo la fijación
del sustrato. Depende del cociente entre la concentración del sustrato sobre la concentración del
inhibidor. Esto quiere decir que se puede romper este proceso inhibitorio, aumentando la
concentración de sustrato en el medio pues habrá más probabilidad de que el sustrato ocupe el
centro de la enzima, con respecto al inhibidor.
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1/s
-0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
1/v
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
Características:
o Las fijaciones de sustrato e inhibidor son mutuamente exclusivas.
o A muy altas concentraciones de substrato desaparece la inhibición.
o Por lo general, el inhibidor competitivo es un análogo químico del substrato. (Se parecen)
o El inhibidor es tan específico como el substrato.
Por lo tanto:
o El efecto cinético del inhibidor es el aumento aparente de la Km, que aparece multiplicada
por el factor (1 + i/Ki). Es decir se tiene en cuenta una Km aparente.
o La Vmax no aparece modificada; para concentraciones muy altas del sustrato, v = Vmax, igual
que en ausencia de inhibidor
o Cuanto más pequeño sea el valor de Ki mayor será la potencia del inhibidor competitivo.
 No competitiva: El inhibidor se fija a la enzima
independientemente de que lo haga o no el substrato; el
inhibidor, por tanto, no impide la fijación del substrato a la
enzima, pero sí impide la acción catalítica. En este tipo de
inhibición resulta modificada la Vmax y mientras la Km se
mantiene igual.
 Anticompetitiva: El inhibidor se fija únicamente al complejo enzima-substrato una vez formado,
impidiendo la acción catalítica. Ambas constantes cinéticas van a estar modificadas Km y Vmax.
o Los inhibidores irreversibles reaccionan con un grupo
químico de la enzima, modificándola covalentemente.
o Su acción no se describe por una constante de equilibrio
Ki, sino por una constante de velocidad ki.
o A diferencia de la inhibición reversible, el efecto de los
inhibidores irreversiblesdepende del tiempo de
actuación del inhibidor.
o Los inhibidores irreversibles son, por lo general,
altamente tóxicos.
APLICACIÓN: TRATAMIENTO DE GOTA
En un paciente con GOTA, lo primero que hay que hacer es detener la
inflamación con AINES (Antiinflamatorios de tipo no esteroideo).
La injuria tisular desencadena un proceso inflamatorio, la cual se necesita que
las células generen mediadores de respuesta inflamatorias como las
interleuquinas, las citoquinas proinflamatorias y los eicosanoides
proinflamatorias, estos eicosanoides derivaran de un ácido graso de la serie,
Omega 6, en este caso es el ácido graso araquidónico. Estos inhiben la COX1 y
la COX2, de manera reversible.
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Luego lo que sigue en el tratamiento es bajar los niveles de ácido úrico para
evitar la inflamación. En el proceso de formación de ácido úrico participa la
Xantina oxidasa. Entonces se utiliza un inhibidor de esta enzima en este caso
es el Alopurinol.
Si la causa fuese una falla renal, se le suministra Uricosúricos que aumentan la
excreción renal del urato.
APLICACIÓN: TRATAMIENTO ONCOLÓGICO
Se creó un análogo de la base nitrogenada, timina, el cual es el Bromo-5-fluor-
uracilo. Que es un inhibidor irreversible de la Timidilato sintasa, el cual
transformaba el uracilo en timina, para que se pudiera sintetizar ADN.
Entonces si se inhibe esta enzima, no se podrá producir timina y por lo tanto
no se sintetiza el ADN. Impidiendo la proliferación celular descontrolada.
 Inhibidores Irreversibles
Estos se unen de manera covalente destruyendo así un grupo funcional de la enzima que es esencial
para su actividad o formar una asociación no covalente muy estable. Los inhibidores irreversibles
son también muy útiles para estudiar muchos mecanismos de reacción.
o Reactivos de grupos –SH: Agente alquilante, por ejemplo el yodo acetato.
o Organofosforados:
APLICACIÓN: MALATIÓN
Existe un neurotransmisor que se llama acetil colina el cual es un ester
conformado por amino alcohol y el acetato. Este neurotransmisor es
degradado por la acetilcolinaesterasa en la hendidura sináptica.
En el caso de insecticidas organofosforados se van a unir covalentemente al
centro catalítico de la aceticolinaesterasa. Debido a que es un análogo de la
Acetil colina, y es inhibida la enzima, resultando acumulación del sustrato.
Las manifestaciones patológicas, son propios del incremento y sostenimiento
de función parasimpática, ya sea sialorrea (Aumento de salivación),
Bronconstricción, Paro cardiaco, Disnea, Constractura muscular. Todo esto
debido al exceso de acetilcolina en el botón posináptico.
Para inhibir esto se utiliza atropina para bloquear los receptores muscarínicos
de la acetilcolina. O un antihismaníco que tiene efectos anticolinérgicos.
o Ligando de metales.
APLICACIÓN: INTOXICACIÓN POR CIANURO
Se fija con gran afinidad a la sexta posición de coordinación del Fe hemínico,
impidiendo toda modificación posterior. Por ello actúa sobre sistemas de Fe+
hemínico con la sexta posición de coordinación libre, como la Citocromo
oxidasa, de lo que deriva su elevadísima toxicidad.