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9.13 INHIBICIÓN ENZIMÁTICA Se denominan activadores e inhibidores aquellas moléculas capaces de unirse a una enzima, y aumentar o disminuir su actividad, respectivamente. El estudio de estas moléculas tiene un gran interés básico y aplicado. En todos los organis- mos, la activación o inhibición de algunas enzimas clave en las distintas rutas metabólicas contribuye, decisivamente, a la regulación del flujo a través de dichas rutas. Además, la acti- vidad de numerosos fármacos se basa en su capacidad de inhibir algunas enzimas. Atendiendo al modo de unión a la enzima, los inhibido- res se clasifican en dos grupos: los irreversibles, que se unen a la enzima por enlaces covalentes y la inactivan per- manentemente, y los reversibles, que lo hacen mediante enlaces no covalentes y en condiciones adecuadas pueden ser desplazados de la proteína, que recupera sus caracterís- ticas cinéticas nativas. Los inhibidores fisiológicos que contribuyen in vivo a la regulación del metabolismo son de este último tipo. 9.13.1 Inhibidores reversibles Existen varios tipos de inhibidores reversibles, distinguibles mediante criterios cinéticos. Los inhibidores competitivos poseen una estructura semejante al sustrato, y son reconoci- dos por el centro activo de la enzima. En presencia de un inhibidor competitivo, una cierta proporción de moléculas de enzima tiene el centro activo ocupado por moléculas de inhibidor, que impiden la unión del sustrato: La velocidad de reacción para una concentración determina- da de sustrato y enzima es, entonces, tanto menor cuanto mayor sea la concentración del inhibidor. Sin embargo, a concentración de inhibidor fija, el grado de inhibición dismi- nuye a medida que aumenta la concentración del sustrato. En efecto, si el número de moléculas de sustrato es alto, en com- paración con el de inhibidor, la probabilidad de que el centro activo de la enzima esté ocupado por el inhibidor es baja. Si la concentración de sustrato aumenta lo suficiente, acaba por obtenerse la misma velocidad máxima que en ausencia de inhibidor. En consecuencia, los inhibidores competitivos aumentan la KM de la enzima por su sustrato, sin modificar la Vmáx de la reacción. Gráficamente, este comportamiento se manifiesta por representaciones de Lineweaver-Burk que convergen en el eje de ordenadas, pero con distintos puntos de corte con el eje de abscisas (Fig. 9-9). Los inhibidores no competitivos se unen a sitios de unión específicos en la molécula de la enzima, distintos del centro activo. Por tanto, su efecto no puede revertirse aumentando la concentración de sustrato. Además, el inhibidor presenta afi- nidad tanto por la enzima libre, como por el complejo enzi- ma-sustrato. Las especies presentes en el medio de reacción están relacionadas por las siguientes ecuaciones: Tras la unión del inhibidor, la actividad catalítica de la enzi- ma se anula, sin que varíe su capacidad de unir sustrato. El sistema se comporta como si la concentración de la enzima hubiera disminuido, ya que la fracción de enzima unida al inhibidor no manifiesta su actividad catalítica. Recuérdese que la velocidad máxima es función de la concentración total ESE + S E + P + I EI + I ESI ESE + S E + P + I EI 148 | Estructuras y funciones de las biomoléculas Figura 9-8. Curvas de progreso de la reacción, a distintas tem- peraturas, para una reacción enzimática típica. Cuando la tem- peratura de la reacción es elevada, la desnaturalización térmi- ca de la enzima es rápida y se manifiesta por una disminución de la cantidad del producto formado por unidad de tiempo. 50° 37° Tiempo T2T1 Co nc en tra ci ón d el p ro du ct o fo rm ad o 70° 09 Capitulo 09 8/4/05 10:13 Página 148 BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR (...) CONTENIDO PARTE I: ESTRUCTURA Y METABOLISMO SECCIÓN II: ESTRUCTURAS Y FUNCIONES DE LAS BIOMOLÉCULAS 9. ENZIMAS 9.13 INHIBICIÓN ENZIMÁTICA 9.13.1 Inhibidores reversibles
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