Mecanismo de acción de las enzimas

Enzimas alostéricas

Mecanismo de acción de las enzimas

La catálisis enzimática se asemeja a las reacciones químicas ya examinadas

En el proceso de catálisis enzimática se forman compuestos intermediarios

En los procesos enzimaticos existen :

a) una fase rápida o de estallido

b) una fase lenta

Las coenzimas participan activamente en el proceso de catálisis enzimática, por ej. en el caso de la transami-nación, donde forman complejos conocidos como basesde Schiff.

Función de las coenzimas en la catálisis enzimática

Muchas enzimas requieren de iones metálicos para su actividad. Las uniones entre enzima y metal pueden ser fuerte (metaloenzimas) o lábiles.

Función de los iones metálicos

Durante la catálisis con intervención de metales se forman complejos ternarios: Enz-S.M , que pueden adoptar varias disposiciones.

a) Complejos con puente enzimático (M-Enz-S): los metales tendrían funciones estructurales, manteniendo la conformación activa de la enzima

b) Complejos cuyos puentes es el sustrato (Enz-S-M)

c) Complejos con puente metálico (Enz-M-S): la histidina jugaría papel importante en la fijación del metal a la proteína

Función de los iones metálicos

La velocidad a la que se realiza una reacción química en el organismo responde a necesidades impuestas por cambios ocurridos en el medio interno o externos.

La tendencia es la de mantener la homeostasis.

Las reacciones químico-biológicas por lo general son reversibles, pero existe la posibilidad de no reversibilidad porque algún metabolito es removido rápidamente

Regulación de la actividad enzimática

Regulación de la actividad enzimática

El equilibrio que ocurre en el ser viviente se debe a la existencia de regulación del flujo de metabolitos (en las vías anabólicas o catabólicas)

En el caso de las enzimas ellas responden a los siguientes mecanismos:a) Cambios en la cantidad absoluta de enzima

presenteb) Alteración del conjunto de reactantes distintos de

la enzimac) Alteración de la eficacia catalítica de la enzima

La cantidad de una enzima de un organismo es función de la velocidad de síntesis y de degradación

Los cambios antes señalados se hacen en función de las necesidades fisiológicas del organismo

Algunas enzimas pueden ser inducidas: caso de una bacteria que crezca en presencia de glucosa y no utiliza lactosa por ausencia de la beta-galactosidasa; si al medio se agrega lactosa se inducirá la beta-galactosidasa que permite hidrolizar lactosa

Regulación de la actividad enzimática

Regulación de la actividad enzimática

• Los compuestos semejantes al sustrato pueden inducir enzima pero no ser sustrato, son los inductores gratuitos

• Existen enzimas que no requieren inducción, son las constitutivas

• La presencia de un metabolito puede regular su producción: es la represión.

Cuando se agota el proceso se produce la represión.

La represión se puede producir por retroalimentación por el producto o bien represión por un catabolito.

El proceso de síntesis y degradación de las enzimas se conoce como recambio enzimático

REPRESIÓN

La regulación alostérica es función del proceso de retroalimentaciónEs cuando una enzima inicial es regulada por el producto finalEste proceso evita la producción innecesaria de productos metabólicos finalesLa enzima que sufre retroalimentación se conoce como enzima alostérica, donde existe en ella otro espacio regulador, además del sitio catalítico que se denomina sitio alostérico, donde de une a la enzima un modulador

Regulación alostérica

Existen dos tipos de moduladores: a) moduladores inhibidores o negativos b) moduladores estimulatorios o positivos

Una enzima alostérica puede ser mono o polivalentes, según uno o más moduladores, cada uno unido a un sitio específico de la enzima

La primera etapa de la catálisis en la que interviene la enzima alostérica es irreversible

Luego siguen las otras reacciones . La primera etapa es clave en la regulación.

Regulación alostérica

Características de las enzimas alostéricas

Son de mayor PM y de mayor complejidad que otras enzimas.

Son por lo general oligoméricas: tienen dos o más subunidades polipeptídicas

Presentan un número de propiedades anómalas. Son inestables a 0°C, y estables a temperatura ambiente y corporal

Algunas de ellas son estimuladas o inhibidas por un efector o modulador que es diferente al sustrato, en otras el sustrato es modulador

No siguen la cinética de Michaelis-Menten, y sigue una curva sigmoidal

Modelo simétrico o concertadoEl modelo propone que la enzima se encuentra en dos estados o formas, la forma T o de baja actividad por el sustrato y la forma R o de alta afinidad por el sustrato

Las formas T y R se encuentran en equilibrio

los activadores y sustratos favorecen la forma R

Los inhibidores favorecen el estado T

Mecanismos de la actividad regulatoria de las enzimas alostéricas

Existen dos modelos, el de Monod y el modelo secuencial de Koshland

Por medio de la cual el centro activo se adapta al sustratoFuerzas de unión entre enzima y sustratoa) Uniones electrostáticas o enlaces iónicosb) Enlaces de hidrógenoc) Fuerzas de Van der Waals

Modelo de Koshland o del ajuste inducido,