Clase8-INHIBICION ENZIMATICA

Cinética enzimática
• Hemos visto que la concentración de
sustrato es uno de los factores más
importantes que determinan la
velocidad de una reacción enzimática.
• La velocidad enzimática sigue una curva
denominada hipérbola descripta por la
Ecuación de Michaelis y Menten:
C
B
A
Km es la concetración de sustrato a la que se
alcanza la mitad de la Velocidad Máxima
Para concentraciones de
sustrato mucho menores que
Km, la curva es lineal
Para concentraciones de
sustrato mucho mayores que
Km, la velocidad no varía al
aumentar el sustrato, la
enzima está saturada
Cinética enzimática
• Vemos que Km es la concentración de sustrato para
la cual la enzima alcanza la mitad de su velocidad
máxima.
• Es una constante inversamente proporcional a la
afinidad de una enzima por su sustrato.
• Para dos enzimas que comparten el mismo sustrato,
aquella que tenga un menor Km tendrá mayor afinidad
por el sustrato y viceversa.
• Además, la Velocidad máxima (Vmáx) es una constante
para una dada concentración de enzima que se alcanza
cuando la enzima está saturada (sustrato >> Km).
Para aumentarla debo agregar más enzima.
Representación gráfica de
Lineweaver y Burk
• Debido a que es necesario medir Vmáx y Km con la
mayor exactitud posible, la representación hiperbólica
no es conveniente, dado que expresa un valor
asintótico de Vmáx.
• Experimentalmente es casi imposible medir este valor,
por lo que se trabaja en valores cercanos a Km.
• Existen métodos algebráicos que permiten convertir
la ecuación hiperbólica de Michaelis y Menten en
ecuaciones lineales.
• La más comúnmente utilizada es la linealización de
Lineweaver y Burk.
Linealización de Lineweaver-Burk:
Partiendo de la Ecuación de Michaelis-Menten, construimos una recta de
pendiente positiva (Km/Vmáx), y ordenada al orígen 1/Vmáx. Se extrapola
(línea punteada), el valor para el cual 1/v es cero (-1/Km).
Inhibición enzimática
•
Los inhibidores enzimáticos son sustancias químicas cuya
acción sobre una enzima se traduce en una disminución de su
actividad.
•
El empleo de inhibidores en estudios farmacológicos y
toxicológicos es de suma importancia en el estudio de enzimas
del metabolismo, ya que su uso trae aparejado consecuencias
profundas en el metabolismo involucrado.
•
Se clasifican en dos grandes grupos:
– Reversibles: En este caso, si quitamos por algún método el exceso de
inhibidor (p.ej. mediante diálisis), la inhibición se revierte y se recupera
la actividad enzimática.
– Irreversibles: Ocurre lo contrario, aún quitando al inhibidor del sistema,
no se recupera la actividad enzimática.
Inhibición reversible vs. irreversible
• Para los inhibidores reversibles, es posible
plantear el siguiente equilibrio (reversible):
E+I
E-I
• Contrariamente, esto no es posible para los
inhibidores irreversibles ya que actúan
modificando o aún destruyendo
irreversiblemente alguno de los grupos
esenciales para la actividad enzimática.
Inhibidores reversibles- Tipos
•
Los inhibidores reversibles pueden clasificarse en tres tipos:
- Competitivos: Cuando se combinan reversiblemente con la
enzima en el mismo sitio de unión al sustrato. En este caso, se
forma o bien un complejo enzima-sustrato (E-S) o bien un
complejo enzima-inhibidor (E-I) mutuamente excluyentes.
- No competitivos: Aquí el inhibidor se une a la enzima en otro sitio
distinto al sitio de unión al sustrato (regulación alostérica; allos:
otro, stereos: sólido). En este caso, existe un complejo ternario
compuesto por E-S-I, además de los complejos E-I y E-S.
- Acompetitiva: Cuando el inhibidor se une en otro sitio (también
es alostérico) pero sólo cuando la enzima ya se ha unido al
sustrato. Es decir, se une únicamente al complejo E-S para dar
E-S-I.
Inhibidor competitivo- no
competitivo
No competitivo
Competitivo
Inhibición competitiva
Son sustancias estructuralmente
similares al sustrato, que compiten
con él en su unión al sitio activo
Ejemplo: ácido p-aminobenzóico
(metabolito bacteriano esencial),
sulfonamida (antibiótico)
Aspectos cinéticos de la inhibición
competitiva
• Los inhibidores competitivos, al compartir el sitio
de unión con el sustrato, afectan el valor de
Km, produciendo una mayor Km aparente, es
decir, menor afinidad. Dicho de otro modo, es
necesaria una mayor cantidad de sustrato para
alcanzar Vmáx/2 (mitad de la velocidad
máxima).
• Por otra parte, dado que pueden ser
desplazados aumentando la concentración
de sustrato, no afectan el valor de la Vmáx, a
la que se llega a una mayor concentración de
sustrato.
Aspectos cinéticos de la inhibición
competitiva
Inhibición no competitiva
Se unen en otro sitio
(regulación alostérica),
cambiando la conformación
del sitio activo, sin impedir la
unión de la enzima al sustrato.
Pueden unirse tanto a la
enzima (E-I) como al complejo
enzima-sustrato (ES-I),
formando complejos
catalíticamente inactivos.
Aspectos cinéticos de la inhibición
no competitiva
• Los inhibidores no competitivos, al no compartir
el sitio de unión con el sustrato, no afectan el
valor de Km, dado que se unen en otro sitio
independiente sin afectar entonces la
afinidad.
• De igual modo, no pueden ser desplazados
aumentando la concentración de sustrato.
• Dado que no pueden ser desplazados
aumentando la concentración de sustrato,
disminuyen el valor de la Vmáx.
Aspectos cinéticos de la inhibición
no competitiva
Inhibición acompetitiva
Se unen a otro sitio pero
únicamente al complejo
enzima-sustrato, generando
un complejo catalíticamente
inactivo. No se unen a la
enzima libre.
Aspectos cinéticos de la inhibición
acompetitiva