Parámetros que influyen en la velocidad de reacción

enzimática

Factores que modifican la actividad enzimática

Inhibición reversible

•Competitiva

Inhibición irreversible

CantidaddeenzimaLa V0 es proporcional a la concentración de enzima, al menos en un de terminado rango de concentraciones

La presencia de inhibidores

Latemperatura

ElpH

Lavelocidad de una reacción catalizada por una enzima depende de:

La concentración de moléculas de sustrato(EcuacióndeMichaelis-Menten)

Inhibidores: pequeña moléculas químicas o iones que interfieren con las reacciones ralentizándolas o de teniéndolasImportantes para el estudio de:

Mecanismo de acción enzimática

Especificidad de sustrato

Naturaleza del centro activo

Identificación residuos fundamentales para la catálisis

Utilidad

Determinación rutas metabólicas

Medicina. Antibióticos

Inhibición reversible competitiva

Unión de linhibidor al centro activo de la enzima, compite con el sustrato

Inhibición reversible competitiva

Inhibición competitiva

En este tipo de inactivación, el inhibidor (I) posee una estructura química similar a la del sustrato: esto le permite fijarse reversiblemente en el sitio activo de la enzima excluyendo el sustrato que previamente se haya unido. La enzima no modifica el inhibidor porque éste no posee enlaces susceptibles al ataque catalítico, que si están presentes en el sustrato. La situación puede representarse con las reacciones:

De acuerdo con esto podemos deducir que la magnitud de la inhibición dependerá de la [I] y que un exceso de S elimina la inhibición pues se usará toda la enzima libre y el equilibrio se desplazará hacia la formación de ES, y de allí a la formación de P.

La cinética con y sin inhibidor competitivo se presentaría gráficamente así:

Figura 22: Catálisis enzimática inhibida competitivamenteFuente: Pérez, G. Navarro Y. (1992). Bioquímica. Santa fe de Bogotá.: Unisur.

Observamos que con un exceso de sustrato alcanzamos la misma Vmax que en su ausencia. No sucede lo mismo para los valores de KM pues en presencia de inhibidor (KM (2)) la constante es más alta, o lo que es lo mismo, disminuye la afinidad por el sustrato.

Esta inhibición ha sido estudiada a nivel molecular con la lisozima, glicosidasa que degrada la pared celular de las bacterias y un trisacárido sintético o de manera más elemental con la deshidrogenasa succínica.

Figura 22': Representación según Lineweaver-Burk de la inhibición competitiva

Esta enzima cataliza la oxidación del succinato o fumarato según la reacción. El malonato o el oxalacetato, cuyas estructuras son:

 Inhibición no competitiva

Se presenta por la unión reversible del inhibidor a un sitio de la enzima libre o con sustrato, diferente del sitio activo. Esta unión provoca cambios en la conformación de la enzima alterando así el sitio activo e impidiendo por consiguiente la transformación del sustrato. Las reacciones que ocurren simultáneamente son:

En la reacción la enzima no es capaz de modificar S por las razones anotadas; en consecuencia con un exceso de sustrato no podemos recuperar la totalidad de las moléculas de enzima y por tanto no alcanzaremos la misma Vmax obtenida en ausencia de inhibidor. La figura 23 ilustra lo anterior.

Figura  23: Cinética de una enzima inhibida no competitivamenteFuente: Pérez, G. Navarro Y. (1992). Bioquímica. S anta fe de Bogotá.: Unisur.

La cual se representa en la figura 24 y comparada con la enzima en ausencia de inhibidor muestra que decrece la Vmax pero que KM no cambia.Este tipo de inhibición se presenta con frecuencia con metabolitos intermedios que se combinan con enzimas reguladoras disminuyendo la actividad de sus sitios catalíticos.

 Inhibición Incompetitiva

La característica más importante de esta inhibición es la unión irreversible (por enlaces covalentes) del inhibidor con una de las cadenas laterales de los aminoácidos presentes en el sitio activo; en algunos casos la unión irreversible se hace sobre el complejo ES. Esta inhibición se presenta más frecuentemente con enzimas que tienen mecanismos complejos y la representación gráfica de la ecuación de Lineweaver-Burk es:

De la figura 25 deducimos que en este tipo de inhibición los valores de KM y Vmax son menores que los obtenidos en ausencia de inhibidor.El ejemplo clásico de inhibición Incompetitiva es la reacción de compuestos organofosforados (clase a la cual pertenecen muchos insecticidas) con los grupos OH de la serina presente en el sitio activo de muchas enzimas. El diisopropil fluorofosfato.(DPF) inactiva de esta forma a enzimas como la acetil colinesterasa (necesaria para la transmisión de los impulsos nerviosos), la tripsina, quimotripsina, elastasa (proteasa), etc.

Podemos representar de manera simplificada la acción del DPF así:

Si hacemos una revisión de lo tratado en esta sección vemos que es posible por comparación de las gráficas de Lineweaver- Burk, formarse una idea del tipo de inhibición y deducir con base en ello cuáles AA participan en el sitio activo o cuál es la estructura aproximada del sustrato natural o cuáles otros compuestos podría actuar como inhibidores.

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/201103/201103/leccin_14_inhibicin_enzimtica.html

Estructura de sitios activos de enzimas

Figura  26: Sistema "relay" Ser, His, Asp en quimotripsinaFuente: Pérez, G. Navarro Y. (1992). Bioquímica. Santa fe de Bogotá.: Unisur. 

Figura 27: Sitio activo de la carboxipeptidasa AFuente: Pérez, G. Navarro Y. (1992). Bioquímica. Santa fe de Bogotá.: Unisur.

Es evidente que aún pequeños cambios conformacionales, que resultan en variaciones de las distancias y posiciones espaciales de los grupos activos de la enzima con respecto al sustrato, pueden modificar apreciablemente la función catalítica (o reguladora) de la enzima.  Figura  28: Sitio activo de la lisozimaFuente: Pérez, G. Navarro Y. (1992). Bioquímica. Santa fe de Bogotá.: Unisur.

Estructura de sitios activos de enzimas