VELOCIDAD DE LAS REACCIONES ENZIMÁTICAS
La cinética enzimática estudia la velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas. Estos estudios proporcionan información directa acerca del mecanismo de la reacción catalítica y de la especifidad de la enzima. Las enzimas actúan a concentraciones muy bajas y sin sufrir modificaciones, es decir, quedan intactas para unirse a otro sustrato y transformarlo en producto. Para entender la importancias de las enzimas catalizando reacciones químicas vamos a ver la constante de Michaelis-Menten y el valor de Km . Es un parámetro que explica la velocidad de las reacciones enzima- sustrato a productos.
- KM es la concentración de sustrato para la cual la velocidad de reacción es la mitad de la velocidad máxima.
- El valor de KM da idea de la afinidad del enzima por el sustrato: A menor KM, mayor afinidad del enzima por el sustrato, y a mayor KM, menor afinidad.
- Los valores de KM de muchos enzimas son próximos a los de la concentración fisiológica de sus sustratos, de forma que pequeñas variaciones en la [S] pueden suponer grandes cambios en la velocidad de toda una ruta metabólica.
Cada tipo de enzima tiene un límite en cuanto a la cantidad de sustrato que puede transformar en el tiempo. La velocidad aumenta de forma lineal hasta alcanzar un punto máximo, en el que se produce la saturación de la enzima. El turnover, número de recambio o constante catalítica, expresa el número máximo de moléculas de sustrato que puede transformar una enzima por unidad de tiempo.
INHIBICIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
Hay unas moléculas concretas, denominadas inhibidores, que tienen la capacidad de unirse al centro activo de la enzima, bloqueándola y evitando su unión con el sustrato. Por lo tanto la reacción no puede tener lugar. Para ello, el inhibidor debe ser muy parecido al sustrato, al menos en la parte del centro activo.
Muchos medicamentos, herbicidas y pesticidas son inhibidores enzimáticos de las enzimas del patógeno, bloqueando su metabolismo e impidiendo su proliferación.
Podemos distinguir dos casos de inhibidores enzimáticos:
- Inhibición reversible. Se unen de forma transitoria a la enzima y se denominan inhibidores competitivos y inhibidores no competitivos, ya que compiten o no, con el sustrato por el centro activo de la enzima.
- COMPETITIVA: El inhibidor en este caso se parece química y estructuralmente al sustrato.
- NO COMPETITIVA: El inhibidor en este caso no necesariamente se parece química y estructuralmente al sustrato y se une a un sito distinto del centro activo (sitio alostérico). Se trata de un tipo de alosterismo en el que hay una variación de la velocidad de reacción. El alosterismo puede dar lugar a aumentos de la afinidad enzima-sustrato y por lo tanto aumentos de la velocidad de reacción.
- Inhibición irreversible. Si las uniones descritas anteriormente se producen de forma permanente al centro activo de la enzima y suprime totalmente la actividad de la misma. Por este motivo no se suele hacer la distinción entre competitivo o no, simplemente por ser irreversible el sustrato perdió toda opción a ser modificado por la enzima.
Normalmente, los inhibidores irreversibles reaccionan con la enzima de forma covalente. Se pude unir permanentemente al centro activo impidiendo la entrada de más sustrato o bien se puede unir a otro lugar de la enzima modificando su estructura y función. Como inhibidores enzimáticos naturales también cabe destacar los venenos, que son usados como defensa contra los depredadores o como forma de matar a una presa.
Puedes repasar esta clasificación en el siguiente video.
ALOSTERISMO (modulación enzimática en un distinto al sitio activo)
Hay enzimas cuya actividad se regula por el sustrato y el producto de la reacción. Cuando el punto de regulación es distinto al centro activo se conocen como enzimas alostéricas. El alosterismo es un importante mecanismo de regulación de la actividad enzimática.
Las moléculas que actúan sobre el sitio alostérico o centro regulador se denominan ligandos o efectores, que son capaces de unirse específicamente a la enzima provocar en ella un cambio conformacional. Esta unión provoca que la enzima pase de estar de un estado inactivo a un estado activo (y viceversa). Ambas conformaciones enzimáticas son distintas y estables. Los ligandos se unen a la enzima en los centros reguladores, que son diferentes al centro activo (se trata del sitio alostérico).
Regulación alostérica (
En ocasiones los sustratos de las enzimas se comportan como ligandos activadores (provocan un cambio conformacional que aumenta la afinidad enzima-sustrato). Si aumenta mucho la cantidad de productos, éstos se comportan como ligandos inhibidores ( se unen al sito alostérico y la enzima pasa a un estado inactivo, ya que habría suficientes moléculas de productos y no harían falta más).
La inhibición no competitiva es un ejemplo de alosterismo en el que la unión de un inhibidor a un sitio de la enzima diferente al de unión al sustrato implica una variación en la velocidad de reacción.
Sin embargo, un inhibidor alostérico también puede dar como resultado una disminución de la afinidad de la enzima por el sustrato y ser tratado en consecuencia como competitivo, aunque su estructura no sea semejante a la del sustrato. También pueden darse otro tipo de efectos como lo son un incremento en la afinidad o una activación.