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Regulación de la actividad enzimática, 1. v = k +2 e 0 s K m + s Regulación de la actividad enzimática I. Sobre e 0 : Regulación de la concentración enzimática.

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1 Regulación de la actividad enzimática, 1

2 v = k +2 e 0 s K m + s Regulación de la actividad enzimática I. Sobre e 0 : Regulación de la concentración enzimática II. Sobre K m y k +2 : Regulación de la actividad intrínseca de la enzima 1. Regulación alostérica 2. Regulación por modificación covalente = V max s K m + s

3 Regulación alostérica Procesos a nivel celular; regulación de ajuste fino de la actividad enzimática, a través de efectos de retroalimentación (negativa o positiva) Regulación por modificación covalente Procesos a nivel supracelular (orgánico); regulación a gran escala de actividades enzimáticas, a través de modificación covalente de enzimas, provocadas por señales (transducción de señales)

4 Retroalimentación negativa en vías metabólicas, 1 Thr -cetobutirato Ile Treonina desaminasa Síntesis de Isoleucina El producto final de la ruta, Isoleucina, inhibe a la primera enzima de la misma, Treonina desaminasa

5 Retroalimentación negativa en vías metabólicas Asp + CPCarbamil aspartatoCTP Síntesis de pirimidinas ATCasa El producto final de la vía, CTP (citidin trifosfato) inhibe a la primera enzima de la ruta metabólica, Aspartato transcarbamilasa Al mismo tiempo, dicha enzima puede ser activada por ATP ATP +

6 Rutas metabólicas controladas por retroalimentación GlicolisisFosfofructokinasaATP NeoglucogénesisFBP fosfatasaAMP Bios. Ács. GrasosAcetilCoA carboxilasaAcilCoA Bios. ColesterolHMGCoA reductasaColesterol Bios. PurinasPRPP sintetasaAMP,GMP,IMP Ruta Enzima Inhibidor

7 En el estudio de las enzimas controladas por realimentación negativa, se comprobaron una serie de regularidades en las mismas: 1. Primer paso de una ruta metabólica o punto de ramificación 2. Enzimas de naturaleza compleja: subunidades; la enzima puede desensibilizarse a sus inhibidores por diversos métodos. 3. Los inhibidores se comportan como competitivos (elevan el valor de la K m aparente, pero sin embargo no son análogos estructurales del substrato Estas últimas características lleva al concepto de alosterismo: Una acción sobre la actividad enzimática que se desarrolla fuera del Centro Activo (Jacob y Monod, 1960)

8 ss i Centro activo Centro alostérico Centro alostérico Centro activo En ausencia de inhibidor, el substrato se fija normal- mente al centro activo Cuando el inhibidor ocupa el centro alostérico, tiene lugar un cambio conformacional en el centro activo que impide la fijación del substrato Inhibición alostérica

9 Otra característica importante de las enzimas alostéricas es que presentan cinéticas anómalas, normalmente cinéticas sigmoides: v s La presencia de una sigmoide implica la existencia de cooperatividad en la fijación del substrato

10 La cooperatividad (positiva) consiste en que la fijación de una molécula de substrato favorece la fijación del siguiente, y así hasta ocuparse toda la molécula ssssss s s ss En términos de Km veríamos que K m1 > K m2 > K m3 Existe también cooperatividad negativa, cuando la fijación de una molécula de substrato dificulta la fijación del siguiente.

11 El comportamiento cooperativo implica: 1. Que hay más de un sitio de fijación de substrato por molécula de enzima (estr.cuaternaria) 2. Que hay interacciones entre los sitios de fijación

12 Un sistema alostérico clásico es la Hemoglobina: 1. La fijación de su substrato, O 2, es de tipo sigmoide 2. La fijación del substrato puede inhibirse por efectores (H +, CO 2, 2,3-BPG) que no actúan sobre el Centro Ac- tivo (grupo hemo) 3. Las subunidades, por separado, presentan cinética michaeliana en la fijación de O 2

13 Mioglobina Hemoglobina

14 pH 7.4 pH 7.0 pH 6.6 (Efecto Bohr)

15 0 0.1 mM 1 mM

16 (+ Inhibidor) (+ Activador) (sin efectores) V+V+ V0V0 V-V-

17 Los efectores alostéricos operan sobre el grado de cooperatividad del sistema: - Los inhibidores alostéricos aumentan el grado de cooperatividad - Los activadores alostéricos disminuyen el grado de cooperatividad; a concentraciones elevadas de activador, la cinética pasa a ser michaeliana, y deja de ser sigmoide.

18 Ecuación de Hill Obsérvese que para h=1, esta ecuación se reduce a una forma normalizada de la ecuación de Michaelis-Menten: h > 1, cooperatividad positiva h = 1, no hay cooperatividad h < 1, cooperatividad negativa

19 s sssss s ss s L i iii ii i ii i Forma R Forma T Modelo MWC

20 : Concentración normalizada de substrato, s/K m L: Constante alostérica: a mayor valor de L, mayor grado de cooperatividad (positiva) n: Número de sitios de fijación de substrato


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