TEMA 8. CONTROL DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA. ENZIMAS
ALOSTÉRICAS. ISOENZIMAS.
CONTROL DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
Hay enzimas reguladoras en la Glucolisis, que llevan a cabo unas reacciones que
permiten construir una ruta metabólica (Las rutas metabólicas son conjuntos
ordenados de reacciones relacionadas entre sí)
Hay tres enzimas reguladoras en la Glucolisis: Hexoquina--sa, Fosfofructoquinasa
1 y Piruvato quinasa. Sobre estas enzimas va a haber activadores e inhibidores.
El primer sustrato activa la primera enzima de la Glucolisis. Cuando no se necesita
más glucosa, se detiene la formación de esta, para que se pueda almacenar en el
hígado.
Si hay un nivel de ATP muy alto, no se necesita más energía, y lo que ocurre es
que las enzimas reguladoras serán inhibidas para que no se forme más ATP.
La velocidad de cada ruta está controlada para que se ajuste a las necesidades de
la célula. Generalmente, la primera enzima es la reguladora y limitante de la
velocidad global de la ruta. Si se inhibe la hexoquinasa, en el caso de la glucolisis,
no se producen el resto de reacciones. Las enzimas reguladoras suelen ser
alostéricas, y la primera reacción es la que tiene la Velocidad máxima más baja.
RETROINHIBICIÓN Y RETROALIMENTACIÓN
1. RETROINHIBICIÓN ON INHIBICIÓN FEED-BACK: Inhibición de la enzima
reguladora de la ruta por el producto final de la ruta (producto de la última
reacción de la misma). Se evita la acumulación del producto final, la acumulación
de metabolitos intermedios y la utilización innecesaria del primer compuesto de la
ruta.
2. RETROALIMENTACIÓN: Activación o inhibición por producto final de una ruta.
Puede darse que el Producto final (E) inhiba la 1ª etapa; que sean los productos D
y E (que uno de estos inhiba y otro active); o, por último, que se inhiban diferentes
ramificaciones de la ruta por inhibición secuencial.
REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
- Control a nivel de sustrato: Se produce la interacción de sustratos y productos
con la enzima. La glucosa 6 fosfato inhibe el enzima hexoquinasa, por lo que no se
produce más Glucosa 6 fosfato.
- Control por la concentración de enzima: Se produce la síntesis de la enzima
(expresión génica) o por la degradación (proteólisis).
1. Control por inducción o represión de la síntesis de la enzima por regulación de
la expresión del gen.
2. Control por degradación de la enzima: Puede ser lisosomal (utilizando proteasas
hidrolíticas) o citosólica (utilizando proteasas citosólicas, ubiquitina)
REGULACIÓN POR MODIFICACIÓN DE LA EFICACIA CATALÍTICA
Las enzimas alostéricas: Son proteínas con múltiples subunidades (proteínas con
estructura cuaternaria). Presentan más de un centro activo y catalítico. Hay
moduladores alostéricos tanto positivos (como el O2 en caso de la Hemoglobina)
como negativos La unión de estos moduladores alostéricos es no covalente.
Presentan una cinética sigmoidea y cooperatividad entre sitios. Existe una
concentración crítica de sustrato por debajo de la cual la enzima no es eficiente.
Un pequeño aumento del sustrato, por encima de la concentración crítica de
sustrato, produce un gran aumento de velocidad (enzima eficiente).
El centro alostérico y el centro activo son distintos. Los reguladores alostéricos son
metabolitos o cofactores que se unen a sitios distintos del centro activo y
modifican la actividad enzimática.
Ejemplos:
1. PFK: Fosfofructoquinasa (PFK-PFK-1): 6 fosfofructo-1-quinasa: Interviene en
la glucólisis, en la transformación de piruvato de la glucosa. Bajos niveles
energéticos en la célula, hace que se active la creación de ATP, por medio de la
activación de PFK1. Con un alto contenido de ATP, se inhibe la PFK1, para que no
siga creando ATP.
2. PKA: Algunas enzimas alostéricas presentan sitios catalíticos y sitios
reguladores en diferentes subunidades.
Proteína quinasa A: Presenta 2 subunidades catalíticas y 2 subunidades
reguladoras con activación por AMPc. Cuando hay una descarga de adrenalina,
hay una serie de reacciones que activan el AMPc, que es un “segundo mensajero”.
AMPc actúa como efector alostérico positivo, es decir, como activador.
Efectos homotrópicos y heterotrópicos de las enzimas alostéricas:
Homotrópico:
