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T7 Regulación enzimática, Apuntes de Bioquímica

Asignatura: Bioquimica, Profesor: elqsea elqsea, Carrera: Biología, Universidad: UAM

Tipo: Apuntes

2016/2017

Subido el 24/10/2017

claudia_fournier4908
claudia_fournier4908 🇪🇸

4.7

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Bioquímica
1.
Enzimas Reguladoras
y Mecanismos de control de la actividad enzimática
La regulación enzimática c
onsiste en el control de l
todos los flujos metabólicos
están controlados por enzimas
Las enzimas reguladoras
son proteínas muy eficaces, que además de tener capacidad catalítica también
tienen la capacidad de ser reguladas, es decir, son capaces de inhibir o activar su actividad con mucha
facilidad frente a la presencia de hormonas, metabolitos, Tª externa,, po
a sí mismas, y regular los flujos metabólicos.
El paso limitante es el más lento
en
por tanto, es
el que tiene un mayor efecto sobre el flujo total
cadena). Por eso,a nivel celular
limitantes de los flujos
metabólico
los primeros pasos de una reacción
porque así se va
a poder detener la reacción al
principio, sin necesidad de gastar muchos
metabolitos
(ahorro de metabolitos y energía), pero
también es muy
rentable colocarlas
ramificación
, para poder tener el control
bifurcaciones, y así
determinar cuándo interesa
coger un camino de la ruta
u otro (el más necesario)
MECANISMOS DE CONTROL DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
Controlando la
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Mediante el c
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odificando covalentemente
con el sustrato.
o Sintetizando
inhibidores o activadores
éstas puedan activar o inhibir un f
sistemas de retroalimentación negativa,
de la ruta, para que no se gasten metabolitos y energía en balde, ya que hay suficiente producto.
o Limitando la cantidad de
sustrato
en la glucolisis
, si no hay suficiente cantidad de glucosa, no puede activarse
Controlando la
localización subcelular de la enzima
sitio determinado para poder funcionar correctamente.
impedimos su entrada en un sitio determinado, se impide que esa ruta metabólica tenga lugar.
Alosterismo y cooperatividad
, hay enzimas que
alosterismo.
Por tanto, hay muchas maneras de controlar a las enzimas, pero además u
varios tipos de regulación para controlar su actividad
necesidades cambiantes de la célula
luego regular transcripcional
mente
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Tema 7: Regulación Enzimática
y Mecanismos de control de la actividad enzimática
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s enzimas, y esto es muy importante porque casi
están controlados por enzimas
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son proteínas muy eficaces, que además de tener capacidad catalítica también
tienen la capacidad de ser reguladas, es decir, son capaces de inhibir o activar su actividad con mucha
facilidad frente a la presencia de hormonas, metabolitos, Tª externa,…, po
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MECANISMOS DE CONTROL DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
cantidad de enzima
mediante la transcripción o la traducción.
ontrol directo de la actividad
catalítica del enzima:
odificando covalentemente
los Aas que sean
más críticos para la catálisis o para la interacción
inhibidores o activadores
enzimáticos que actúen sobre las enzimas, para que
éstas puedan activar o inhibir un f
lujo metabólico. Este tipo de regulación
sistemas de retroalimentación negativa,
en donde el producto final inhibe a la primera enzima
de la ruta, para que no se gasten metabolitos y energía en balde, ya que hay suficiente producto.
sustrato
disponible o de cofactores
necesarios para esa reacción
, si no hay suficiente cantidad de glucosa, no puede activarse
localización subcelular de la enzima
, es decir, hay enzimas que
sitio determinado para poder funcionar correctamente.
Ej, si enviamos una enzima a otro lugar o
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, hay enzimas que
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Por tanto, hay muchas maneras de controlar a las enzimas, pero además u
n mismo enzima puede sufrir
varios tipos de regulación para controlar su actividad
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y así adaptar el flujo de una ruta a las
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fosforilarse a corto plazo, para
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s enzimas, y esto es muy importante porque casi
son proteínas muy eficaces, que además de tener capacidad catalítica también
tienen la capacidad de ser reguladas, es decir, son capaces de inhibir o activar su actividad con mucha
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se regulan por mecanismos de cooperatividad o
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¡Descarga T7 Regulación enzimática y más Apuntes en PDF de Bioquímica solo en Docsity!

1. Enzimas Reguladoras y Mecanismos de control de la actividad enzimática

La regulación enzimática consiste en el control de l todos los flujos metabólicos están controlados por enzimas Las enzimas reguladoras son proteínas muy eficaces, que además de tener capacidad catalítica también tienen la capacidad de ser reguladas, es decir, son capaces de inhibir o activar su actividad con mucha facilidad frente a la presencia de hormonas, metabolitos, Tª externa,…, po a sí mismas, y regular los flujos metabólicos. El paso limitante es el más lento en por tanto, es el que tiene un mayor efecto sobre el flujo total cadena). Por eso,a nivel celular es mucho más rentable limitantes de los flujos metabólico los primeros pasos de una reacción porque así se va a poder detener la reacción al principio, sin necesidad de gastar muchos metabolitos (ahorro de metabolitos y energía), pero también es muy rentable colocarlas ramificación , para poder tener el control bifurcaciones, y así determinar cuándo interesa coger un camino de la ruta u otro (el más necesario) MECANISMOS DE CONTROL DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

  • Controlando la cantidad de enzima
  • Mediante el control directo de la actividad o Modificando covalentemente con el sustrato. o Sintetizando inhibidores o activadores éstas puedan activar o inhibir un f sistemas de retroalimentación negativa, de la ruta, para que no se gasten metabolitos y energía en balde, ya que hay suficiente producto. o Limitando la cantidad de sustrato en la glucolisis, si no hay suficiente cantidad de glucosa, no puede activarse
  • Controlando la localización subcelular de la enzima sitio determinado para poder funcionar correctamente. impedimos su entrada en un sitio determinado, se impide que esa ruta metabólica tenga lugar.
  • Alosterismo y cooperatividad , hay enzimas que alosterismo. Por tanto, hay muchas maneras de controlar a las enzimas, pero además u varios tipos de regulación para controlar su actividad necesidades cambiantes de la célula luego regular transcripcionalmente fase) Tema 7: Regulación Enzimática y Mecanismos de control de la actividad enzimática onsiste en el control de las enzimas, y esto es muy importante porque casi están controlados por enzimas. son proteínas muy eficaces, que además de tener capacidad catalítica también tienen la capacidad de ser reguladas, es decir, son capaces de inhibir o activar su actividad con mucha facilidad frente a la presencia de hormonas, metabolitos, Tª externa,…, por lo que pueden ser reguladas a sí mismas, y regular los flujos metabólicos. en una vía metabólica, y el que tiene un mayor efecto sobre el flujo total metabólico (es el eslabón más débil de la es mucho más rentable colocar a las enzimas reguladoras metabólicos, y dentro de esos pasos limitantes, es más rentable colocarlas los primeros pasos de una reacción metabólica, a poder detener la reacción al principio, sin necesidad de gastar muchos (ahorro de metabolitos y energía), pero rentable colocarlas en las rutas de , para poder tener el control sobre las determinar cuándo interesa u otro (el más necesario) MECANISMOS DE CONTROL DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA cantidad de enzima mediante la transcripción o la traducción. ontrol directo de la actividad catalítica del enzima: odificando covalentemente los Aas que sean más críticos para la catálisis o para la interacción inhibidores o activadores enzimáticos que actúen sobre las enzimas, para que éstas puedan activar o inhibir un flujo metabólico. Este tipo de regulación sistemas de retroalimentación negativa, en donde el producto final inhibe a la primera enzima de la ruta, para que no se gasten metabolitos y energía en balde, ya que hay suficiente producto. sustrato disponible o de cofactores necesarios para esa reacción , si no hay suficiente cantidad de glucosa, no puede activarse localización subcelular de la enzima , es decir, hay enzimas que sitio determinado para poder funcionar correctamente. Ej, si enviamos una enzima a otro lugar o impedimos su entrada en un sitio determinado, se impide que esa ruta metabólica tenga lugar. , hay enzimas que se regulan por mecanismos de cooperatividad o Por tanto, hay muchas maneras de controlar a las enzimas, pero además un mismo enzima puede sufrir varios tipos de regulación para controlar su actividad, y así adaptar el flujo de una ruta a las necesidades cambiantes de la célula. Ej, la misma enzima puede primero fosforilarse a corto plazo, para mente sus niveles a largo plazo (controlar la cantidad de enzima con la 2ª s enzimas, y esto es muy importante porque casi son proteínas muy eficaces, que además de tener capacidad catalítica también tienen la capacidad de ser reguladas, es decir, son capaces de inhibir o activar su actividad con mucha r lo que pueden ser reguladas metabólico (es el eslabón más débil de la a las enzimas reguladoras en los pasos , y dentro de esos pasos limitantes, es más rentable colocarlas en más críticos para la catálisis o para la interacción enzimáticos que actúen sobre las enzimas, para que lujo metabólico. Este tipo de regulación es muy común en los en donde el producto final inhibe a la primera enzima de la ruta, para que no se gasten metabolitos y energía en balde, ya que hay suficiente producto. necesarios para esa reacción (ej, , si no hay suficiente cantidad de glucosa, no puede activarse) , es decir, hay enzimas que necesitan estar en un Ej, si enviamos una enzima a otro lugar o impedimos su entrada en un sitio determinado, se impide que esa ruta metabólica tenga lugar. se regulan por mecanismos de cooperatividad o n mismo enzima puede sufrir y así adaptar el flujo de una ruta a las fosforilarse a corto plazo, para (controlar la cantidad de enzima con la 2ª

2. Enzimas Alostéricas o Cooperativas

Son enzimas complejas formadas por varias subunidades, que sienten la presencia del sustrato y funcionan catalíticamente sobre ese sustrato transformándolo de una manera cooperativa, es decir, la unión de la primera subunidad al sustrato segunda molécula de sustrato, y la transforme mucho más fácilmente de lo que lo ha hecho la primera subunidad, y esto mismo va a suceder con cada una de las subunidades que conforman esa enzima multimérica  Comportamiento cooperativo Ej, de un tetrámero con 4 subunidades cilíndricas sustrato se une a la primera subunidad, ésta cambia su conformación volviéndose cuadrada, e informa a las dos subunidades con las que está interaccionando de m directa (“les da un codazo”), haciendo que también cambien su conformación, para así tener otra subunidad que adquiera una molécula de sustrato más fácilmente. De esta forma cooperativa, cada nueva interacción con sustrato facilita la unión del sigui Los reguladores alostéricos son moléculas distintas del sustrato, que se unen a los enzimas alostéricos y los regulan, controlando o modificando su comportamiento alostérico. Por tanto, los enzimas alostéricos son mult transmitirlos a las subunidades con las que están interaccionando, para facilitar que cada vez se transforme mejor un sustrato, y además suelen tener dominios de interacción con moléculas que cambian su comportamiento alostérico, inhib Los enzimas cooperativos siguen un que cuando hay pocas moléculas de sustrato, a la enzima le cuesta mucho unirse a los sustratos, pero llega un momento en el que cantidad de sustrato es suficiente par subunidad de la enzima, y esta interacción hace que subunidades sean mucho más eficaces En la gráfica sigmoidea vemos que h sustrato en el que la velocidad de r [sustrato] son pequeños, y por eso exponencialmente hasta llegar al mismo nivel que una enzima Michaeliana El caso más extremo de un comportamiento cooperativo vemos en esta gráfica, en donde la Vm/2 es la equivalente a la km en el eje de las x de un enzima cooperativo, que recibe el nombre de S0,5 , que es la concentración de sustrato a la que cambios muy pequeños en la concentración de sustrato, una inhibición brutal de esa ruta metabólica (Histéresis) La km, P 50 o S0,5 son los rangos un proceso metabólico pasa de estar apagado a estar encendido y por eso las enzimas alostéricas son tan importantes, ya que alrededor de su S0,5 permiten una regulación mucho más fina y eficaz de las rutas metabólicas, inhibiéndolas o activándolas Enzimas Alostéricas o Cooperativas formadas por varias subunidades, que sienten la presencia del sustrato y funcionan catalíticamente sobre ese sustrato transformándolo de una manera cooperativa, es decir, la subunidad al sustrato facilita que la siguiente subunidad interaccione con una y la transforme mucho más fácilmente de lo que lo ha hecho la primera mismo va a suceder con cada una de las subunidades que conforman esa enzima nto cooperativo (trabajo en equipo) Ej, de un tetrámero con 4 subunidades cilíndricas: Cuando el sustrato se une a la primera subunidad, ésta cambia su conformación volviéndose cuadrada, e informa a las dos subunidades con las que está interaccionando de manera directa (“les da un codazo”), haciendo que también cambien su conformación, para así tener otra subunidad que adquiera una molécula de sustrato más fácilmente. cada nueva interacción con sustrato facilita la unión del sigui son moléculas distintas del sustrato, que se unen a los enzimas alostéricos y los regulan, controlando o modificando su comportamiento alostérico. os enzimas alostéricos son multímeros que pueden hacer cambios transmitirlos a las subunidades con las que están interaccionando, para facilitar que cada vez se transforme mejor un sustrato, y además suelen tener dominios de interacción con moléculas que cambian su comportamiento alostérico, inhibiéndolo o activándolo. Los enzimas cooperativos siguen un comportamiento sigmoidal , ya hay pocas moléculas de sustrato, a la enzima le cuesta unirse a los sustratos, pero llega un momento en el que la cantidad de sustrato es suficiente para unirse a la primera subunidad de la enzima, y esta interacción hace que el resto de las n mucho más eficaces de lo que eran al principio. En la gráfica sigmoidea vemos que hay un rango de velocidades de sustrato en el que la velocidad de reacción es capaz de cambiar mucho, cuando los cambios en la [sustrato] son pequeños, y por eso según se incrementa la cantidad de sustrato, l hasta llegar al mismo nivel que una enzima Michaeliana (comportamiento cooperat El caso más extremo de un comportamiento cooperativo es el que vemos en esta gráfica, en donde la Vm/2 es la equivalente a la km en el eje de las x de un enzima cooperativo, que recibe el nombre de es la concentración de sustrato a la que cambios muy pequeños en la concentración de sustrato, producen una activación o una inhibición brutal de esa ruta metabólica (Histéresis) de concentraciones en los cuales tabólico pasa de estar apagado a estar encendido , y por eso las enzimas alostéricas son tan importantes, ya que permiten una regulación mucho más fina y eficaz de las rutas metabólicas, inhibiéndolas o activándolas. formadas por varias subunidades, que sienten la presencia del sustrato y funcionan catalíticamente sobre ese sustrato transformándolo de una manera cooperativa, es decir, la guiente subunidad interaccione con una y la transforme mucho más fácilmente de lo que lo ha hecho la primera mismo va a suceder con cada una de las subunidades que conforman esa enzima cada nueva interacción con sustrato facilita la unión del siguiente. son moléculas distintas del sustrato, que se unen a los enzimas alostéricos meros que pueden hacer cambios conformacionales, y transmitirlos a las subunidades con las que están interaccionando, para facilitar que cada vez se transforme mejor un sustrato, y además suelen tener dominios de interacción con moléculas que eacción es capaz de cambiar mucho, cuando los cambios en la la cantidad de sustrato, la velocidad aumenta ortamiento cooperativo)

Por tanto, la misma enzima en diferentes tejidos, puede tener distinta composición a nivel funcional, a nivel de ser activada o a nivel de ser inhibida, puesto que es la misma proteína pero con algunos Aas diferentes (isoenzimas)

4. Subunidades Reguladoras y Zimógenos

Son enzimas complejas heteropoliméricas tipos de subunidades, las subunidades reguladoras (R) y las subunidades catalíticas (C) Las subunidades reguladoras se encargan de controlar la actividad de las subunidades catalíticas, y su unión o disociación está controlada por activadores o inhibidores alostéricos que se unen a las subunidades R. Ejemplo. El AMPc que se produce como a su receptor β-adrenérgico, es capaz de activar a de esta formase cambia el diámetro de los vasos sanguíneos ritmo cardiacopara que nos llegue suficiente sangre a todos los Esto es así porque la PKA tiene 4 subunidades, dos subunidades catalíticas que se encargan de las fosforilaciones adrenalina produzca una cantidad suficiente de cantidades, éste se une a las subunidades las subunidades catalíticas para que puedan e Por tanto, hay algunas enzimas que tienen bloqueándolas. Activación por corte proteolítico (Zimógenos) Hay algunas enzimas que están siempre presentes en los organismos dispuestas a funcionar, pero siempre activadas serían “peligrosas”, es decir, las tenemos que tener dispuestas pero no a Los Zimógenos o Pro-enzimas son las cadenas polipeptídicas precursoras del enzima activo, y ese precursor es un polipeptido que solamente se activa cuando enzimas requieren el corte de un precursor proteico inactivo llamado zimó Ejemplo. La cascada de coagulación sanguínea Cuando nos hacemos un corte, el cuerpo tiene que poder coagular la sangre lo antes posible para no desangrarnos, de forma que todas las enzimas implicadas en la cascada de coagulación tienen que estar dispuestas pero no activadas, porque el organismo no puede estar creando trombos constantemente, y por eso sintetizamos enzimas de una manera en la que están preparadas para actuar, pero se encuentran inactivas hasta que llega un estímulo que las activa (pro-enzima) La protrombina se transforma en trombi fibrina, y ésta es la encargada de generar el coágulo para evitar que nos desangremos. Otros ejemplos de zimógenos: Las enzimas presentes en el estómago también se sintetizan como zimógen ejemplo, el tripsinógeno es el precursor de la tripsina, quimiotripsina, la proelastasa es el precursor de la elastasa, estómago a modo de zimógenos. Cuando polipéptidos fuera de su estructura activación de todas las enzimas gástricas, Por tanto, la misma enzima en diferentes tejidos, puede tener distinta composición a nivel funcional, a nivel de ser activada o a nivel de ser inhibida, puesto que es la misma proteína pero con algunos Aas y Zimógenos s heteropoliméricas , puesto que están formadas por diferentes , las subunidades reguladoras (R) y las subunidades catalíticas (C) Las subunidades reguladoras se encargan de controlar la actividad de las subunidades catalíticas, y su unión o disociación está controlada por activadores o inhibidores alostéricos que se unen a las subunidades R. se produce como 2º mensajero cuando la adrenalina llega , es capaz de activar a la Protein kinasa A (PKA), y cambia el diámetro de los vasos sanguíneos y se aumenta el ritmo cardiacopara que nos llegue suficiente sangre a todos los tejidos. Esto es así porque la PKA tiene 4 subunidades, dos subunidades catalíticas que se encargan de las fosforilaciones, y dos subunidades R que inhiben a las subunidades C hasta que la a cantidad suficiente de AMPc. Cuando el AMPc se une a las subunidades R cambiando su conformación, lo que provoca la que puedan ejercer su función biológica en un tejido determinado. mas que tienen subunidades reguladoras, capaces de controlar (Zimógenos) Hay algunas enzimas que están siempre presentes en los organismos dispuestas a funcionar, pero ”, es decir, las tenemos que tener dispuestas pero no a son las cadenas polipeptídicas precursoras del enzima activo, y ese precursor es un polipeptido que solamente se activa cuando se proteolizan ciertas partes de su estructura, es decir, algunos enzimas requieren el corte de un precursor proteico inactivo llamado zimógeno para activarse. Ejemplo. La cascada de coagulación sanguínea: Cuando nos hacemos un corte, el cuerpo tiene que coagular la sangre lo antes posible para no odas las enzimas ción tienen que estar dispuestas pero no activadas, porque el uede estar creando trombos sintetizamosestas de una manera en la que están preparadas se encuentran inactivas hasta que enzima) a protrombina se transforma en trombina, que es la encargada de cortar el fibrinógeno para convertirlo en es la encargada de generar el coágulo para evitar que nos desangremos. Las enzimas presentes en el estómago también se sintetizan como zimógen es el precursor de la tripsina, el quimiotripsinógeno es el precursor de la elastasa,…, y todos estos enzimas los tenemos en el Cuando ingerimos alimentos, los zimógenos se cortan dejan de su estructura, que se encuentran unidos por puentes disulfuro activación de todas las enzimas gástricas, iniciando así la digestión. Por tanto, la misma enzima en diferentes tejidos, puede tener distinta composición a nivel funcional, a nivel de ser activada o a nivel de ser inhibida, puesto que es la misma proteína pero con algunos Aas y dos subunidades R que inhiben a las subunidades C hasta que la encuentra en grandes , lo que provoca la liberación de en un tejido determinado. capaces de controlar su funciónactivándolas o Hay algunas enzimas que están siempre presentes en los organismos dispuestas a funcionar, pero si estuvieran ”, es decir, las tenemos que tener dispuestas pero no activadas. son las cadenas polipeptídicas precursoras del enzima activo, y ese precursor es un se proteolizan ciertas partes de su estructura, es decir, algunos geno para activarse. na, que es la encargada de cortar el fibrinógeno para convertirlo en Las enzimas presentes en el estómago también se sintetizan como zimógenos, por es el precursor de la todos estos enzimas los tenemos en el los zimógenos se cortan dejando trozos de unidos por puentes disulfuro y promueven la