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Inhibición Enzimática

Los inhibidores enzimáticos se unen a las enzimas y disminuyen su actividad. Los activadores enzimáticos se unen a las enzimas y aumentan su actividad. Las moléculas que disminuyen la actividad catalítica de las enzimas pueden presentarse de diversas formas e incluyen la inhibición reversible o irreversible. La inhibición reversible puede ser competitiva, no competitiva o acompetitiva.

Última actualización: Jul 19, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Inhibición Enzimática Reversible

Inhibidores competitivos

  • Inhibición competitiva: El inhibidor se parece al sustrato y, por tanto, compite con él por el sitio de unión en el centro activo de la enzima.
    • El inhibidor se une al centro activo, bloqueando la interacción del sustrato con el sitio de unión.
    • El inhibidor puede ser superado mediante un exceso de sustrato; por tanto, esta inhibición es reversible.
    • Disminuye la afinidad de la enzima por el sustrato
  • A medida que la afinidad disminuye, el valor de la Km aumenta, ya que se requiere una mayor concentración de sustrato para obtener la velocidad media máxima.
  • Sin embargo, la Vmax no se modifica.
  • Cambios en la curva de Michaelis-Menten:
    • El aumento de Km hará que la curva se desplace hacia la derecha del gráfico.
    • La reacción alcanzará eventualmente la Vmax, pero requerirá concentraciones de sustrato mucho más altas para hacerlo.
    • La curva se desplaza hacia la izquierda sin cambiar la altura de la curva.
  • Cambios en el gráfico de Lineweaver-Burk:
    • El aumento de Km también conducirá a un aumento de -1/Km, desplazando la intersección en x hacia la izquierda.
    • La falta de cambio en Vmax hace que la intersección con Y permanezca sin cambios.
    • Estos cambios hacen que la línea aparezca «más vertical» y que cruce el gráfico original en la intersección y.

Inhibidores no competitivos

  • Inhibición no competitiva: El inhibidor no tiene una forma similar a la del sustrato porque se une e inhibe la enzima fuera del centro activo, normalmente en el sitio alostérico.
    • Así, el sustrato puede seguir uniéndose al centro activo, pero no se convierte debido a la unión adicional del inhibidor.
    • La inhibición no competitiva puede ser reversible o irreversible.
    • El exceso de sustrato no desplaza al inhibidor.
  • El número de complejos enzima-sustrato funcionales disminuye.
  • Esto disminuye la Vmax, mientras que la Km sigue siendo la misma.
  • Cambios en la curva de Michaelis-Menten:
    • La disminución de la Vmax conduce a un desplazamiento hacia abajo de la altura de la curva.
    • Km permanece igual, por lo que la curva no se desplaza en el eje x.
  • Cambios en el gráfico de Lineweaver-Burk:
    • La disminución de la Vmáx conduce a un aumento de 1/Vmáx, lo que hace que la intersección con y sea mayor.
    • Como Km no cambia, la intersección en x de -1/Km también permanecerá igual.
    • Estos cambios hacen que la curva aparezca «más vertical» con la nueva línea, creando una forma de V con la línea original, con el punto en la intersección en x.

Inhibidores acompetitivos

  • Inhibición acompetitiva: forma rara de inhibición enzimática caracterizada por la unión específica en el complejo enzima-sustrato
    • El inhibidor también se une fuera del centro activo, pero solo si el complejo enzima-sustrato ya está formado.
    • El resultado es un cambio conformacional reversible y, por tanto, la inactivación de la enzima.
    • Impide la liberación del sustrato del sitio de unión.
  • La Km se reduce a medida que el inhibidor hace que la reacción favorezca al complejo enzima-sustrato, creando un aumento inicial de la velocidad de reacción.
  • La Vmax también se reduce, ya que se impide que la enzima forme productos.
  • Cambios en la curva de Michaelis-Menten:
    • La disminución de Km conduce a un ligero desplazamiento hacia la derecha de la curva.
    • La disminución de Vmax conduce a un desplazamiento hacia abajo de la altura de la curva.
  • Cambios en el gráfico de Lineweaver-Burk:
    • La disminución de Km hace que -1/Km también disminuya y desplace la intersección con x hacia la derecha.
    • La disminución del Vmáx conduce a un aumento de 1/Vmáx, lo que hace que la intersección con y sea mayor.
    • La línea se desplazará hacia la derecha y aparecerá paralela y por encima de la línea inicial.
Uncompetitive inhibition

Inhibición enzimática reversible no competitiva

Image by Lecturio.

Inhibición Enzimática Irreversible

Inhibidores suicidas

  • Los inhibidores suicidas se unen de forma irreversible al sitio activo de la enzima mediante una unión covalente.
  • Se unen al mismo sitio que los inhibidores competitivos, pero tienen resultados permanentes de manera no competitiva
  • La Vmax cae a cero y no se permite la unión de ninguna cantidad de sustrato.
  • Ejemplo: medicamentos con base de penicilina que actúan sobre las proteínas bacterianas de unión a la penicilina

Efectos Alostéricos

  • Regulación alostérica: forma más común de regulación; realizada por ligando/efectores alostéricos
  • Los ligandos se unen fuera del centro activo de la enzima, concretamente en el centro alostérico, lo que provoca un cambio conformacional y la activación o desactivación de la enzima, dependiendo de la capacidad del sustrato para adaptarse a la nueva forma.
  • En las enzimas alostéricas se pueden distinguir 2 formas de estado:
    • La forma T inactiva (tensada), estabilizada por inhibidores alostéricos
    • La forma R activa (relajada), estabilizada por activadores alostéricos
  • A menudo, el propio sustrato representa un activador alostérico y promueve la condición R para su propia aplicación.
    • Cooperatividad positiva: El primer sustrato facilita la unión del segundo sustrato.
    • Cooperatividad negativa: La unión del primer sustrato complica la unión del segundo sustrato.
  • Dependiendo de la naturaleza del efector alostérico, se pueden cambiar los valores de Vmax, Km o ambos.
  • La regulación alostérica es más importante para las enzimas limitantes de velocidad.
  • Cambios en la curva de Michaelis-Menten:
    • Las enzimas alostéricas tienen una curva sigmoidal cuando se representan de esta manera.
    • Los valores de Km suelen ser significativamente mayores para las enzimas alostéricas.
    • Los inhibidores alostéricos desplazan la reacción hacia el lado derecho de la curva.
    • Los activadores alostéricos mueven la reacción hacia el lado izquierdo de la curva.
  • Cambios en el gráfico de Lineweaver-Burk con la activación:
    • La activación puede aumentar el V0 de la reacción, lo que lleva a una disminución de 1/Vmax y provoca un desplazamiento hacia abajo de la intersección con y.
    • La activación también puede conducir a una disminución de la Km y, por lo tanto, a una disminución de -1/Km, haciendo que la intersección con x se desplace hacia la derecha.
    • En cualquier caso, la nueva línea aparecerá «más horizontal» en comparación con la línea original.

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