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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: 2 Mar, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Contenido

Inhibición Enzimática Reversible

Inhibición Enzimática Irreversible

Efectos Alostéricos

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 K_m aumenta, ya que se requiere una mayor concentración de sustrato para obtener la velocidad media máxima.
Sin embargo, la V_max no se modifica.
Cambios en la curva de Michaelis-Menten:
- El aumento de K_m hará que la curva se desplace hacia la izquierda del gráfico.
- La reacción alcanzará eventualmente la V_max, 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 K_m también conducirá a un aumento de -1/K_m, desplazando la intersección en x hacia la izquierda.
- La falta de cambio en V_max 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.

Competitive inhibition — Inhibición competitiva
Imagen por Lecturio.

Competitive inhibition graph — Inhibición competitiva
Imagen por Lecturio.

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Competitive Reversible Enzyme Inhibition – Enzyme Inhibitors

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 V_max, mientras que la K_m sigue siendo la misma.
Cambios en la curva de Michaelis-Menten:
- La disminución de la V_max conduce a un desplazamiento hacia abajo de la altura de la curva.
- K_m 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 V_máxconduce a un aumento de 1/V_máx, lo que hace que la intersección con y sea mayor.
- Como K_m no cambia, la intersección en x de -1/K_m 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.

Non competitive inhibition — Inhibición no competitiva
Imagen por Lecturio.

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Non-competitive Reversible Inhibition – Enzyme Inhibitors

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 K_m 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 V_max también se reduce, ya que se impide que la enzima forme productos.
Cambios en la curva de Michaelis-Menten:
- La disminución de K_m conduce a un ligero desplazamiento hacia la derecha de la curva.
- La disminución de V_max conduce a un desplazamiento hacia abajo de la altura de la curva.
Cambios en el gráfico de Lineweaver-Burk:
- La disminución de K_m hace que -1/K_m también disminuya y desplace la intersección con x hacia la derecha.
- La disminución del V_máxconduce a un aumento de 1/V_máx, 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
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Uncompetitive Reversible Enzyme Inhibition – Enzyme Inhibitors

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 V_max 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

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Irreversible Enzyme Inhibition: Suicide – Enzyme Inhibitors

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 V_max, K_m 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 K_m 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/V_max y provoca un desplazamiento hacia abajo de la intersección con y.
- La activación también puede conducir a una disminución de la K_m y, por lo tanto, a una disminución de -1/K_m, 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.