Regulacin Alostrica

CINTICA ENZIMTICA MECANISMOS O TEORIAS DE ACCIN, ESPECIFICIDAD Y REGULACIN ALOSTRICA

Mecanismos de accin o teoras de accin Introduccin Para que la enzima (E) realice su funcin, primero debe unirse a un sustrato (S) y formar un complejo enzima-sustrato (ES) del que obtiene un producto (P). Luego de la reaccin, la enzima queda libre para actuar sobre otro sustrato (S).

Los investigadores han establecido dos mecanismos bsicos que explicaran, de manera dinmica, cmo las enzimas llevan a cabo sufuncincataltica:

Modelo de llave-cerradura:Este modelo plantea una analoga entre la interaccin de las enzimas con su sustrato y el funcionamiento de una llave que se complementa especficamente con una nica chapa o cerradura. Si bien es cierto que este modelo da cuenta de la relacin especfica entre una enzima y su sustrato, sugiere una interaccin ''rgida'' entre ellos, condicin que algunos cientficos actualmente cuestionan.

Modelo de encaje-inducido:Este modelo sugiere una interaccin ms flexible y plstica entre la enzima y su sustrato. La idea es que a medida que el sustrato se acerca a la enzima, induce cambios de forma en ella, de manera de acomodarse y as establecer la relacinespecfica que caracteriza a esta interaccin

Especificidad

Una de las caractersticas ms importantes de los enzimas es su altaespecificidadsobre la reaccin que catalizan. Cada enzima cataliza un solo tipo de reaccin, y casi siempre acta sobre un nico sustrato o sobre un grupo muy reducido de ellos. Esta especificidad se debe a la complementariedad que debe existir entre el sustrato y el centro activo del enzima.(Devlin T, 2004)Especificidad Enzimtica En 1894, EmilFischerpropuso lahiptesis de la llave y la cerradurapara explicar la especificidad enzimtica. Segn esta hiptesis la especificidad entre la enzima y el sustrato es como la que existe entre una llave y su cerradura, se pensaba que el centro activo tena una forma tridimensional determinada y el sustrato sera complementario a l y encajara perfectamente.

En 1958 DanielKoshlandpropuso lahiptesis del ajuste inducidoo de la mano y el guante que es la que se acepta en la actualidad. Dice que la especificidad radica en los aminocidos de unin del centro activo, que son los encargados de establecer enlaces dbiles con el sustrato. Realizada la fijacin el enzima posee libertad para cambiar su forma y amoldarse al sustrato de tal manera que el centro activo quede correctamente situado. Esta teora afirma que no hay una adaptacin predeterminada como ocurre en el modelo de la llave-cerradura, sino una adaptacin inducida por los aminocidos de unin.

Especificidad de accin: Es decir un enzima solo puede realizar un determinado tipo de reaccin: hidrlisis, xido-reduccin, etc.

Especificidad de sustrato: Esto significa que cada enzima slo puede actuar sobre un sustrato, o sobre un reducido nmero de sustratos.Esta especificidad puede ser:

Absoluta. El enzima acta sobre un nico sustrato. Ej. ureasa acta sobre la urea y la desdobla en CO2 y NH3.De grupo.El enzima acta sobre un grupo de sustratos que presentan un determinado tipo de enlace. Ej las descarboxilasas eliminan un grupo CO2 de los aminocidos.Estereoqumica.La enzima acta sobre un estereoismero y no sobre el otro. Ej. la aspartasa acta sobre el L-asprtico y no sobre la forma D. (Melo,2006)

Regulacin Alostrica

Enzimas alostricasUngrupo de enzimas que no obedecen la cintica de Michaelis-Menten.Son enzimas que presentan dos centros distintos a los que pueden unirse las molculas reguladoras: Centro activo, en donde se une el sustrato cuya reaccin cataliza el enzima Centro alostrico, en donde se pueden unir sustancias, que pueden activar o inhibir la actividad enzimticaEn las enzimas alostricas la unin de un sustrato a un sitio activo puede afectar las propiedades de otros sitios activos en la misma molcula. Un posible resultado de estainteraccin entre subunidades es que la unin del sustrato resultecooperativo, es decir que la unin del sustrato en un sitio activo facilita la unin de los otros sustratos en los sitios activos vecinos.

La actividad de una enzima alostrica puede ser alterada por molculas regulatorias que se unen de manera reversible a sitios sobre la protena que se encuentren en sitios diferentes al sitio activos. Las propiedades catalticas de las enzimas alostricas pueden ajustarse para cumplir con las demandas inmediatas dela clula. Son los puntos clave de regulacin de las vas metablicas.Generalmente catalizando una reaccin irreversible localizada en el inicio de la va. Son oligomricas. Cada una con un sitio activo.

Tipos de enzimas alostricas ENZIMAS HETEROTRPICAS Estimuladas o inhibidas por un efector diferente del sustrato.ENZIMAS HOMOTRPICAS. Estimuladas o inhibidas por el sustrato, stas tienen dos o ms sitios de unin para el sustrato.

La mayora de enzimas son de tipo mixto, homotrpico-heterotrpico, el sustrato y algn otro metabolito funcionan como moduladores.

Regulacin alostricaProcesos a nivel celular; regulacin de ajuste fino de la actividad enzimtica, a travs de efectos de retroalimentacin (negativa o positiva)

Efector, modulador o modificador alostricoMolculas que regulan la enzima alostrica que se fijan de manera no covalente a un sitio alostricoAltera la afinidad de la enzima por su sustrato, modifica la actividad cataltica mxima de la enzima o ambas.Los que inhiben la actividad enzimtica, son efectores negativos y los que la incrementan son positivos

Tipos de efectores alostricos Efectores homotrpicos y heterotrpicos

Efectores HomotrpicosMolcula idntica al sustrato o el propio sustrato funciona como efector positivo.Cooperatividad. Curva sigmoidea (v0) contra (S).

Efectores heterotrpicos Diferente del sustrato. Retroalimentacin. Generalmente el producto final de una va.(Alostrico propiamente dicho)

Modelos de cooperatividad

MODELO SIMTRICO O CONCERTADO DE MONOD (1965)Modelo propuesto por J. Monod et al. Establece que la unin de la primera molcula de sustrato incrementa la tendencia de las restantes subunidades a experimentar transicin a la forma de elevada afinidad, a travs de un efecto de todo o nada. Hallndose todas las subunidades enestadode baja o elevada afinidad.

MODELO SECUENCIAL DE KOSHLAND (1966)Modelo propuesto por D.E. Koshland. Aplicable a las enzimas alostricas que poseen mltiples subunidades y que se suponen que existen en dos conformaciones diferentes, donde cada una puede experimentar cambios secuenciales individuales en su conformacin entre los extremos de todo o nada. Pueden existir diversos estados de conformacin intermedios, cada uno con su propia actividad cataltica intrnseca. Este modelo propone una sintonizacin ms fina de la actividad de la enzima alostrica.

MODULACIN ALOSTRICA DE LA ACTIVIDAD ENZIMTICAHay enzimas que pueden adoptar 2 conformaciones interconvertibles llamadas R (relajada) y T (tensa). R es la forma ms activa porque se une al sustrato con ms afinidad. Las formas R y T se encuentran en equilibrio R T

Ciertas sustancias tienden a estabilizar la forma R. Son los llamadosmoduladores positivos. El propio sustrato es a menudo un modulador positivo. Las molculas que favorecen la forma R pero que actan sobre una regin del enzima distinta del centro activo son losactivadores alostricosLas sustancias que favorecen la forma T y disminuyen la actividad enzimtica son losmoduladores negativos. Si estos moduladores actan en lugares distintos del centro activo del enzima se llaman inhibidores alostricos

BibliografaBioqumica. (2004). Devlin, T. M. 4 edicin. Revert, Barcelona. Bioqumica 3 Edicin. (2002) C.K. Mathews, K.E. van Holde, K.G. Ahern. Pearson Educacin S.A. Bioqumica de los procesos metablicos 2 Edicin (2006) V. Melo, O Cuamatzi. Revert.GRACIAS