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Planta Piloto de FermentacionesDepartamento de Biotecnología
Ingeniería EnzimáticaInhibición enzimática
Sergio Huerta OchoaUAM-Iztapalapa
Planta Piloto de FermentacionesDepartamento de Biotecnología
Este tipo de inhibición se produce a niveles elevados de sustrato en el que el sustrato se enlaza a un segundo sitio no-activo de la enzima
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Inhibición por substrato(Consideración de equilibrio rápido)
E + S ESk cat
E + P
[ ] [ ] [ ]+[ΕS2]ESEEt
+=
[ ]ESkv cat=
[ ][ ]
[ ] [ ]ESE
ESk
E
v cat
t +=
[ ][ ][ ]ES
SEK
S= ,
[ ]
[ ][ ]
[ ] [ ]E
EK
Sk
E
v
[ ]EK
S
S
S
cat
t +=
[ ]SK
[ ]S
V
v
Smax+
=
1. Reacciones involucradas
2. Balance de masa
3. Velocidad limitante
4. Dividir por [E] t
5. Expresiones de equilibrio
6. Sustituir en términos de [E]
7. Donde Vmax = kcat [E] t
+S
ES2
KS
K I
+ [ES2]
[ ][ ][ ]ES2
SESK
I=
[ ]EK
S
S
+ [ ]2
[ ]2S+KI
KI
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Inhibición por substrato
0.0000
5.0000
10.0000
15.0000
20.0000
25.0000
0.00E+00 2.00E+06 4.00E+06 6.00E+06
[S] nM
V n
mol
/l*m
in
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.00E+00 5.00E-06 1.00E-05 1.50E-05
1/[S]
1/v
[ ] [ ]SKVVSV
K
v I
M
maxmaxmax
1111 ++=
-1/KM
1/Vmax
KM/Vmax
1/V
1/[S][ ] iM KKS =max
[ ][ ] [ ]
iM K
SSK
SVv
2max
++=
[ ] maxmax
111
VSV
K
vM +=
KI se calcula de:
[S]max
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Los inhibidores de enzimas son importantes por varias razones
Inhibición enzimática
1) Pueden ser usados para obtener información acerca de la forma del sitio activo de la enzima y los residuos de amino ácidos en el sitio activo
2) Pueden ser usados para obtener información acerca del mecanismo químico3) Pueden ser usados para obtener información acerca de la regulación o control
de una vía metabólica4) Pueden ser muy importantes en el diseño de medicamentos
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Sistemas de inhibición simple
• Inhibición competitiva
• inhibición no competitiva
• Inhibición acompetitiva
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ES
KS k p
E
SP
EI
I
K i E + SKS
ESk p
E + P+I
K i
EI
Modelo de inhibición competitiva
[ ][ ] [ ]SK
IK
S
V
v
i
S
max +
+
=1
Consideración de equilibrio rápido
EE
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1/[S]
1/v0
-1/KM
1/Vmax
Incremento de[I]
Inhibición competitiva
[I]-K I
Pend.
KM aumentaVmax no cambia
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K i
S
E+P
K i
KS
KS
I
E ES
ESIEI
Modelo de inhibición no competitiva
E + S ES E+PKS
EI + S ESIKS
+I
K i K i
+I [ ]
[ ][ ]SK
S
K
I
V
v
S
i
max +=
+1
Consideración de equilibrio rápido
Planta Piloto de FermentacionesDepartamento de Biotecnología
1/[S]
1/v0
-1/KM
Inhibición no competitiva
Incremento de[I]
1/Vmax
[I]-K I
Inter.
KM no cambiaVmax disminuye
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Modelo de inhibición acompetitiva
E + S
K i
E + P
E S ES
ESI
+
I+
KS
ES E + P
ESI
K i
KS
kcat
kcat
[ ]
[ ]
[ ][ ]S
K
I
K
S
K
I
V
v
i
m
i
max +
+
=
+ 11
Consideración de equilibrio rápido
Planta Piloto de FermentacionesDepartamento de Biotecnología
1/[S]
1/v0
Incremento de[I]
-1/KM
1/Vmax
Inhibición acompetitiva
[I]-K I
Inter.
KM disminuyeVmax disminuye
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K i
S
E+P
K i*
KS
I
E ES
ESIEI
Modelo de inhibición mixta
E + S ES E+PKS
EI ESI
+I
K i K i*
+I
Consideración de equilibrio rápido
[ ][ ]
[ ]
[ ][ ]S
K
I
K
I
K
S
K
I
V
v
I
IS
I
+
+
+
+
=
*
*
max
1
1
1
kcat
kcat
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1/[S]
1/v0
-1/KM
Incremento de[I]
1/Vmax
[I]-K I
Inter.
KM aumentaVmax disminuye
Inhibición mixta