T10a Inhibición Enzimática PDF

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Apuntes sobre bioquímica para el grado de medicina...

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TEMA 10 INHIBICIÓN ENZIMÁTICA  ¿Qué es? Tipos  Parámetros: KI, KmI, VmáxI  Tipos de inhibición reversible: o Inhibición Competitiva o Inhibición No Competitiva o Inhibición Acompetitiva -oOo¿Qué es? Tipos Hay numerosos inhibidores enzimáticos, que interfieren con la catálisis enzimática, ralentizándola o inhibiéndola. Tienen una especial importancia en el ámbito de la bioquímica médica, ya que muchos de ellos, naturales o sintéticos, se emplean como fármacos. Un inhibidor puede actuar sobre una enzima que se encuentra en un organismo patógeno pero no en el huésped; por ejemplo, los antibióticos están diseñados para atacar el peptidoglicano de las bacterias, los fármacos frente a HIV están diseñado frentea enzimas específicas del virus, como la transcriptasa inversa. Los inhibidores enzimáticos también pueden actuar sobre enzimas cuya actividad está alterada en determinada patología, siendo esta actividad alterada la causa de la enfermedad, por ejemplo, frente a la hipertensión crónica, la ACE inhibe la angiotensina, frente a acetilcolinesterasa, los carbamatos inhiben la enzima manteniendo los niveles del neurotransmisor acetilcolina adecuados ... En ambos casos, los fármacos más adecuados serán aquellos que afecten específicamente a su enzima diana, evitando otros efectos secundarios no deseados. Los inhibidores pueden unirse a sus enzimas diana bien en sus centros activos, bloqueando el acceso de la enzima al sustrato, o bien en sitios específicos para el inhibidor impidiendo en ambos casos el correcto funcionamiento de la enzima. Según el sitio de unión dará lugar a la formación de un complejo enzima–inhibidor (EI) o a un complejo ternarioenzima–sustrato–inhibidor (ESI). La mayor parte de los inhibidores enzimáticos tienen un efecto reversible, aunque también existen inhibidores irreversibles que afectan de manera permanente a su enzima diana. Los inhibidores irreversibles se unen a la enzima de modo covalente o en ocasiones se une mediante interacciones no covalentes muy estables. De esta manera, el inhibidor irreversible modifica el centro activo e impide la catálisis. La cinética de las enzimas en presencia de inhibidores irreversibles no siguen una cinética enzimática de tipo Michaelis– Menten. Los inhibidores reversibles se unen a la enzima diana de manera no covalente. Siguen una cinética michaeliana y se puede diferenciar 3 modos principales de inhibición: competitiva, acompetitiva y no competitiva, según afecte a Km, a Vmáx o ambos parámetros cinéticos. En cualquier caso la velocidad de reacción inhibida (VI) va a ser inferior a la velocidad de reacción (Vo).

Universidad Alfonso X el Sabio

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Parámetros: KI, KmI, VmáxI Del mismo modo que en el tema anterior se trataron diferentes parámetros cinéticos (Ks, Km o Vmáx), en este tema se tratan esos mismos parámetros pero en presencia de inhibidor (KI, KmI o VmáxI), denominados «parámetros cinéticos aparentes». KI Se trata del análogo a Ks, representa la afinidad del inhibidor [I] por la enzima. Si la unión del inhibidor a la enzima es en el centro activo, según la reacción E + I →EI, la afinidad de la enzima por esta molécula vendrá definida por la constante de disociación de este complejo, según la fórmula KI = [E][I]/[EI].Cuanto menor sea la constante de inhibición KI más eficiente es la inhibición de la actividad enzimática. Si la enzima se une al complejo ES dando lugar a un complejo ternario ESI, según la reacción ES + I →ESI, la afinidad de la enzima por esta molécula vendrá definida por la constante de disociación de este complejo, según la fórmula KI = [ES][I]/[ESI]. KmI y VmáxI : Al medir los valores Km y Vmáx en presencia de inhibidor, la cinética enzimática dará unos valores aparentes de estos parámetros: KmI y VmáxI. De este modo, KmI mide la afinidad de la enzima por el sustrato en presencia de inhibidor y VmáxI mide la velocidad máxima de la enzima con su sustrato en presencia de inhibidor. La disminución o aumento de los parámetros en presencia de inhibidor viene determinado por el factor α. Así α es el factor mediante el cual se relacionan los parámetros cinéticos sin inhibidor y los aparentes , y se calcula mediante la expresión α = 1 + [I]/KI. Tipos de inhibición reversible Depende de cómo se una el inhibidor a la enzima, y así de los parámetros cinéticos que se ven afectados. Inhibición Competitiva Un inhibidor competitivo tiene una estructura química similar a la del sustrato enzimático, de modo que se unen al centro activo de la enzima, compitiendo por él con el sustrato (ver figura 1). Por su mecanismo de acción, puede llegar a ser desplazado aumentando la concentración de sustrato. Así, la inhibición no es resultado de un efecto sobre la actividad enzimática, sino del acceso del sustrato al centro activo. Aunque KI es fijo, la velocidad de la reacción que se inhibe de manera competitiva puede aumentar con la concentración de sustrato, debido a que éste compite de un modo más eficaz con el inhibidor por el centro activo. Universidad Alfonso X el Sabio

Figura 1.Inhibición Competitiva (Reacción). Elaboración: Ana Martínez. 2

De este modo, los parámetros cinéticos en la inhibición competitiva provocan un aumento aparente de Km, que depende del valor α, pero no afecta a Vmáx (ver figura 2). La presencia de inhibidor aumenta la Km porque es necesaria mayor concentración de sustrato para alcanzar la mitad de Vmáx, pero a altas concentraciones de sustrato es muy poco probable que el inhibidor se una a la enzima, y por esto no afecta a Vmáx. La ecuación de Michaelis–Menten en esta inhibición competitiva queda del siguiente modo: VI = Vmáx[S]/(KmI+[S]), siendoKmI=αKm.

Figura 2. Inhibición Competitiva (Representación lineal). Elaboración: Ana Martínez.

y VmáxI= Vmáx Inhibición NO competitiva Un inhibidor no competitivo puede fijarse tanto a la enzima libre como al complejo enzima–sustrato (ver figura 3), uniéndose el inhibidor en un sitio diferente del centro activo, de modo que Figura 3.Inhibición NO Competitiva (Reacción). su efecto no es subsanando Elaboración: Ana Martínez. aumentando la concentración de sustrato. Esta inhibición conlleva una disminución de Vmáx (VmáxI...