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BIOQUÍMICA I
REGULACIÓN DE LAS ENZIMAS EN LA CÉLULA
Una célula dispone de determinadas materias primas y de ellas debe producir productos específicos.
Como en una fabrica esta maquinaria que facilita esta transformación en las célalas son las enzimas.
En una misma célula coexisten sustratos y enzimas de reacciones de síntesis y degradación.
Las enzimas suelen estar dispuestas en líneas de ensamblaje para llevar a cabo los pasos esenciales necesarios en una ruta metabólica.
REGULACIÓN DE LAS ENZIMAS EN LA CÉLULA
Para que el metabolismo sea armónico y adecuado a las necesidades celulares, es necesaria la regulación enzimática.
Esta regulación se puede realizar sobre la actividad de enzimas ya sintetizadas o sobre la cantidad de enzima.
La cantidad se modifica por degradación o por síntesis de las enzimas.
En las células eucariotas la compartimentación es otra forma de regular el funcionamiento simultáneo de distintas reacciones; por ejemplo la degradación de los ácidos grasos ocurre en la mitocondria y su síntesis en el citoplasma.
REGULACIÓN DE LAS ENZIMAS EN LA CÉLULA
Cualquiera de estos mecanismos son lentos y por eso se necesitan otras formas de regulación.
La actividad de las enzimas puede ser modificada por la acción de inhibidores, por la acción de moduladores alostéricos sobre enzimas alostéricas o por modificación covalente de la enzima.
REGULACIÓN DE LAS ENZIMAS EN LA CÉLULA
1. CONTROL A NIVEL DE SUSTRATO
Consiste en una regulación donde interactúan (compiten) directamente los sustratos y los productos por la enzima de la reacción.
El producto puede actuar como inhibidor competitivo del sustrato. Ejemplo: la fosforilación de la glucosa, donde la hexoquinasa es inhibida por la glucosa-6-fosfato.
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2. CONTROL POR RETROACCCIÓN
La célula puede controlar la generación de un producto final de una ruta metabólica mediante la activación o inhibición de un paso de la ruta.
El aumento de la concentración del producto final produce la inhibibión de la primera enzima de la ruta metabólica.
Este mecanismo evita ala acumulación de los productos intermediarios de una ruta y evitar efectos indeseables sobre el metabolismo.
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3. REGULACIÓN ALOSTÉRICA
La regulación del conjunto de la vía está a cargo de enzimas reguladoras o enzimas alostéricas.
Las enzimas alostéricas catalizan pasos ubicados al principio de la vía o en puntos de ramificación de la misma y su actividad está modulada por la unión de moléculas fisiológicamente importantes que se conocen como efectores o moduladores.
Estas enzimas tienen muchas veces estructura cuaternaria y cada molécula de enzima tiene varios sitios activos.
REGULACIÓN DE LAS ENZIMAS EN LA CÉLULA
3. REGULACIÓN ALOSTÉRICA
Además de los sitios activos, estas enzimas tienen sitios alostéricos a los que se unen los moduladores alostéricos.
La unión del modulador al sitio alostérico origina cambios conformacionales que se trasmiten a través de la molécula de la proteína hasta el sitio activo alterando las propiedades catalíticas de la enzima.
REGULACIÓN DE LAS ENZIMAS EN LA CÉLULA
3. REGULACIÓN ALOSTÉRICA
Las enzimas alostéricas presentan homoalosterismo y heteroalosterismo. - Homoalosterismo: la unión de una molécula de sustrato al primer
sitio activo produce un aumento de afinidad del segundo sitio por otra molécula de sustrato y así sucesivamente (efecto cooperativo). Ejemplo la hemoglobina por el O2
- Heteroalosteriamo: Regulación de la actividad enzimática por la unión de otras moléculas efectoras (efectores heteroalostéricos: inhibidores o activadores). Ejemplo la hemoglobina por elCO2, BPG, H+ .
Los que incrementan la actividad catalítica, se conocen como moduladores positivos y los que disminuyen la actividad catalítica se conocen como moduladores negativos.
REGULACIÓN DE LAS ENZIMAS EN LA CÉLULA
4. REGULACIÓN MEDIANTE MODIFICACIONES COVALENTES
En muchos casos no es suficiente la modulación alostérica para la regulación de todas las vías metabólicas.
Existen enzimas que se regulan por el pasaje de una forma activa a inactiva debido a la formación o rotura reversible o irreversible de enlaces covalentes. Esta es una modificación covalente reversible.
REGULACIÓN DE LAS ENZIMAS EN LA CÉLULA
4. REGULACIÓN MEDIANTE MODIFICACIONES COVALENTES
Por eso algunas enzimas tienen un mecanismo rápido
de regulación que permite el pasaje de una forma activa a una forma inactiva.
Un ejemplo de este tipo de regulación es la unión de un grupo fosfato a un – OH (fosforilación) de un residuo de aminoácido de la molécula de enzima que permite la transformación de una forma en otra.
REGULACIÓN DE LAS ENZIMAS EN LA CÉLULA
4. REGULACIÓN MEDIANTE MODIFICACIONES COVALENTES
La transformación de zimógenos en enzimas activas
es un tipo de modificación covalente irreversible. Esto ocurre en enzimas en las que se elimina parte de
la cadena proteica y, como consecuencia, el nuevo ordenamiento (plegamiento) permite la formación del sitio activo en la molécula.
Este es el caso de la transformación de pepsinógeno,
tripsinógeno o quimiotripsinógeno en enzimas proteolíticas activas.
