Mecanismos de Regulación Enzimática y Estructura de Proteínas

Control de la Actividad Enzimática

La actividad de las enzimas se regula a través de diversos mecanismos que aseguran la homeostasis y la respuesta a las necesidades celulares. Estos mecanismos incluyen:

Control por la Concentración de Enzima

• Síntesis de la enzima (expresión génica).
• Degradación (proteólisis).

Control a Nivel de Sustrato y Producto

• Retroalimentación (feed-back): Activación o inhibición por el producto final de una ruta metabólica.
• Interacción de sustratos y productos con la enzima.

Enzimas Alostéricas

Son enzimas compuestas por múltiples subunidades que poseen varios centros activos. Presentan una cinética sigmoidal, indicativa de la unión cooperativa del sustrato (S).

Estas enzimas son reguladas por efectores alostéricos:

• Activadores e inhibidores: Se unen a centros reguladores y producen cambios conformacionales que afectan la actividad enzimática.
• Ejemplo PFK (Fosfofructocinasa): Activada por AMP; Inhibida por ATP y citrato.

Regulación por Modificación Covalente

Glucógeno Fosforilasa

• Activación por fosforilación.
• Inactivación por desfosforilación.

Ruptura Proteolítica

Ejemplo: Proteasas pancreáticas (tripsina, quimotripsina, carboxipeptidasa).

• Se sintetizan en una forma inactiva más grande, denominada zimógeno.
• En el intestino se activan por ruptura proteolítica.

Conceptos Relacionados con la Estructura Enzimática

ISOENZIMAS

Son diferentes formas estructurales de una enzima que catalizan la misma reacción. Difieren en:

• Afinidad por el sustrato ($ ext{K}_{ ext{m}}$).
• $ ext{V}_{ ext{máx}}$.
• Propiedades reguladoras.

Si presentan diferencias en el punto isoeléctrico ($ ext{pI}$), se pueden separar por electroforesis.

COMPLEJOS MULTIENZIMÁTICOS

Son asociaciones de enzimas. Ejemplo: Complejo piruvato deshidrogenasa ($ ext{PDH}$).

Nota: $ ext{PDH}$ activa-fosforilada = inactiva.

Inhibición Enzimática

Inhibición enzimática: Moléculas pequeñas o iones que interfieren en las reacciones enzimáticas, ralentizándolas o deteniéndolas.

Tipos de Inhibición Reversible

Unión no covalente del inhibidor a la enzima:

• Competitivos.
• No competitivos.
• Acompetitivos.

Inhibición Irreversible

Unión covalente del inhibidor a la enzima. Incluyen compuestos naturales, toxinas, venenos, iones y fármacos.

Clasificación de Aminoácidos

Los aminoácidos se clasifican según sus cadenas laterales:

• Alifáticos: Gly, Ala, Val, Leu, Pro.
• Aromáticos: Phe, Tyr, Trp.
• Grupo OH: Ser, Thr.
• Grupo S: Cys, Met.
• Básicos: His, Arg, Lys.
• Ácidos y amidas: Glu, Asp, Gln, Asn.

Modificación Proteica

Modificación proteica:

Proteolisis

Escisión de un fragmento proteico y activación de la proteína.

Modificaciones en los Extremos

• Extremo N-t: Formilación, acetilación, acilación, mistirilación, glicosilación.
• Extremo C-t: Metilación, ADP-ribosilación.

Contexto Fisiológico (Intercambios Energéticos)

Relacionado con intercambios energéticos $ ext{ATP-ADP}$ ricos en energía.

• En los capilares ($ ext{PO}_2$ 30 mm Hg): La Mioglobina ($ ext{Mb}$) estaría saturada.
• En los tejidos ($ ext{PO}_2$ baja): La $ ext{Mb}$ capta $ ext{O}_2$ de la Hemoglobina ($ ext{Hb}$) de la sangre arterial circulante y luego lo cede a los orgánulos celulares que consumen oxígeno (mitocondrias).