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ENZIMAS:ENZIMAS:
“ “ Regulacion de la Regulacion de la actividad actividad ””
La regulación enzimática desempeña una función importante en la Homeostasis.
Así como en la determinación de la cronometría y la naturaleza de los procesos de larga duración.
Las disfunciones de la regulación resultante de la acción de agente patógenos o de mutaciones genéticas, participan en el inicio o progresión del cáncer, diabetes, y la enfermedad de Alzheimer.
Las enzimas son indispensables Las enzimas son indispensables para catalizar los cambios para catalizar los cambios químicos y físicos en el interior de químicos y físicos en el interior de las células.las células.
Muchos patógenos atacan elementos de las redes reguladoras celulares.
La activación consecuente de factores de trascripción normalmente silentes, modifica el patrón de expresión genética CÁNCER
Muchos fármacos funcionan a través de inhibir la actividad enzimática.
• Muchos de los antibióticos utilizados para las infecciones bacterianas, actúan mediante la inhibición especifica de enzimas fundamentales para el crecimiento y la replicación de los patógenos.
• Ejemplo: La penicilina.
LA REGULACIÓN DEL METABOLISMO LA REGULACIÓN DEL METABOLISMO GENERA LA HOMEOSTASISGENERA LA HOMEOSTASIS
• El concepto de regulación homeostática implica que:
• Una célula u organismo vivo logran un edo. de equilibrio en el cual: equivale
• Cant. cal. ingeridas en nutrimentos al gasto de energia
corresponde
• Cant. calor generado al calor disparado
• Cant. bloques estructurales consumida la excretada o degradada.
• Las células responden a los a los retos ambientales……. para conservar su estabilidad interna.
• ¿Una célula se puede definirse como enferma?
“LA REGULACION DEL FLUJO DE METABOLITOS Y DE OTROS PROCESOS
CELULARES PUEDE SER ACTIVA O PASIVA ”
Los valores de Km para la mayor parte de las enzimas ((S) a la cual dichas enzimas
utilizan ½ de su Vmax.) son iguales o similares a los valores de la (S) en equilibrio en el interior de la célula viva.
• Respuesta diferencial de la velocidad de una reacción catalizada por enzimas a un cambio en la (S), para una enzima que trabaja a su Km o por arriba de dicha Km.
V
VB
VA
SKm
S
[S]
Las respuestas cinéticas sencillas a cambios en la (S), representan un medio importante, pero pasivo, para la regulación de la actividad enzimática.
Ofrecen pocas posibilidades para responder de manera activa alas variables ambientales
LA COMPARTIMELIZACIÓN LA COMPARTIMELIZACIÓN ASEGURA LA EFICIENCIA ASEGURA LA EFICIENCIA
METABÓLICA Y METABÓLICA Y SIMPLIFICA LA SIMPLIFICA LA REGULACIÓNREGULACIÓN
El flujo de los metabolitos El flujo de los metabolitos tiende a ser unidireccionaltiende a ser unidireccional
• Todas las reacciones químicas, incluso las catalizadas por enzimas, son reversibles en cierta proporción.
• En realidad los productos de la reacción se consumen rápidamente o se eliminan mediante otras reacciones catalizadas por enzimas para las cuales estos “productos” sirven como sustratos.
S1 P1 (S2) P2
Enz Enz
• En las células vivas, el flujo de metabolitos a través de las vías anabólicas y catabólicas, es análogo al flujo del agua a través de un tubo.
• El verdadero equilibrio, en el cual tiene lugar el flujo bidireccional, es característico de la vida. Esto se logra sólo con la muerte de las células.
• La célula viva es un equilibrio dinámico.
El flujo de los metabolitos El flujo de los metabolitos tiende a ser unidireccionaltiende a ser unidireccional
• Sin embargo, a corto plazo se presentan variaciones en la concentración de los metabolitos y las enzimas, que tienen gran importancia fisiológica.
• La naturaleza unidireccional de las vías metabólicas, las convierte en funcionalmente específicas.
La eficiencia metabólica requiere La eficiencia metabólica requiere la separación de las vías opuestasla separación de las vías opuestas
Células
Vías catabólicas Vías anabólicas
Para degradar moléculas biológicas complejas y obtener
los bloques estructurales
moleculares básicos y energía.
Las cuales ensamblan estos bloques en
entidades químicas más grandes como proteínas,
tRNA y fosfolípidos.
Se equipan con energía celular para desarrollarse
espontáneamente
• Debido a que los procesos anabólicos y catabólicos no son 100% eficientes termodinámicamente se presenta un desperdicio importante de energía y materiales.
• Resulta deseable separar o compartimentalizar las vías opuestas, anabólica y catabólica. En muchos casos, esto se logra por medios físicos.
• Organismos multicelulares: Vías metabólicas en células especializadas.
• Segunda modalidad de compartimentalización: aprovechando la gran especificidad de las enzimas por su sustrato.
Las vías catabólicas no son un reflejo exacto de las anabólicas.
Las vías anabólica y catabólica siguen caminos distintos y termodinámicamente
espontáneos.
Es posible controlar toda una Es posible controlar toda una vía metabólica mediante la vía metabólica mediante la
regulación de una sola reacción regulación de una sola reacción de “compromiso”de “compromiso”
• La naturaleza ha simplificado en gran medida la tarea de la regulación al aplicar este principio a muchos procesos metabólicos.
La regulación es más La regulación es más efectiva cuando la efectiva cuando la
enzima que se altera, enzima que se altera, cataliza un paso cataliza un paso limitante de la limitante de la
velocidad.velocidad.
La regulación activa de la La regulación activa de la capacidad catalítica se logra capacidad catalítica se logra mediante dos mecanismos mediante dos mecanismos
generales:generales:
1.La concentración de las moléculas de la enzima.
2.Su eficiencia catalítica intrínseca.
Determinación de la Determinación de la cantidad de enzima:cantidad de enzima:
Por la velocidad de Por la velocidad de síntesis (Ks)síntesis (Ks)
Por la velocidad de Por la velocidad de degradación (kdeg)degradación (kdeg)
Los inductores estimulan la Los inductores estimulan la síntesis de enzima.síntesis de enzima.
Enzima
Aminoácidos
Ks Kdeg
Inductores gratuitos: Inductores gratuitos: Son Son compuestos estructuralmente compuestos estructuralmente similares a un sustrato y pueden similares a un sustrato y pueden ser inductores.ser inductores.
Enzimas consecutivas: Son enzimas cuya concentración en una célula es independiente de la adición de un inductor.
Los productos finales Los productos finales reprimen la síntesis de reprimen la síntesis de
enzima.enzima.
El recambio de proteínas El recambio de proteínas existe en todas las formas existe en todas las formas
de vida: de vida:
Recambio sintético: Recambio sintético: Es la Es la combinación de los procesos combinación de los procesos de síntesis y de degradación.de síntesis y de degradación.