Reacciones Bi-Bi. Mecanismos Secuenciales. a.1 Ordenado (riguroso orden de adición) EA EAB EQ EQP

Transcripción

1 Reacciones Bi-Bi Mecanismos Secuenciales a.1 Ordenado (riguroso orden de adición) E EA EAB EQ EQP Dehidrogenasas, A es NAD(P) y Q es NAD(P)H + H + (reactantes directores u obligatorios)

2 Reacciones Bi-Bi Mecanismos Secuenciales a.2 Al Azar (no existe un orden preferencial) A + E EA EP E + P AEB PEQ B + E EB EQ E + Q Quinasas: (ATP + Creatina Creatina-P + ADP)

3 b. Mecanismo Ping-Pong A+E (AE PF) P+F B+F (BF QE) Q+E Transaminasas y algunas Flavoproteínas. aspartato + -cetoglutato oxalacetato + glutamato

4 Diferenciación entre mecanismos a. Ping-pong b. Secuencial

5 Con que fin? REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA Crecer, diferenciarse y desarrollarse Coordinar los diferentes procesos metabólicos Responder a variaciones del ambiente Mantener comunicación inter e intra-celular. Como? Control de la disponibilidad de E La cantidad de E depende de la velocidad de síntesis y degradación. Ambas velocidades son controladas por la célula directamente. e.j. E coli es LAC- (no posee E p/ metabolizarla) si se expone a LAC sintetiza E para metabolizarla

6 Control de la actividad enzimática Actividad catalítica es regulada por alteraciones conformacionales y estructurales. La v o catalizada cineticamente depende [ES] varía con [S] y con afinidad de E x S actividad catalítica es controlada por variaciones en la afinidad x S. Afinidad puede variar debido a unión de pequeñas moléculas: efectores modifican actividad catalítica MECANISMOS REGULATORIOS Enzimas Alostéricas Enzimas modificadas covalentemente Múltiples formas de la enzima Activación por clivaje proteolítico de pro-enzimas

7 Enzimas Alostéricas Poseen estructura cuaternaria (multiples subunidades y sitios activos) Poseen un cinética sigmoide indica cooperatividad entre las subunidades, es decir la unión de un S a uno de los sitios afecta el enlace en los otros sitios. Son reguladas por la unión de moduladores/efectores positivos o negativos El tipo de regulación puede ser Homotrópica o Heterotrópica Posee dos sitios receptores Sitio Activo: Sitio de unión del Ligando-L / Sustrato Sitio Alosterico: Sitio de unión del modulador/efector

8 Efectos Homotrópicos: cuando los ligandos son idénticos. Usualmente son positivos. Ej. las interacciones de la unión del O2 a la Hb. Efectos Heterotrópicos, cuando la unión de un L afecta la unión de otro sitio diferente. Ej. el efecto de Bifosfoglicerato en la afinidad de la Hb por el O2

9 Propiedades de las Enzimas Alostéricas Poseen dos estados conformacionales en equilibrio: T (tight / baja afinidad por S) y R (relaxed / alta afinidad por S) Moduladores positivos y S pueden unirse a R; los Inhibidores pueden unirse a la forma T. Transición T a R Modelo Concertado Todas las subunidades deben estar en la misma conformación (T o R). Todas deben cambiar al mismo tiempo Modelo secuencial La unión del S induce un cambio conformacional de la forma T a R, aumentando los sitios disponibles para S. Cooperatividad

10 Regulación Alosterica: Modelo Concertado Efectos Alostéricos A e I se unen a las formas R y T respectivamente

11 Modelo Inducido (a) S puede provocar un cambio conformacional a la subunidad a la cual se une. (b) Si las interacciones entre subunidades están fuertemente acopladas, la unión de S a una subunidad puede causar que la subunidad adyacente asuma una conformación que posea mayor o menor afinidad por S.

12 La E con efectos cooperativos tienen curvas de saturación diferentes a la función hiperbólica de tipo Michaelis-Menten. - Efectores Positivos/Activadores: modifican las Ka de afinidad ( afinidad) la unión de E + L ocurre a mas baja [C] de L. - Efectores Negativos/Inhibidores disminuyen la constante de afinidad x S. Aumentan la cooperatividad.

13 Mecanismos y ejemplos de Efectos Alostéricos

14 Retroalimentación Negativa S2 S3 Producto Final S Enzima 1 Enzima 2 Enzima 3 Inhibición

15 E. Alostérica: Aspartato Transcarbamilasa Cataliza el primer camino de la síntesis de pirimidinas. Es inhibida por CTP (producto final) Efecto homotropico del S ATP es un modulador positivo

16 Enzimas Modificadas Covalentemente Una variedad de grupos químicos de las enzimas pueden ser modificados en forma covalente y reversible Esta modificación puede conducir a cambios en la actividad enzimática. Modificaciones mas comunes fosforilación - defosforilación adenilación - deadenilación metilación - demetilación uridilación - deuridilacón ribosilación - deribosilación acetilación - deacetilación

17 Fosforilación/Defosforilación

18 Porque la Fosforilación es utilizada para regular la actividad enzimática? Es rápidamente reversible, haciendo posible cambiar instantáneamente de la forma inactiva a la activa de la E. Tiene relativamente baja demanda energética, dado que no requiere la síntesis de nuevas moléculas proteicas. Fosforilación/defosforilacion es rápida y se puede ajustar a las requerimientos fisiológicos de las células. El efecto de la Fosforilación puede ser amplificado vía la cascada de PKA (fosforila 100 proteínas rápidamente cada proteína cataliza varios S) Las propiedades catalíticas de E es modificada por la unión covalente de grupos Pi (añaden 2-, modifica interacción electrostática )

19 Regulación por asociación/disociación Acetil-CoA Carboxilasa 9 acetyl-coa + CO2 + ATP malonyl-coa + ADP + Pi 1º paso en la síntesis de ácidos grasos.

20 PKA dependiente de camp Forma Inactiva Subunidad regulatoria-r: sitios para camp vacíos Subunidad catalítica-c: sitios de unión del S bloqueados por dominios autoinhibitorios de la unidad R Forma activa Subunidad R: sitios autoinhibitorios ocultos Subunidad C: sitos de unión del S disponibles

21 Compartimentalizacion Celular Regulacion de pasos anabolicos/ catabolicos (no deben operar al mismo tiempo) Procesos opuestos (separados en diferentes compartimentos celulares, ej. Β- oxidacion vs. síntesis AG) Requiere transporte de metabolitos a través de membrana

22 Activación por clivaje proteolítico de pro-enzimas Zimógenos o proenzimas son precursores inactivos de E. Activación implica la hidrolisis irreversibles de uno o mas uniones peptídicas, que resulta en la forma activa Los cambios conformacionales dan lugar a la formación o exposición de un sitio activo para el S Muchos procesos de desarrollo se controlan por activación de zimógenos En general están involucradas reacciones en cascada Gran variedad Hormonas: proinsulina Proteínas Digestivas : tripsinógeno, Proteínas Funcionales : factores de la coagulación o disolución del coagulo Proteínas del tejido Conectivo: pro-colágeno

23 Activación de quimiotripsinogeno por ruptura proteolítica

24 Enzimas Proteoliticas del Tubo Digestivo

25 Cascada de la Coagulación

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