Mecanismos moleculares de la regulación enzimática

Velocidad. Codificación de la concentración de enzima. Amplificación de señales. Célula. Citología

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Tema 6: Mecanismos moleculares de la regulación enzimática.

Regulación de la actividad enzimática.

Controlando la actividad del enzima se controla su velocidad y así se puede obtener el producto final antes o después según convenga. La célula sigue el principio de máxima economía dentro del mayor orden posible, minimizando la cantidad de intermediarios sin utilidad. También se integran la reacciones de manera que no obtendrá energía si no la va a utilizar. Tampoco se regula la actividad de los enzimas porque con regular sólo uno de la ruta de reacciones se controla el resto, En una ruta hay reacciones que están continuamente en equilibrio y otras que no, el punto de control estará siempre estará en las últimas porque el enzima más lento será el paso limitante de la velocidad. Es preferible que el paso limitante esté al principio de la ruta porque así no se acumulan los intermediarios.

Regulación de la velocidad.

Una reacción enzimática depende de la concentración de enzima presente, modificándola se varía la velocidad de dos maneras:

- Síntesis de la molécula.

- Degradación de la molécula.

Normalmente son respuestas a largo plazo, se puede dar cuando ------ la fuente de alimentación en las células. Otra posibilidad más rápida es controlar la actividad del enzima ya sintetizado. Esta actividad dependerá de la concentración de enzima, Km y KCAT.

Codificación de la concentración de enzima.

La regulación de la síntesis de enzimas se puede hacer a nivel transcripcional o traduccional. Este tipo de regulación existe en eucariotas y en procariotas. En eucariotas es a dos niveles. En procariotas es a nivel transcripcional. La bacteria E. Coli varía los enzimas dependiendo del medio en el que se encuentre. Los enzimas que no varían nunca su concentración en la célula de denominan constitutivos y a los otros inducibles.

Operón LAC.

Propuesto por Jacob y Monod. La bacteria puede utilizar como fuente de carbono la glucosa, pero si no hay usará lactosa para obtenerla. En el DNA habrá un sitio donde está codificado el enzima que romperá la lactosa en glucosa y galactosa. Cuando no hay lactosa este sitio no se puede leer porque estará bloqueado por delante por una proteína. Si hay lactosa ésta se unirá a esa proteína que ya no podrá bloquear al no poder unirse, consiguiéndose el enzima encargado de la ruptura de la lactosa, la -galactosidasa. Un operón es un mensajero con información de varios genes. Es frecuente en procariotas y raro en eucariotas.

Otra manera de modificarlo es actuando sobre la degradación, a cargo de enzimas proteolíticos llamados proteasas. Al disminuir la degradación aumenta la concentración de enzima. Se puede incidir sobre el mismo enzima o sobre el que lo degrada. Existen señales para marcar a los enzimas que van a ser degradados o no por las proteasas.

La velocidad de reacción también se puede regular de otra forma más rápida modificando la actividad del enzima presente. La actividad del enzima dependerá de la concentración de sustrato presente, Km y KCAT. La regulación e la actividad sirve para bloquear o poner en marcha una ruta metabólica en pocos segundos. El caso más sencillo es cuando el enzima es autorregulable:

- Si la concentración de sustrato aumenta la actividad del enzima aumenta.

- Si la concentración de producto aumenta la actividad del enzima disminuye.

Hay enzimas regulados por otros ligandos distintos, moduladores de la actividad del enzima. S unen a un sitio distinto del centro activo llamado centro regulador, que no poseen todos los enzimas. Los que sí tienen se llaman enzimas alostéricos.

Saturación del enzima por el sustrato: cuando