Este documento describe varios mecanismos de regulación enzimática, incluyendo la regulación de la cantidad de enzima a través de la síntesis y degradación, y la regulación de la eficacia catalítica a través de modificaciones como la fosforilación. También explica cómo la inhibición por retroalimentación y los efectos alostéricos regulan ciertas enzimas clave. Finalmente, destaca que la fosforilación reversible es un proceso versátil que permite alterar selectivamente las propiedades funcionales de las proteínas.

1. REGULACION DE
ACTIVIDADES
MIGUEL REYES
FUENTE: BIOQUÍMICA DE HARPER 28VA
EDICIÓN
CAPITULO 9
ENZIMAS

2. La enzima ideal para la intervención
reguladora:
Su cantidad o eficiencia catalítica dicta que la
reacción que cataliza sea lenta en comparación con
las otras en la vía.
 ↓ cantidad o eficiencia catalítica = ↓ el flujo de
metabolitos.
 ↑ cantidad o eficiencia catalítica = ↑ el flujo en la vía
 La capacidad catalítica puede influir tanto al cambiar
la cantidad de enzima presente como al alterar su
eficiencia catalítica intrínseca

3. MECANISMOS DE LA REGULACIÓN
ENZIMÁTICA
 REGULACION DE LA CANTIDAD DE ENZIMA:
( largo plazo)
 Síntesis
 Degradación
 REGULACION DE LA EFICACIA CATALITICA
(adaptaciones rápidas)
A. Unión a ligandos disociables:
 No covalentes: regulación alostérica.
 Covalentes: fosforilaciòn, metilación, acetilación, etc.
B. Rupturas proteolíticas
Pro enzimas o zimógenos

4. Las proteínas se sintetizan y degradan de
manera continua.
 Las proteínas del cuerpo se encuentran en un
«equilibrio dinámico».
 RECAMBIO DE PROTEINA
- Síntesis y degradación continua.
 Influidas por factores fisiológicos, hormonales y
dieta.
 Cantidad absoluta de una enzima= balance neto
entre sus índices de síntesis y de degradación.

5.  Cambios de la constante del índice para síntesis y
degradación o ambos => alteraciones en la cifras de
las enzimas.
ENZIMA
AMINOACI
DOS
ks Kdeg

6. Control de la síntesis de enzima
 INDUCTORES
Compuestos o sustratos relacionados estructuralmente
que inician el proceso de síntesis.
Proteínas inducibles en el ser humano:
 Triptófano pirrolasa
 Treonina deshidratasa
 Tirosina-α-cetoglutarato aminotransferasa
 Enzimas del ciclo de la urea
 HMG-CoA reductasa
 Citocromo P450

7. Control de la síntesis de enzima
 REPRESORES
Exceso de un metabolito puede restringir la síntesis de su
enzima cognada.
Inducción y represión implican elementos cis, secuencias
de DNA especificas y proteínas reguladoras que
transactuan.
Síntesis: también es estimula por hormonas y otras
señales extracelulares a receptores celulares específicos.

12. Control de la degradación enzimática
 Degradación por medio de la vía ubiquitina-proteasoma
 Ubiquitina: proteína pequeña, 75 residuos.
 Proteasoma 26S: más de 30 subunidades polipeptídicas en
cilindro hueco.
Los sitios activos de las subunidades proteolíticas miran hacia
el interior del cilindro (impide degradación indiscriminada)
 Ubiquitinaciòn: fijación covalente de 1 0 + moléculas de
Ubiquitina.
 Catalizada por ligasas E3
 Fijan ubiquitina en el grupo amino de la cadena lateral de
residuos lisilo

15. Vía ubiquitina-proteasoma
 Se degrada proteínas seleccionadas en respuesta a
señales intra y extra celulares especificas: como las
proteínas defectuosas o aberrantes.
 La selectividad y versatilidad del sistema depende:
Variedad de ligasas E3
Capacidad de distinguir estados físicos o
conformacionales de las proteínas

16. LOS EFECTOS ALOSTÉRICOS
REGULAN CIERTAS ENZIMAS
 Enzimas alostérica: 2 centros distintos de unión
para las moléculas reguladoras.
 La catálisis puede modularse por la presencia de
efectores en su sitio alostérico.
Centro activo: unión para el sustrato
Centro alostérico: unión de sustancias (efector
alostérico) que pueden activar o inhibir la
actividad enzimática.

18. Inhibición por retroalimentación
 Inhibición de una enzima de una vía biosintética por
un producto final de la misma vía.
 Efectores alostérico negativos

19. En una vía biosintética ramificada:

20.  La conversión de L-Treonina en
L-isoleucina está catalizada por
una secuencia de 5 enzimas.
 La treonina deshidratasa es
inhibida alestóricamente y de
forma especifica por la L-
isoleucina, producto final de la
secuencia.

21. La cinética de inhibición por retroalimentación:
 Puede ser competitiva, no competitiva o mixta.

23. Múltiples asas de retroalimentación proporcionan
control fino adicional (inhibición cooperativa)

24. LA REGULACIÓN POR
RETROALIMENTACIÓN NO ES SINÓNIMO
DE INHIBICIÓN POR RETROACCIÓN.
 En mamíferos y bacterias , los productos terminales
«producen retroalimentación» de su propia síntesis
y la controlan.
 REGULACIÓN POR RETROALIMENTACIÓN:
termino fenomenológico desprovisto de inferencias
mecanicistas.
 INHIBICIÓN POR RETROALIMENTACIÓN:
Mecanismo para la regulación de la actividad
enzimática

25. Por ejemplo:
 El colesterol:
 HMG-CoA reductasa (limitante de la
colesterogènesis) queda afectada pero el colesterol
no inhibe por retroacción su actividad.
 la regulación en respuesta al colesterol comprende
restricción de la expresión del gen que codifica la
enzima.

26. LAS MODIFICACIONES COVALENTES
REGULADORAS PUEDEN SER
REVERSIBLES O IRREVERSIBLES.
 Las 2 formas más frecuentes de modificación covalente
reguladora son:
 Proteólisis parcial
Irreversible=> incapacidad para unir porciones
producidas por hidrolisis.
 Fosforilaciòn :
Reversible => fosforilaciòn =>serilo, treonilo o tirosilo
(proteínas cinasas).
Eliminación hidrolîtica de estos grupos fosforilo (proteínas
fosfatasas)
Actividad de cinasas y fosfatasas esta regulada, sino sería
improductiva.

27. LAS PROTEASAS PUEDEN SECRETARSE
COMO PROENZIMAS INACTIVAS DESDE EL
PUNTO DE VISTA CATALITICO
 Algunas proteínas son sintetizadas y secretadas
como precursoras inactivas: proproteínas.
 Proproteínas de enzimas=>proenzimas o
zimógenos.
 Proteólisis selectiva:
proproteínas =>cortes proteolíticos=> forma que
muestra la actividad de la proteína madura.
Ejemplo: actividad enzimática

28. Las proteínas sintetizadas como proproteínas son:
1. Hormona insulina;proinsulina
2. Enzimas digestivas: pepsina, tripsina,
quimotripsina; pepsinògeno, tripsinògeno,
quimotripsinògeno, respectivamente.
3. Factores de la coagulación sanguínea y disolución
del coagulo
4. Colágeno; procolágeno

29. Las proenzimas facilitan la movilización rápida de
una actividad en respuesta a demandas fisiológicas
 Las proteínas necesarias de manera intermitente
pero con rapidez: inicialmente en forma inactiva;
 La secreción o síntesis nueva podría ser
insuficientemente rápida.
 La secreción de proteasas como proenzimas inactivas
en el aspecto catalítico protegen al tejido de origen
(en el páncreas) contra la auto digestión como puede
ocurrir en la pancreatitis.
 Formación y disolución del coágulo de sangre:
demandas fisiológicas y coordinados

30. Activación de la proquimotripsina
 . Esta activación se
produce por la
separación de los
aminoácidos que
ocupan las posiciones
14, 15 y 147, de esta
manera la molécula
queda formada por
tres cadenas
polipeptídicas, unidas
por puentes
disulfuros.

31. LA MODIFICACION REVERSIBLE
COVALENTE REGULA ENZIMAS CLAVE
 Introducen características singulares en proteínas recién
sintetizadas.
 Más frecuente que regulan la función de la proteínas:
fosforilaciòn-desfosforilaciòn.
 Proteínas cinasas fosforilan proteínas (transferencia
del grupo fosforilo terminal del ATP hacia grupos
hidroxilo de residuos serilo, treonilo o tirosilo)
 Fosfatasas: eliminación hidrolìtica de los grupos
fosforilos. La proteína modifica puede volver a su estado
inicial.

32.  Permite alterar las propiedades funcionales de la enzima
hasta satisfacer una necesidad especifica.
 Vuelve a su forma original para responder al siguiente
evento estimulador.
 Un segundo factor son las propiedades químicas del
grupo fosforilo:
Alterar actividad funcional = modificación química=>
influya sobre la configuración tridimensional

33. LA FOSFORILACION DE PROTEINAS ES
EN EXTREMA VERSATIL
 La fosforilacion-desfoforilacion es un proceso
versátil y selectivo.
 No todas las proteínas están sujetas a fosforilaciòn:
esta ultima solo se dirige a un pequeño subgrupo de
los grupos hidroxilos de la superficie de la proteína.
 En algunas proteínas la fosforilaciòn puede
incrementar su eficacia catalítica y a otras las
convierte en una forma ineficiente o inactiva.