El documento trata sobre la inhibición enzimática. Existen sustancias llamadas inhibidores enzimáticos que pueden impedir la actividad catalítica de las enzimas. La inhibición puede ser reversible u irreversible. La inhibición reversible incluye la competitiva, no competitiva y anticompetitiva. La inhibición irreversible implica una modificación covalente de la enzima. Varios fármacos actúan inhibiendo enzimas de forma específica.

1. BIOQUIMICA
CLASE 6
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2. CINÉTICA ENZIMÁTICA
E
INHIBICION
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3. Inhibición enzimática
Existen sustancias que pueden impedir que la enzima
desarrolle su actividad catalítica, ralentizando o
paralizando la reacción enzimática. A estas sustancias se
las denomina inhibidores enzimáticos. Teniendo en
cuenta que las reacciones químicas en la célula están
catalizadas por enzimas, es fácil intuir el papel de muchos
inhibidores enzimáticos que actúan como fármacos,
antibióticos o conservantes; otros pueden ser tóxicos,
potentes venenos. Por ejemplo, la aspirina
(acetilsalicilato) inhibe la enzima que cataliza el primer
paso en la síntesis de prostaglandinas, implicadas en la
producción del dolor.
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4. INHIBICIÓN EN LAS REACCIONES
ENZIMÁTICAS
La inhibición enzimática es importante por varias
razones:
1.-Sirve como un mecanismo de control fundamental en los
sistemas biológico permitiendo la regulación de los caminos
metabólicos
2.-Muchos medicamentos actúan inhibiendo enzimas
específicas en el cerebro o en los tejidos corporales
La comprensión del mecanismo de inhibición enzimática es, por
tanto, esencial. Los propios inhibidores se usan
frecuentemente como herramientas para el estudio del
mecanismo de las propias enzimas.
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5. FARMACOS E INHIBIDORES
• DROGA USO TERAPAUTICO ENZ. AFECTADA INHIBID
Lovastatina Hipercolesterolemia HMGCo.Reductasa C
5-Fluoracil Cancer imidilato sintetasa I
Metrotexato Cancer Dihidrofolato reductasa C
Alopurinol Gota Xantino oxidasa I
Aspirina Antiinflamatorio Ciclo oxigenasa I
Captopril Hipertension arterial Enz.Convert.Angiotensina C
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6. Continuación.....
• Capopril y Enalapril (agentes hipertensores).
Compuestos sintéticos que inhiben a la Enzima
Convertidora de la Angiotesina I.
• Alopurinol. Controla la gota, al reducir la síntesis del
ácido úrico al inhibir a la Oxidasa de a Xantina.
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7. NOMBRE ORIGEN MODO DE ACCION
ALOPURINOL (xantino) sintético Inhibe a la oxidasa
N.N-
dimetilproparglilamina
sintético
Inhibe a la mono
amino oxidasa
Acido clavulánico sintético
Inhibe a las β-
lactamasas
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8. Inhibidor:
Efector que hace disminuir la actividad enzimática, a través de
interacciones con el centro activo u otros centros específicos
(alostéricos).
Esta definición excluye todos aquellos agentes que inactivan a
la enzima a través de desnaturalización de la molécula
enzimática
De esta forma, habrá dos tipos de inhibidores:
I. Isostéricos: ejercen su acción sobre el centro activo
II. Alostéricos: ejercen su acción sobre otra parte de la
molécula, causando un cambio conformacional con
repercusión negativa en la actividad enzimática.digitalizado por Melilds 8

9. Los inhibidores isostéricos pueden ser de dos tipos:
1. Inhibidor reversible: establece un equilibrio con la enzima libre,
con el complejo enzima-substrato o con ambos:
E + I EI
2. Inhibidor irreversible: modifica químicamente a la enzima:
E + I E’
ES + I ESI
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10. 1.- Irreversible, se enlaza permanentemente a la enzima con lo que
la inhibición es completa. Los inhibidores reversibles se unen
covalentemente a la enzima con lo cual resultan muy difíciles de
eliminar.
2.- Reversible, se enlaza a la enzima pero no permanentemente
con lo que la inhibición es transitoria.
Los inhibidores reversibles se pueden eliminar normalmente
mediante diálisis o cambios en el pH o en la disolución tampón.
Hay tres formas principales de inhibición reversible:
(a) competitiva (competitive)
(b) no competitiva (non-competitive)
(c) anticompetitiva (uncompetitive)
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11. Inhibición Enzimática
Inhibición
Irreversible Reversible
Competitiva
No
Competitiva
Acompetitiva
Clasificación de la Inhibición
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12. Inhibición reversible
(a) El inhibidor se fija al centro activo de la enzima libre,
impidiendo la fijación del substrato: Inhibición Competitiva
(b) El inhibidor se fija a la enzima independientemente de que lo
haga o no el substrato; el inhibidor, por tanto, no impide la
fijación del substrato a la enzima, pero sí impide la acción
catalítica: Inhibición No Competitiva
(c) El inhibidor se fija únicamente al complejo enzima-substrato
una vez formado, impidiendo la acción catalítica; este tipo
se conoce como Inhibición Anticompetitiva
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14. E ES
EI
I
S
E + P
Características:
- Las fijaciones de substrato e inhibidor son mutuamente exclusivas
- A muy altas concentraciones de substrato desaparece la inhibición
- Por lo general, el inhibidor competitivo es un análogo químico del substrato.
- El inhibidor es tan específico como el substrato.
Un inhibidor competitivo reduce la [E] libre disponible para la unión con el S
Se define una constante de
equilibrio de disociación del
inhibidor: Ki =
[E] [I]
[EI]
Inhibición Competitiva
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15. INHIBICIÓN COMPETITIVA
Un inhibidor competitivo normalmente es similar a la enzima en tamaño
y forma con lo que compite por la enzima con el sustrato al unirse a la
enzima por el mismo centro activo.
• La velocidad de reacción se reduce porque baja la proporción de moléculas unidas al substrato.
• Cuanto mas inhibidor hay presente, mas complejo EI se forma y menos producto se forma.
• Un ejemplo clásico de este tipo de inhibición es la del malonato sobre la
succínico deshidrogenasa. Muchas veces el propio producto de la
reacción actúa como inhibidor competitivo ya que es químicamente
parecido a substrato y así se produce un típico mecanismo de feedback
en el que el propio producto de la reacción regula la acción de la enzima
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16. Succinato deshidrogenasa
Inhibidores
competitivos
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17. Inhibidores competitivos
como ánalogos estructurales
del substrato
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18. 4-aminobenceno
sulfonamida
4-aminobenzoato
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19. Ác. Fólico
Methotrexate
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20. Timina
5-Bromouracilo
Análogos de base
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21. Citidina
Citosina
arabinósido
Análogos de
nucleósido
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22. Un paso más allá en el desarrollo de inhibidores potentes
es el concepto de Análogo de Estado de Transición (AET)
- El inhibidor no es estrictamente análogo del substrato,
sino del Estado de Transición de la reacción.
- La afinidad de las enzimas por los AET es enorme, del
orden nM o pM, con lo que la fijación es tan fuerte que
puede considerarse irreversible
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23. Susbtrato
Estado de transición
+ Productos
Análogo de
estado de transición
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24. Substrato
Estado de
transición
Análogo de
estado de transición
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25. Aspartato
transcarbamilasa
Estado de
transición
Análogo de
estado de transición:
N-fosfonoacetil L-aspartato
(PALA)
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26. Angiotensinógeno
Angiotensina I
DRVYIHPFHL
Angiotensina II
DRVYIHPF
HL
Renina
Enzima convertidora
de Angiotensina, ECA
Hipotensión,
hipovolemia,
ortostatismo
Aumento de la presión arterial
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27. +
Zn2+
+
Zn2+
Análogos de Estado de Transición: Captopril
Estado de transición
de la ECA
Captopril
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28. digitalizado por Melilds 28

29. Inhibición Enzimática
1. Inhibición Competitiva
Inhibición Reversible
Lovastatina: HMG – CoA reductasa Metanol: Alcohol Deshidrogenasa
Metotrexato: Dihidrofolato reductasa Malonato: Succinato Deshidrogenasa
Cuando la enzima este saturada
con sustrato, no habrá inhibidor.
Vmax =
Km: ↑
Vmax: =
Se requiere mayor [S] para
alcanzar Vmax/2
Km ↑
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32. Por tanto, en la inhibición competitiva,
1. El efecto cinético del inhibidor es el aumento aparente de la
Km, que aparece multiplicada por el factor (1 + i/Ki)
2. La Vmax no aparece modificada; para concentraciones muy
altas del substrato, v = Vmax, igual que en ausencia de inhibidor
3. Cuanto más pequeño sea el valor de Ki mayor será la potencia
del inhibidor competitivo.
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33. E ES
EI
I
S
E + P
I
ESI
S
Inhibición
No Competitiva
El inhibidor se fija indistintamente a la enzima libre E
y al complejo enzima-substrato ES; ni el complejo EI
ni el complejo ESI son productivos
Inhibición no competitiva
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34. • En este tipo de inhibición tanto el sustrato como el inhibidor
se enlazan a la enzima pero en sitios activos diferentes. El
enlace de I ejerce un efecto sobre el centro activo
probablemente afectando a la estructura de la enzima que
ya no funciona tan eficientemente. En consecuencia Vm se
altera pero no se altera Km. El mecanismo general es:
INHIBICIÓN NO COMPETITIVA
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36. • y la expresión matemática para el mecanismo
MichaelIs-Menten para este tipo de inhibición es:
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37. Inhibición Enzimática
2. Inhibición No Competitiva
Inhibición Reversible
Km: =
Vmax: ↓
La unión del inhibidor altera
el Kcat de la enzima.
Disminuye la [E] funcional
Vmax ↓
La unión del sustrato no es afectada
por el inhibidor. Se requiere la
misma [S] para alcanzar la Vmax/2
Km =
Desoxiciclina: Colagenasa Plomo: Enzimas con grupos SH
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40. • En este tipo de inhibición el inhibidor se enlaza al centro
activo pero solo después de que el sustrato lo haya
hecho y, por tanto, inhibidor y sustrato no compiten. De
esta manera, aunque todo el sustrato esté saturando la
enzima y toda la enzima esté como complejo ES, el
inhibidor puede enlazarse produciendo un complejo
inactivo ESI.
• Como I solo se une a ES estimula la formación de ES y,
por tanto, incrementa la unión del sustrato a la enzima,
disminuyendo Km. Sin embargo, el complejo ESI no
conduce a productos y Vm disminuye.
INHIBICIÓN ANTICOMPETITIVA
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41. E ES
S
E + P
I
ESI
Inhibición
Anticompetitiva
El inhibidor sólo puede fijarse al complejo ES;
el complejo ESI no es productivo
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42. Inhibición Enzimática
3. Inhibición Acompetitiva
El inhibidor se une a un sitio distinto al del sustrato. Se une solo al ES
Inhibición Reversible
No puede superarse la inhibición
suministrando más sustrato
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43. digitalizado por Melilds 43

44. digitalizado por Melilds 44

45. Inhibición Irreversible
- Los inhibidores irreversibles reaccionan con un grupo químico de la
enzima, modificándola covalentemente.
- Su acción no se describe por una constante de equilibrio Ki, sino por
una constante de velocidad ki:
E + I E’
- A diferencia de la inhibición reversible, el efecto de los inhibidores
irreversibles depende del tiempo de actuación del inhibidor.
- Los inhibidores irreversibles son, por lo general, altamente tóxicos.
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46. Inhibición Irreversible
Nombre Origen Modo de acción
Cianuro Almendras amargas Reacciona con iones metálicos
de enzimas (Fe, Zn, Cu), inhibe
la citocromo oxidasa (complejo
IV)
Diisopropilfluorofosf
ato (DFP)
Sintético
Gas nerviosos
Inhibe enzimas con serina en el
lugar activo, como la
acetilcolinesterasa
Paratión Sintético (insecticida) Como el DFP, pero
especialmente inhibidor de la
acetilcolinesterasa de insectos
Antiinflamatorios no
esteroideso (AINES)
Sintéticos y semi
sintéticos
Inhiben la Ciclooxigenasa con
afinidad variable.
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47. Algunos tipos de inhibidores irreversibles
1. Reactivos de grupos -SH
2. Organofosfóricos
3. Ligandos de metales
4. Metales pesados
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48. Reactivos de grupos -SH, 1
(a) Agentes alquilantes
Yodoacetato
(b) Compuestos insaturados
N-Etil maleimida (NEM)
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49. Reactivos de grupos -SH, 2
(c) Formadores de mercáptidos
p-Hidroximercuribenzoato
(d) Oxidantes
Promueven la oxidación de dos tioles a un disulfuro
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50. Organofosfóricos
DFP:
diisopropil
fluorofosfato
- Actúan sobre enzimas serínicas
- Únicamente sobre la Ser activa
- Insecticidas: Parathion, Malathion
- Inhibidores de la Acetilcolinesterasa
- Neurogases
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51. Se unen covalentemente o destruyen un grupo del enzima
que es esencial para su funcionamiento
• Diisopropilfluorofosfato: Acetilcolinesterasa, Quimotripsina
Inhibición Enzimática
Inhibición Irreversible
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52. • Se trata de sustancias que reaccionan con algún
grupo funcional importante para la catálisis,
bloqueándolo e impidiendo que la enzima
desarrolle su actividad. En muchos casos la
interacción se produce a través del sitio activo,
impidiendo de manera irreversible que el sustrato
ocupe su lugar; tal es el caso del gas Sarín, que
inhibe irreversiblemente la acetilcolinesterasa,
enzimas implicadas en la transmisión del impulso
nervioso, al competir con sus sustrato la
acetilcolina (un neurotransmisor) y su inhalación
causa parálisis rápida de las funciones vitales.
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53. Inhibidor Irreversible
Fluorofosfato de diisopropilo (DFP)
Acetilcolinesterasa
Acetilcolina
Acetato + Colina
Fluorofosfato de diisopropilo (DFP)
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54. Ligandos de coordinación de metales
Es el caso del ion cianuro, CN-
Se fija con gran afinidad a la sexta posición de
coordinación del Fe hemínico, impidiendo toda
modificación posterior.
Por ello actúa sobre sistemas de Fe hemínico con la sexta
posición de coordinación libre, como la citocromo
oxidasa, de lo que deriva su elevadísima toxicidad
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55. Inhibidores suicidas
(Inhibidores activados enzimáticamente)
- Se trata de moléculas que se unen al centro activo de manera
específica, igual que el substrato o los inhibidores competitivos
- Una vez unidos al centro activo, la enzima transforma la
molécula en una especie química muy reactiva que modifica
covalentemente a la enzima, inactivándola
- Tienen por tanto (a) la especificidad del inhibidor competitivo
y (b) la potencia de los inhibidores irreversibles
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56. E + I EI EI* E’ + I*
Modo de acción de los inhibidores suicidas
1 2 3
1. El inhibidor se fija a la enzima igual que el substrato o un
inhibidor competitivo convencional
2. La acción catalítica de la enzima convierte al inhibidor I
en una especie altamente reactiva I*
3. I* modifica covalentemente a la enzima, inactivándola
de forma definitiva al igual que un inhibidor irreversible.
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57. Ejemplos de inhibidores suicidas, 1
- Sistema de la b-lactamasa bacteriana
La utilización masiva de antibióticos b-lactámicos (penicilinas,
sus derivados semisintéticos y cefalosporinas) ha conducido a
la aparición de resistencias a los mismos.
Los microorganismos resistentes a estos antibióticos lo son por
producir una enzima, la b-lactamasa, que inactiva a los antibió-
ticos b-lactámicos.
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58. b-Lactamasa
Penicilina (activa)
Ác.peniciloico (inactivo)
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59. Muy a menudo los preparados de penicilinas o penicilinas
semisintéticas se formulan añadiendo un inhibidor suicida
de la b-lactamasa, el ácido clavulánico
b-Lactamasa
Esta molécula
reacciona con la
serina activa de la
b-lactamasa,
produciendo su
inactivación
Ác.clavulánico
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60. Ejemplos de inhibidores suicidas, 2
- Sistema de la monoamino oxidasa (MAO) cerebral
Los estados depresivos, en general, están relacionados con un
descenso en la concentración de neurotransmisores adrenérgicos
(dopamina, noradrenalina, etc.) en determinadas regiones del
cerebro.
Una de las enzimas encargadas de la degradación de estos
neurotransmisores es la monoamino oxidasa (EC 1.4.3.4).
Por tanto, la inhibición de la monoamino oxidasa se emplea como
terapéutica de los estados depresivos. Se han desarrollado muchos
inhibidores suicidas de la MAO
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61. Noradrenalina
Dihidroxifenilglicol
Monoamino
oxidasa
La MAO es una flavoproteína:
tiene un grupo prostético
flavínico (FAD) fundamental
para la catálisis. Los inhibidores
suicidas de la MAO inactivan
al cofactor FAD.
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62. Flavina
Flavina modificada
N,N’ dimetil
propargilamina
(pargilina)
Inhibición suicida de la
MAO mediante Pargilina
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63. FIN
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