Inhibición Enzimática

PRÁCTICA: INHIBICIÓN ENZIMÁTICA
OBJETIVOS
Averiguar cómo actúan los inhibidores L-Fenilalanina y p-Nitrofenol sobre la actividad catalítica de la fosfatasa alcalina previamente analizada, e identificar cuál es el tipo de inhibición.
INTRODUCCIÓN
Como ya sabemos, una enzima es una proteína que acelera una reacción química cuando se une al sustrato. Sin embargo, ¿esto ocurre todo el tiempo?Y la respuesta es no, porque hay ciertas sustancias que pueden interferir en el proceso de catálisis, reduciéndola o deteniéndola. Dichas sustancias son conocidas como inhibidores enzimáticos.
Su función más importante es regular las rutas metabólicas en los seres vivos. Además, los inhibidores son importantes en el estudio del mecanismo de reacción enzimática, especificidad del sustrato,naturaleza del centro activo e identificación de residuos fundamentales para la catálisis (McKee, McKee. 2003).
Podemos ver un claro ejemplo con el sarín. La acetilcolina (ACh) es un neurotransmisor que realiza sinapsis entre neuronas motoras y células musculares. La ACh liberada por las vesículas de la neurona motora se una a sus receptores en las células musculares, los cuales actúan como una bombasodio/potasio, haciendo que se contraigan las fibras musculares. Luego de esta reacción, la ACh debe ser eliminada, dejando a los receptores libres para un próximo estimulo. La encargada de esto es la acetilcolinesterasa (AChE), que en la membrana de la célula muscular descompone la ACh en colina y acetato. Sin embargo, hay potentes inhibidores de esta enzima, entre ellos el gas nervioso sarín. Estese une a la enzima, bloqueándola de forma tal que no pueda unirse a su sustrato normal, la ACh (Simpson, 2004). Si la acetilcolina no es eliminada, ocasionará contracciones espasmódicas de los músculos esqueléticos y hasta la parálisis de los músculos respiratorios, provocando la muerte.
A pesar de esto, no siempre la inhibición tiene un efecto tan negativo en los seres humanos. Uno de sus usospositivos es en el tratamiento de la enfermedad de alzheimer. Para regular la síntesis de ACh, la bomba de colina es inhibida por un exceso de ACh y y acelerada por bajos niveles. Durante esta enfermedad, la actividad colinérgica está disminuida por la pérdida de neuronas de este tipo. Los fármacos utilizados son inhibidores de colinesterasa, los cuales retrasan la inactivación de ACh después desu liberación (Alpizar-Quesada, Morales-Alpizar. 2003).
La inhibición puede ser reversible (enlace no covalente) o irreversible (enlace covalente). En el primer caso, tenemos tres tipos de inhibición a analizar: competitiva, mixta y no competitiva.
Inhibición Competitiva
Como dice su nombre, compite con el sustrato por el sitio de unión a la enzima, por lo que inhibidor y sustrato deben sersimilares en su estructura. Al unirse a la enzima, no hará catálisis. Al ser una reacción reversible, solo basta con añadir más concentración de sustrato para que sea menos posible que se una el inhibidor. La velocidad máxima se va a mantener, pero el Km va a aumentar (Nelson & Cox. 2008).
Inhibición Mixta
El inhibidor se unirá a la enzima tanto a si esta está libre o si está formando uncomplejo con el sustrato, pues tiene su propio lugar de unión. Si se une primero, no va a impedir que se una el sustrato, pero de todas formas va a desactivar la reacción catalítica. El Km se va a mantener, pero la velocidad máxima va a disminuir (Nelson & Cox. 2008).
Inhibición AcompetitivaEl inhibidor tiene un sitio de unión diferente al sustrato, y se une solo al complejo enzima-sustrato,inactivando la acción catalítica. La velocidad máxima y el Km, ambos, van a disminuir (Nelson & Cox. 2008).
pNNFLa fosfatasa alcalina es una enzima que hidroliza en enlace éster fosfórico, liberando fosfato inorgánico. Niveles fuera de lo normal señalan enfermedades óseas degenerativas o daños hepáticos. En esta práctica se utilizará el p-nitrofenil fosfato como sustrato, que generará coloración...