Inhibición de actividad enzimáticaHiram Manuel Castro Cruz

Repaso de catálisis enzimática

Inhibición de la actividad enzimática

Inhibición competitiva

Inhibición no competitiva

Inhibición acompetitiva

Comportamiento en la catálisis enzimática.

E+ S

k1

k -1

ESk2

E+P

𝑣0 = 𝑎 |𝑆|

𝑏+ 𝑆

Ecuación de Michaelis Menten.

1. Planteamiento de la ecuación de velocidad total.𝑑|𝑃|

𝑑𝑡= 𝑘2|ES|

2. Planteamiento de la ecuación de velocidad del intermediario.

𝑑|𝐸𝑆|

𝑑𝑡= 𝑘1|E||S| − 𝑘−1|ES| − 𝑘2|ES| = 0

3. Planteamiento del balance de masa de todas las especies de enzima

|E|0 = |E| + |ES| |E| = |E|0 − |ES|

Ecuación de Michaelis Menten.

4. Despeje de |E| y sustitución en la ecuación de velocidad del intermediario.

𝑑|𝑃|

𝑑𝑡=

𝑘2 |𝐸|0 𝑘1 |𝑆|

𝑘1 𝑆 + 𝑘−1+ 𝑘2

5. Despeje de |ES| y sustitución en la ecuación de velocidad total.

𝑑|𝐸𝑆|

𝑑𝑡= 𝑘1|S|(|E|0 − |ES| ) − 𝑘−1|ES| − 𝑘2|ES| = 0

6. Arreglo de ecuación, introduciendo vmáx y KM.

|ES| = 𝑘1 |𝐸|0 |𝑆|

𝑘1 𝑆 + 𝑘−1+ 𝑘2

𝑑|𝑃|

𝑑𝑡=

𝑣𝑚á𝑥 |𝑆|

𝑆 +𝑘−1+𝑘2

𝑘1

𝑑|𝑃|

𝑑𝑡= 𝑣0 =

𝑣𝑚á𝑥 |𝑆|

𝑆 + 𝐾𝑀

Ecuación de Michaelis Menten y de Linewaver-Burk.

𝑣0 = 𝑣𝑚á𝑥 |𝑆|

𝑆 + 𝐾𝑀

Ecuación de Michaelis Menten Ecuación de Linewaver Burk

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1

1/

v 0(s

/M)

1/|S| (1/M)

1

𝑣0=

𝐾𝑀𝑣𝑚á𝑥

1

|𝑆|+

1

𝑣𝑚á𝑥

𝑚 =𝐾𝑀𝑣𝑚á𝑥

𝑏 =1

𝑣𝑚á𝑥

Inhibición de la actividad catalítica de enzimas.

Inhibición

Competitiva

No competitiva

Acompetitiva0

20

40

60

80

100

120

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000v 0

(M s−1

)

|S| (mM)

sin inhi

comp inhi

no comp inhi

acomp inhi

Inhibición: Trata de la disminución en la velocidad de reacción que es provocada por laadición de un inhibidor, en virtud de su efecto sobre la concentración de un reactivo,catalizador o reacción intermedia.

Inhibición Competitiva

𝑑|𝑃|

𝑑𝑡=

𝑣𝑚á𝑥 |𝑆|

𝑆 + 𝐾𝑀 1+|𝐼|

𝐾𝑑 𝐼

𝐾𝑑 𝐼 = 𝐸 |𝐼|

|𝐸𝐼|

Inhibición competitiva. Efecto cinético sobre vmax y KM.

0

50

100

0 2000 4000 6000 8000 10000

v 0(M

s−1

)

|S| (mM)

sin inhi

comp inhi

𝑑|𝑃|

𝑑𝑡= 𝑣0 =

𝑣𝑚á𝑥 |𝑆|

𝑆 + 𝐾𝑀 1+|𝐼|

𝐾𝑑 𝐼

0

10

20

30

40

50

0 50 100 150 200

Ec. M-M

𝑣0 = 𝑣𝑚á𝑥 |𝑆|

𝑆 + 𝐾𝑀

𝐾𝑀( 1 + |𝐼|

𝐾𝑑 𝐼)𝐾𝑀

Inhibición competitiva. Ecuación de Linewaver-Burk

y = x + 0.01

y = 2x + 0.01

y = 3x + 0.01

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1

1/

v 0(s

/M)

1/|S| (1/mM)

1

𝑣0=

𝐾𝑀

𝑣𝑚á𝑥1 +

|𝐼|

𝐾𝑑 𝐼

1

|𝑆|+

1

𝑣𝑚á𝑥

|I| = 0 M

|I| = 1 M

|I| = 2 M

bm

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005

Ec. L-B sin inhi1

𝑣0=

𝐾𝑀𝑣𝑚á𝑥

1

|𝑆|+

1

𝑣𝑚á𝑥

b = 1

𝑉𝑚á𝑥

Inhibición no competitiva

𝑑|𝑃|

𝑑𝑡= 𝑣0 =

𝑣𝑚á𝑥

1+|𝐼|

𝐾′𝑑 𝐼

|𝑆|

𝑆 + 𝐾𝑀

1+|𝐼|𝐾𝑑 𝐼

1+|𝐼|

𝐾′𝑑 𝐼

𝐾𝑑 𝐼 = 𝐸 |𝐼|

|𝐸𝐼|𝐾′𝑑 𝐼 =

𝐸𝑆 |𝐼|

|𝐸𝑆𝐼|

𝑣0 =

𝑣𝑚á𝑥

1+|𝐼|

𝐾′𝑑 𝐼

|𝑆|

𝑆 + 𝐾𝑀

Si Kd I = K’d I

0

20

40

60

80

100

0 2000 4000 6000 8000 10000

v 0(M

s−1)

|S| (mM)

sin inhi

no comp inhi

Inhibición no competitiva. Efecto cinético sobre vmax y KM.

𝑣0 =

𝑣𝑚á𝑥

1+|𝐼|

𝐾′𝑑 𝐼

|𝑆|

𝑆 + 𝐾𝑀

0

25

50

0 20 40 60 80 100

Ec. M-M

𝑣0 = 𝑣𝑚á𝑥 |𝑆|

𝑆 + 𝐾𝑀

𝐾𝑀

Inhibición no competitiva. Ecuación de Linewaver-Burk

y = x + 0.01

y = 2x + 0.02

y = 3x + 0.03

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1

1/

v 0(s

/M)

1/|S| (1/mM)

|I| = 0 M

|I| = 1 M

|I| = 2 M

1

𝑣0=

𝐾𝑀

𝑣𝑚á𝑥1 +

|𝐼|

𝐾′𝑑 𝐼

1

|𝑆|+

1

𝑣𝑚á𝑥1 +

|𝐼|

𝐾′𝑑 𝐼

bm

Ec. L-B sin inhi1

𝑣0=

𝐾𝑀𝑣𝑚á𝑥

1

|𝑆|+

1

𝑣𝑚á𝑥

-0.012 -0.01 -0.008 -0.006 -0.004 -0.002 0 0.002 0.004

|I| = 0 M

|I| = 1 M

|I| = 2 M

1

|𝑆|

1

𝑣0

−1

𝐾𝑀

Inhibición Acompetitiva

𝐾′𝑑 𝐼 = 𝐸𝑆 |𝐼|

|𝐸𝑆𝐼|

𝑣0 =

𝑣𝑚á𝑥

1+|𝐼|

𝐾′𝑑 𝐼

|𝑆|

𝑆 +𝐾𝑀

1+|𝐼|

𝐾′𝑑 𝐼

Inhibición Acompetitiva. Efecto cinético sobre vmax y KM.

0

20

40

60

80

100

0 2000 4000 6000 8000 10000

v 0(M

s−1

)

|S| (mM)

sin inhi

acomp inhi 0

25

50

0 25 50 75 100

𝑣0 =

𝑣𝑚á𝑥

1+|𝐼|

𝐾′𝑑 𝐼

|𝑆|

𝑆 +𝐾𝑀

1+|𝐼|

𝐾′𝑑 𝐼

𝐾𝑀𝐾𝑀/( 1 +

|𝐼|

𝐾𝑑 𝐼)

Ec. M-M

𝑣0 = 𝑣𝑚á𝑥 |𝑆|

𝑆 + 𝐾𝑀

Inhibición Acompetitiva. Ecuación de Linewaver-Burk

y = x + 0.01y = x + 0.02

y = x + 0.03

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1

1/

v 0(s

/M)

1/|S| (1/mM)

1

𝑣0=

𝐾𝑀

𝑣𝑚á𝑥

1

|𝑆|+

1

𝑣𝑚á𝑥1 +

|𝐼|

𝐾′𝑑 𝐼

bm

|I| = 0 M

|I| = 1 M|I| = 2 M

Ec. L-B sin inhi1

𝑣0=

𝐾𝑀𝑣𝑚á𝑥

1

|𝑆|+

1

𝑣𝑚á𝑥

Comparación de los diferentes tipos de inhibición.Tipo de inhibición Efecto cinético en gráfica V0

vs |S|

Competitivo Cuando incrementa |I|:

No hay efecto en la velocidad máximaIncrementa el valor de KM

No competitivo Cuando incrementa |I|:

Disminuye la velocidad máximaNo hay efecto en la KM

Acompetitivo Cuando incrementa |I|:

Disminuye la velocidad máximaDisminuye el valor de KM

𝑣0= 𝑣𝑚á𝑥 |𝑆|

𝑆 + 𝐾𝑀 1+|𝐼|

𝐾𝑑 𝐼

𝑣0 =

𝑣𝑚á𝑥

1+|𝐼|

𝐾′𝑑 𝐼

|𝑆|

𝑆 + 𝐾𝑀

𝑣0 =

𝑣𝑚á𝑥

1+|𝐼|

𝐾′𝑑 𝐼

|𝑆|

𝑆 +𝐾𝑀

1+|𝐼|

𝐾′𝑑 𝐼

Comparación de los diferentes tipos de inhibición.Tipo de inhibición Gráfica de 1/v0 vs 1/|S|

Competitivo Cuando incrementa |I|:

La pendiente incrementa de valor.La ordenada al origen es constante e igual a 1/Vmax.

No competitivo Cuando incrementa |I|:

La pendiente incrementa de valor.La ordenada al origen incrementa de valor.El intercepto es constante e igual a −1/KM.

Acompetitivo Cuando incrementa |I|:

La pendiente es contante e igual a KM/Vmax.La ordenada al origen incrementa de valor.

1

𝑣0=

𝐾𝑀

𝑣𝑚á𝑥1 +

|𝐼|

𝐾𝑑 𝐼

1

|𝑆|+

1

𝑣𝑚á𝑥

1

𝑣0=

𝐾𝑀

𝑣𝑚á𝑥1 +

|𝐼|

𝐾′𝑑 𝐼

1

|𝑆|+

1

𝑣𝑚á𝑥1 +

|𝐼|

𝐾′𝑑 𝐼

1

𝑣0=

𝐾𝑀

𝑣𝑚á𝑥

1

|𝑆|+

1

𝑣𝑚á𝑥1 +

|𝐼|

𝐾′𝑑 𝐼