Cinética Enzimática y Factores Modificadores

La actividad enzimática es crucial para la velocidad de las reacciones biológicas. Diversos factores influyen en esta velocidad:

Factores que Modifican la Actividad Enzimática

1. Concentración de Enzima ([E])

   A mayor cantidad de enzima, mayor velocidad, ya que se necesita mayor cantidad de sustrato para alcanzar la saturación. La velocidad es directamente proporcional a la [enzima] a cualquier [sustrato].

2. Concentración de Sustrato ([S])

   La relación entre la velocidad de reacción y la concentración de sustrato se divide en tres zonas:

   • Zona Proporcional: A medida que aumenta la cantidad de sustrato, aumenta la velocidad de forma lineal.
   • Zona Mixta: La reacción (rx) alcanza una velocidad máxima (Vmax), que es constante (cte).
   • Zona de Saturación: La velocidad es independiente de la cantidad de sustrato.

3. Temperatura (T°)

   A mayor temperatura, mayor velocidad hasta alcanzar la temperatura óptima. Superando esta, el aumento de velocidad es contrarrestado por la pérdida de actividad catalítica debido a la desnaturalización térmica, y la actividad enzimática decae rápidamente.

4. pH

   A pH extremos, las enzimas se desnaturalizan. Algunas enzimas no varían su actividad con el pH, mientras que otras tienen pH óptimos extremos.

5. Inhibidores Enzimáticos

   Sustancias que reducen la actividad enzimática:

   • Irreversibles: Unión covalentemente a algún aminoácido (aa) del sitio activo de la enzima. Producen cambios permanentes con deterioro de la actividad enzimática.
   • Reversibles: Unión no covalente.
     • Competitivos: Compiten con el sustrato por el sitio activo de la enzima. Se revierte aumentando la cantidad de sustrato, alcanzando la velocidad máxima (Vmax).
     • No Competitivos: Se enlazan a un sitio distinto al sitio activo (sitio alostérico). Se pueden unir a la enzima libre o al complejo enzima-sustrato. En ninguno se obtiene producto. La velocidad máxima (Vmax) es menor.
     • Incompetitivos (Acompetitivos): Se unen únicamente al complejo enzima-sustrato.

Modelos Cinéticos

Ecuación de Michaelis-Menten

Describe la relación entre la velocidad de la reacción (V) y la [sustrato] ([S]). Velocidad de reacción: [S] x Vmax / ([S] + Km).

Gráfico de Velocidad de Reacción vs. [Sustrato]

El Km (Constante de Michaelis) corresponde a la [sustrato] a la que se obtiene la mitad de la velocidad máxima (Vmax/2).

Fases de la Cinética Enzimática

La curva resultante es una *hipérbola rectangular* y presenta dos fases principales:

• Primera Fase (Orden 1): La velocidad de la reacción es directamente proporcional a la [sustrato]. La enzima no está saturada. Si aumenta la cantidad de sustrato, aumenta la velocidad.
• Segunda Fase (Orden 0): La velocidad de la reacción se vuelve independiente de la [sustrato]. La enzima está saturada por el sustrato. Si aumenta la cantidad de sustrato, la velocidad se mantiene constante (Vmax).

Gráfico de Lineweaver-Burk

Gráfico de dobles recíprocos (1/V vs 1/[S]).

Metabolismo de Carbohidratos: Glucosa y Glucógeno

Glucosa

Monosacárido polihidroxialdehído de baja masa molecular. Es una aldohexosa. En solución acuosa, el grupo carbonilo y los grupos hidroxilo reaccionan intramolecularmente, formando la *piranosa* (5 miembros).

Los monosacáridos se unen mediante enlace glicosídico (tipo éter).

Funciones de los Carbohidratos (F(x))

• Forman parte de los tejidos de sostén de plantas y animales (celulosa, almidón, algodón, ADN).
• Constituyen una fuente importante de energía (glucógeno).

Glucógeno

Polisacárido formado por varias cadenas que contienen de 12 a 18 unidades de D-glucosa unidas mediante enlace glicosídico alfa 1,4. Uno de los extremos de la cadena se une a la siguiente mediante enlace alfa 1,6 (puntos de ramificación).

Almacenamiento: El hígado puede almacenar 70 g (280 kcal) y el músculo 400 g (1600 kcal).

Funciones del Glucógeno

• Hígado: Mantener el nivel de glucosa en la sangre (*glicemia*) constante (cte).
• Músculo: Abastecer de energía (ATP) al proceso de contracción muscular.

Glucogenólisis (Degradación del Glucógeno)

Debido a la estructura ramificada del glucógeno, se pueden obtener moléculas de glucosa libre cuando se necesiten.

Enzimas Clave en la Glucogenólisis

• Glucógeno Fosforilasa: Cataliza la escisión fosforolítica de los enlaces glicosídicos alfa 1,4. Separación secuencial de restos de glucosa desde el extremo no terminal.
• Enzima Desramificante del Glucógeno: Degrada los enlaces glicosídicos alfa 1,6.
• Fosfoglucomutasa: Transforma la Glucosa-1-Fosfato (Glucosa-1-P) en Glucosa-6-Fosfato (Glucosa-6-P).

Para ser liberada al torrente sanguíneo y regular la glicemia, la Glucosa-6-P se debe desfosforilar para obtener glucosa libre, mediante la enzima Glucosa-6-Fosfatasa.

Regulación de la Glicemia

• Hipoglucemia: El glucagón, producido en el páncreas, activa la Glucógeno Fosforilasa, degradando glucógeno en el hígado.
• Hiperglucemia: La insulina, producida en el páncreas, activa la Glucógeno Sintetasa, estimulando la síntesis de glucógeno.

La regulación del metabolismo del glucógeno en el hígado se lleva a cabo a través de la concentración de glucosa extracelular ([glucosa extracelular]). Para mantener la glicemia, el hígado actúa como dador o captor de glucosa.

Metabolismo de Lípidos y Regulación del Colesterol

El cuerpo almacena energía (para el ayuno) como grasa o lípidos.

Clasificación de Lípidos

• Simples: Colesterol y ácidos grasos (Ac. Grasos).
• Complejos: Fosfolípidos y triglicéridos.

Colesterol

Sintetizado en hígado e intestino delgado. Está en altas concentraciones ([ ]) en médula espinal, cerebro y páncreas. Es una molécula hidrofóbica: muy soluble en disolventes apolares como cloroformo, acetona y éter.

Método de Extracción de Lípidos

Utiliza una mezcla de solventes orgánicos que permiten solubilizar todos los lípidos y que precipiten proteínas e hidratos de carbono para su mejor separación.

Obtención de Colesterol

• Vía Exógena: Absorción de colesterol contenido en los alimentos de origen animal.
• Vía Endógena: Síntesis de colesterol en las células animales, a partir de su precursor acetato en su forma activada, la Acetil Coenzima A.

Regulación de la Producción de Colesterol

La producción de colesterol es regulada directamente por la concentración del colesterol presente en las células. Hay una relación inversa con los niveles plasmáticos de colesterol. Una alta ingesta de colesterol en los alimentos produce una disminución neta de la producción endógena, y viceversa.

Funciones del Colesterol

• Reserva energética.
• Estructural: Componente importante de las membranas (mb) plasmáticas de animales.
• Precursor de Vitamina D: Esencial en el metabolismo del calcio.
• Precursor de Hormonas Sexuales: Progesterona, estrógeno, testosterona.
• Precursor de Sales Biliares: Esenciales en la absorción de algunos nutrientes lipídicos y vía principal (ppal) para la excreción de colesterol corporal.

Lipoproteínas

Compuestas por una parte proteica y una parte lipídica. Son moléculas utilizadas para transportar grasa en el cuerpo.

Tipos de Lipoproteínas

• LDL (Lipoproteínas de Baja Densidad)

  Compuesta principalmente (ppalmente) por colesterol y la proteína Apo B. Es la forma en que el organismo recoge colesterol del hígado y lo distribuye a los tejidos. Se conoce como Colesterol»Mal».

  Aterosclerosis: Producida por el depósito de células cargadas con partículas LDL-colesterol en las paredes de las arterias. La pared responde con una placa, esta puede aumentar de tamaño y dificultar la circulación de la sangre o se puede romper y generar un trombo y obstruir totalmente la arteria. El corazón se ve privado de oxígeno y nutrientes, generando angina o infarto de miocardio.

  Prevención: Disminuir el máximo nivel de LDL y aumentar el HDL-colesterol, mediante alimentación adecuada, ejercicio habitual o fármacos específicos.

• HDL (Lipoproteínas de Alta Densidad)

  Compuesta principalmente (ppalmente) por colesterol y la proteína Apo A. Es el colesterol»Buen», ya que transporta el exceso de colesterol desde los tejidos hacia el hígado.

Niveles de Colesterolemia (Colesterol Total)

Los valores se miden en mg/dL (mg/100ml):

• <200 mg/dL: Concentración deseable, bajo riesgo de enfermedad cardiovascular.
• 200-239 mg/dL: Riesgo intermedio de enfermedad cardiovascular.
• >240 mg/dL: Alto riesgo de enfermedad cardiovascular.

Etiquetas: Bioquímica, cinética enzimática, colesterol, enzimas, glucosa, lipoproteínas, metabolismo glucógeno