1. Efecto de Factores Regulatorios
Regulación de la Actividad Enzimática
-Base conceptual de la actividad metabólica (Claude Bernard, Siglo XIX)
-”Los organismos responden en formas cualitativa y temporalmente
adecuadas para permitirles enfrentar los retos que les imponen los
cambios internos y externos (medio ambiente)”.
-Homeostasis (Walter Cannon)
-Capacidad de los animales de mantener ambiente intracelular constante
a pesar de los cambios en el ambiente externo.
-Los organismos responden a cambios del medio ambiente mediante
cambios coordinados en las velocidades de reacciones enzimáticas
específicas.
Regulación Regulación Adaptación y
Enzimática Metabólica Sobrevivencia
-Coordinación
-Orden

2. Regulación de la Actividad Enzimática
Importancia Biomédica
Enfermedades caracterizadas por disfunciones regulatorias
-Cáncer
-Diabetes
-Fibrosis cística
-Alzheimer
Entender los factores que regulan la velocidad de las reacciones
enzimáticas o de las rutas metabólicas es clave para entender las
bases moleculares de la enfermedad.

3. Regulación de la Actividad Enzimática
Dos mecanismos principales
1. Control de la disponibilidad de enzima
-Cantidad de enzima depende de tasas de síntesis y degradación.
-La expresión (síntesis) de la enzima está controlada:
a) Expresión Espacio-Específica (regulación espacial).
*Compartamentalización: Sólo hay expresión de la enzima en
cierto órgano, tejido, tipo de célula, organelo, etc.
b) Expresión Tiempo-Específica (regulación temporal).
*Sólo en cierto estadio de desarrollo del organismo,
órgano, tejido, célula, organelo, etc.
c) Expresión Constitutiva.
*La expresión de la enzima siempre está encendida, ya que
la enzima es muy importante para el metabolismo primario.
d) Expresión Inducible o Reprimible.
*La expresión se enciende (inducción) por efecto de un
compuesto químico (inductor), por ejemplo lactosa, o se
apaga (represión) por un represor. Regulación tardada en humano.

4. Regulación de la Actividad Enzimática
Dos mecanismos principales
2. Control de la actividad enzimática
-Ocurre a través de cambios conformacionales o estructurales.
-Ejemplos de algunos mecanismos:
a) Regulación Alostérica
-Efecto muy rápido
-Control de la enzima que cataliza la reacción limitante (cuello
de botella) de una ruta metabólica
Ejem.: Inhibición por retroalimentación o por producto final
El ligando (inhibidor) es disociable (reversible).
-Efector alostérico negativo: inhibe.
-Efector alostérico positivo: activa.

5. Regulación de la Actividad Enzimática
Inhibición múltiple por retroalimentación

6. Regulación de la Actividad Enzimática
Inhibición múltiple por retroalimentación

7. Regulación de la Actividad Enzimática
Regulación alostérica
Regulación alostérica de la aspartato transcarbamoilasa
(ATCasa), enzima inicial en la síntesis de pirimidinas.
Esta enzima comprende un par de subunidades catalíticas
triméricas (naranjas) conectado por tres pares de subunidades
regulatorias diméricas (verdes). La unión del trifosfato de
citidina (CTP, puntos azules) a las subunidades regulatorias
ocasiona una transición conformacional del estado activo R al
estado inactivo T. La conformación más abierta del estado R
permite la unión del sustrato. Por lo tanto, un incremento en la
concentración de CTP, un producto final de la ruta de las
pirimidinas, apaga la ATCasa, un ejemplo de inhibición por
retroalimentación.
[Adaptado de B. Mathews and K. E. van Holde, 1996,
Biochemistry, p. 393.]

8. Regulación de la Actividad Enzimática
Dos mecanismos principales
2. Control de la actividad enzimática
b) Regulación por Modificación Covalente
-Efecto muy rápido
-Proteólisis parcial de proenzima (zimógeno) inactiva hace que
se forme la enzima activa.
*Se elimina un pedazo de la proenzima y así se activa.
*Modificación irreversible.
*Ejem.: Pepsinógeno a pepsina
Tripsinógeno a tripsina
Quimotripsinógeno a quimotripsina
Proinsulina a insulina
Factores de coagulación sanguínea
Factores de disolución de coágulos
Procolágena a colágena

9. Regulación de la Actividad Enzimática
Proteólisis parcial de proenzima (zimógeno)

10. Regulación de la Actividad Enzimática
Dos mecanismos principales
2. Control de la actividad enzimática
b) Regulación por Modificación Covalente
-Fosforilación (reversible)
*Muy utilizada por la célula (principal mecanismo).
-Célula de mamífero: >1,000 proteínas fosforiladas
Cientos de proteíncinasas y fosfatasas
*Muy versátil.
Ejem.: Rutas de transducción de señales
*Hormonas o impulsos nerviosos (mensajeros primarios o
primer mensaje) actúan a través de mensajeros secundarios
(o segundo mensaje), como el cAMP.
*Proteíncinasas unen fosfato a serina, treonina y tirosina
de proteína para activarla o apagarla.
*Proteínfosfatasas: Eliminan fosfatos.
-Glicosilación, hidroxilación, acilación, etc.

11. Regulación de la Actividad Enzimática
Modificación covalente – Fosforilación/Desfosforilación
to produce
of the
from and

12. Regulación de la Actividad Enzimática
Modificación covalente – Fosforilación/Desfosforilación
Activación de proteíncinasas dependientes de cAMP (cAPK) por el AMP cíclico.
(a) A bajas concentraciones de cAMP, la enzima existe como un tetrámero inactivo compuesto
de dos subunidades regulatorias (R) y dos catalíticas (C). La proteína tetramérica es inactiva
porque las secuencias de seudosustrato de las subunidades R bloquean los sitios activos de las
subunidades C. La unión del cAMP a las subunidades regulatorias causa la liberación de las
subunidades catalíticas monoméricas activas.
(b) Estructura del cAMP. Este nucleótido inusual, el cual actúa como un “segundo mensajero” en
muchas rutas de señalización intracelulares, controla la actividad de muchas proteínas.

13. Regulación de la Actividad Enzimática
Modificación covalente – Fosforilación/Desfosforilación

14. Regulación de la Actividad Enzimática
Modificación covalente – Fosforilación/Desfosforilación