Enzims Al·lostèrics: Regulació, Cooperativisme i Vies Metabòliques
Enzims Al·lostèrics: Regulació i Funció
Els enzims al·lostèrics són aquells que poden adoptar dues formes estables diferents: configuració activa i configuració inactiva. A més del centre actiu, tenen almenys un altre lloc, anomenat centre regulador, al qual es pot unir una substància determinada anomenada lligand. Sovint, només una de les configuracions presenta afinitat pel lligand, i en aquests casos és la presència del lligand la que determina el canvi de configuració en l'enzim, l'anomenada transició al·lostèrica. Es coneixen dos tipus de lligands segons la configuració induïda que afavoreixen: activadors i inhibidors. En alguns enzims hi ha dos o més centres reguladors als quals s'uneixen lligands de diferents tipus, cadascun dels quals provoca una disminució d'afinitat de l'enzim per l'altre (multimodulació).
Cooperativisme en Enzims Al·lostèrics
Els enzims al·lostèrics solen estar formats per diverses subunitats moleculars anomenades protòmers. Cada protòmer posseeix un centre actiu i almenys un centre regulador. En molts enzims, quan al centre regulador s'uneix un lligand, la configuració del protòmer varia, de manera que fa funcional el centre actiu. Aquesta variació es transmet instantàniament als altres protòmers associats, que es fan, al seu torn, actius. Aquest efecte s'anomena transmissió al·lostèrica. D'aquesta manera, l'enzim passa d'un estat inhibit a un estat actiu. Com que perquè un enzim al·lostèric actuï és necessària la unió d'un o més lligands i després la unió del substrat, la velocitat de reacció en funció de la concentració del substrat no augmenta tan ràpid com en els enzims no al·lostèrics. En canvi, si aquest enzim és una subunitat i la seva transformació a l'estat actiu es transmet al·lostèricament a totes les altres subunitats, són nombroses les que sobtadament comencen a actuar, fet que s'anomena cooperativisme. Amb això es produeix un canvi de velocitat de reacció molt gran.
Regulació de les Vies Metabòliques
La cèl·lula pot regular que es doni o no una via metabòlica de dues formes:
- Augmentant o disminuint la síntesi dels enzims que intervenen a partir dels gens que les codifiquen, atès que molts enzims tenen una estabilitat relativament curta, d'unes quantes hores.
- Regulant l'activitat dels enzims. L'al·losteria permet l'autorregulació de l'activitat enzimàtica. Hi ha dos casos:
- Regulació per retroinhibició: És la que es dóna quan la configuració inicial de l'enzim és activa. El producte final és el que es fixa al centre regulador, actua com a inhibidor i provoca la transició al·lostèrica de l'enzim a la seva forma inactiva.
- Regulació per inducció enzimàtica: És la que es dóna quan la configuració inicial de l'enzim és la inactiva. La substància inicial és la que es fixa al centre regulador i provoca la transició al·lostèrica de l'enzim a la seva forma activa, per la qual cosa aquest comença a actuar sobre el substrat.
Disposició Espacial dels Enzims
En les vies metabòliques, el producte generat per un enzim és el substrat de l'enzim següent; per això, per augmentar l'eficiència del sistema, es donen:
- Compartimentació: Consisteix a separar amb membranes els llocs on es duen a terme les vies metabòliques que no es vol que es relacionin.
- Complex multienzimàtic: És l'associació de diversos enzims que actuen successivament en una via. El complex supramolecular resultant és més eficaç que si els enzims estiguessin dispersos en el medi.
- Inclusió a les membranes: Alguns enzims i altres complexos multienzimàtics estan englobats ordenadament a les membranes, de manera que es facilita la unió entre els successius productes i els successius enzims.