Ejercicio resuelto de Enzimas · Biología · Cantabria · 2023

Defina inhibición competitiva y no competitiva. Dibuje una enzima llevando a cabo su reacción, y la misma reacción en presencia de un inhibidor competitivo, y de un inhibidor no competitivo (3 imágenes). Señale en la figura cuál de estas tres reacciones corresponde con cada una de las opciones, y razónelo en función de la $V_{max}$ y la $K_m$. [1,25 puntos]

$\textbf{Defina inhibición competitiva y no competitiva. Dibuje una enzima llevando a cabo su reacción, y la misma reacción en presencia de un inhibidor competitivo, y de un inhibidor no competitivo (3 imágenes). Señale en la figura cuál de estas tres reacciones corresponde con cada una de las opciones, y razónelo en función de la }$$V_{max}$$\textbf{ y la }$$K_m$$\textbf{. [1,25 puntos]}$

Un INHIBIDOR es una sustancia que disminuye o anula la actividad de una enzima, y según dónde se una se distinguen dos tipos.

La INHIBICIÓN COMPETITIVA la produce una molécula que es un ANÁLOGO ESTRUCTURAL del sustrato: tiene una forma parecida y se une al MISMO centro activo. Sustrato e inhibidor compiten así por el mismo sitio, y en cada instante la fracción de enzima activa depende de la proporción entre los dos. Es una inhibición reversible que se vence AUMENTANDO la concentración de sustrato: si el sustrato es muy abundante, desplaza al inhibidor y la enzima recupera toda su actividad.

La INHIBICIÓN NO COMPETITIVA la produce una molécula que se une a la enzima en un punto DISTINTO del centro activo, normalmente un centro regulador, y al hacerlo cambia la conformación de la proteína y deforma el centro activo, que ya no reconoce al sustrato. No hay competencia por el mismo sitio, de modo que añadir más sustrato NO sirve de nada: la enzima inhibida está inutilizada por completo.



Y ahora la asignación de las curvas de la figura del enunciado. Antes conviene una precisión: el eje de abscisas está rotulado como concentración de producto, pero lo que una cinética de Michaelis-Menten representa es la velocidad frente a la concentración de SUSTRATO, y así hay que leerlo para que las tres curvas tengan sentido.

$\text{Curva}$	$V_{max}$	$K_m$	$\text{Corresponde a}$
A	La máxima	La menor	Reacción sin inhibidor
B	La MISMA que A	MAYOR que la de A	Inhibición competitiva
C	MENOR que la de A	La misma que la de A	Inhibición no competitiva

El razonamiento es el siguiente.

La curva A alcanza la velocidad máxima más alta y la alcanza con la menor concentración de sustrato, es decir, tiene la $K_m$ más pequeña. Es la reacción de referencia, SIN INHIBIDOR.

La curva B termina alcanzando la MISMA velocidad máxima que A —las dos se juntan en la meseta—, pero necesita mucha más concentración de sustrato para llegar allí: su $K_m$ es mayor. Eso es exactamente la firma de una inhibición COMPETITIVA: como el inhibidor puede ser desplazado por el sustrato, con suficiente sustrato todas las enzimas acaban trabajando y la $V_{max}$ no cambia; lo que cambia es la afinidad aparente, porque hace falta más sustrato para ocupar la mitad de los centros activos, y una $K_m$ mayor significa precisamente menos afinidad aparente.

La curva C se estabiliza en una velocidad máxima claramente MENOR y lo hace con una concentración de sustrato semejante a la de A, de modo que su $K_m$ es la misma. Esa es la firma de una inhibición NO COMPETITIVA: el inhibidor inutiliza una fracción de las moléculas de enzima, y por mucho sustrato que se añada esas moléculas no van a trabajar, así que la velocidad máxima baja; las que siguen libres, en cambio, conservan su centro activo intacto y su afinidad por el sustrato es la de siempre, y por eso la $K_m$ no varía.

En una frase: el inhibidor competitivo sube la $K_m$ y no toca la $V_{max}$; el no competitivo baja la $V_{max}$ y no toca la $K_m$.