En su ambiente normal, las células microbianas suelen regular sus vías metabólicas, por lo que se producen intermediarios en exceso.

Cada reacción metabólica está regulada no sólo respecto de las otras células, sino también respecto a las concentraciones de nutrientes en un ambiente.

En las bacterias anaerobias facultativas la fermentación es bloqueada en presencia de oxígeno, asegurando que el suministro de energía se produzca por la respiración, que consume menos glucosa y acumula menos lactato.

En este fenómeno, conocido como efecto Pasteur, la enzima fosfofructoquinasa es activada o inhibida según la relación ATP/ADP, regulando así el consumo de glucosa. Este es un ejemplo de regulación de la actividad enzimática por una enzima alostérica.

Un ejemplo de la regulación a nivel de la síntesis de enzimas lo constituye el operón lactosa.

Hay 3 enzimas que participan en la utilización de la lactosa que tienen un promotor único.

ß-galactosidasa Galactósido permeasa Galactósido transacetilasa

En ausencia de lactosa, la transcripción para estas enzimas está bloqueada por acción de un represor que se une al promotor inhibiendo la acción de la ARN polimerasa.

Cuando se agrega lactosa al medio, ésta se une al represor, bloqueando de este modo su unión al promotor, permitiendo así la acción de la ARN polimerasa y la síntesis de las 3 enzimas.

• Figura 1. represión catabólica es el control positivo del operón lac. El efecto es un aumento de la tasa de transcripción. En este caso, la proteína se activa por el AMPc para enlazar con el operón lac y facilitar la unión de la RNA polimerasa al promotor para transcribir los genes para la utilización de la lactosa.

En muchos casos, la actividad de una enzima que cataliza un paso inicial en la vía metabólica se inhibe por el producto final de esa vía.

Esta inhibición no depende de la competencia por el sitio de unión del sustrato con una enzima, porque las estructuras del producto final y el intermediario oficial en general son muy diferentes.

A B C D E

E1 E2 E3 E4

La unión de un efector a su sitio produce un cambio conformacional a la enzima, con lo que se reduce la afinidad del sitio catalítico por el sustrato, o bien se incrementa.

Los mecanismos generales desarrollados en los microorganismos para regular el flujo de carbono a través de las vías biosintéticas es más eficiente de lo que uno se puede imaginar, en cada caso el producto final inhibe alostericamente la actividad de la primera, y sólo a la primera enzima de la vía.

Por ejemplo, en el primer paso de la biosíntesis de isoleucina que no involucra ninguna otra vía, es la conversión de la L-treonina a acido α-cetobutírico catalizada por la treonina desaminaza.

Esta enzima está inhibida alostericamente y de manera muy específica por la L- isoleucina y por ningún otro compuesto; las otras cuatro enzimas de la vía no se afectan.

En algunos casos es ventajoso para la célula que un producto terminal o un intermediario activen, más que inhiban, aún enzima particular.

Por ejemplo, el desdoblamiento de la glucosa por la E.Coli, la sobreproducción de los intermediarios de la glucosa-6-fosfato y el fosfoenolpiruvato disparar la derivación de una parte de la glucosa a la vía de la síntesis del glucógeno; esto se realiza por la activación alostérica de la enzima que convierte a la glucosa 1-fosfato en ADP-glucosa.

Muchas enzimas oligométricas , que posee más de un sitio de unión con el sustrato, muestran interacciones cooperadoras de moléculas de sustrato.

La unión del sustrato con un sitio catalítico incrementar la afinidad de los otros sitios por las moléculas adicionales de sustrato.

El efecto neto de esta interacción es producir un incremento exponencial en la actividad catalítica en respuesta a un incremento aritmético en concentración de sustrato.

Las propiedades reguladoras de algunas enzimas se alteran por la modificación covalente de la proteína.

Por ejemplo, la respuesta de la glucosaminosintesa a los detectores metabólicos está adherida por la adenilación, la adhesión covalente de ADP a una cadena del lateral específica de tirosilo dentro de cada subunidad de la enzima.

Las enzimas que controlan la adenilación también están controlados por modificación covalente. La actividad de otra enzima se altera por su fosforilación.

La actividad de algunas enzimas se pierde por su hidrólisis. Este proceso puede regularse, y a veces iniciar, por modificación covalente de la enzima blanco que se requiere eliminar.