Enzimas

¿Cuál es la estructura de las enzimas?

Las enzimas, como se ha mencionado anteriormente, son catalizadores biológicos. Mientras aceleran o aceleran un proceso, en realidad están proporcionando una vía alternativa para el proceso. Pero, en el proceso, la estructura o la composición de las enzimas permanecen inalteradas.

Las enzimas están formadas en realidad por miles de aminoácidos que se enlazan de una manera específica para formar diferentes enzimas. Las cadenas enzimáticas se pliegan para formar formas únicas y son estas formas las que proporcionan a la enzima su potencial químico característico. La mayoría de las enzimas también contienen un componente no proteico conocido como cofactor.

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Tipos de enzimas:

Las reacciones bioquímicas que se producen en el organismo son básicamente de 6 tipos y las enzimas que provocan estas reacciones se denominan en consecuencia:

• Oxidorreductasas: Estas enzimas provocan reacciones de oxidación y reducción, por lo que se denominan oxidorreductasas. En estas reacciones se transfieren electrones en forma de iones hidruro o átomos de hidrógeno. Cuando se oxida un sustrato, estas enzimas actúan como donantes de hidrógeno. Estas enzimas se denominan deshidrogenasas o reductasas. Cuando el átomo de oxígeno es el aceptor, estas enzimas se denominan oxidasas.
• Transferasas: Estas enzimas se encargan de transferir grupos funcionales de una molécula a otra. Ejemplo: la alanina aminotransferasa que baraja el grupo alfa-amino entre la alanina y el aspartato, etc. Algunas transferasas también transfieren grupos fosfato entre el ATP y otros compuestos, residuos de azúcar para formar disacáridos como la hexocinasa en la glucólisis.
• Hidrolasas: Estas enzimas catalizan reacciones que implican el proceso de hidrólisis.Rompen enlaces simples añadiendo agua. Algunas hidrolasas funcionan como enzimas digestivas porque rompen los enlaces peptídicos de las proteínas. Las hidrolasas también pueden ser un tipo de transferasa ya que transfieren la molécula de agua de un compuesto a otro. Ejemplo: Glucosa-6-fosfatasa que elimina el grupo fosfato de la glucosa-6-fosfato, dejando glucosa y H3PO4.
• Liasas: Estas enzimas catalizan reacciones en las que se añaden grupos funcionales para romper dobles enlaces en las moléculas o en las que se forman dobles enlaces por la eliminación de grupos funcionales. Ejemplo: La piruvato descarboxilasa es una liasa que elimina el CO2 del piruvato. Otros ejemplos son las deaminasas y las deshidratasas.
• Isomerasas: Estas enzimas catalizan las reacciones en las que un grupo funcional se desplaza a otra posición dentro de la misma molécula de forma que la molécula resultante es en realidad un isómero de la molécula anterior. Ejemplo: la triosa-fosfato isomerasa y la fosfoglucosa isomerasa para convertir la glucosa 6-fosfato en fructosa 6-fosfato.
• Ligasas: Estas enzimas realizan una función opuesta a la de las hidrolasas. Mientras que las hidrolasas rompen enlaces añadiendo agua, las ligasas forman enlaces eliminando el componente de agua. Existen diferentes subclases de ligasas que implican la síntesis de ATP.

¿Cómo funcionan las enzimas?

Para que se produzca cualquier reacción en el universo, se necesita energía. En los casos en que no se dispone de energía de activación, un catalizador desempeña un papel importante para reducir la energía de activación y llevar adelante la reacción. Esto funciona también en animales y plantas. Las enzimas ayudan a reducir la energía de activación de las moléculas complejas en la reacción. Los siguientes pasos simplifican el funcionamiento de una enzima para acelerar una reacción:

Paso 1: Cada enzima tiene un «sitio activo» que es donde se puede unir una de las moléculas de sustrato. Así, se forma un complejo enzima-sustrato.

Paso 2: Esta molécula de enzima-sustrato reacciona ahora con el segundo sustrato para formar el producto y la enzima se libera como segundo producto.

Hay muchas teorías que explican cómo funcionan las enzimas. Pero, hay dos teorías importantes que discutiremos aquí.

Teoría 1: Hipótesis de la cerradura y la llave

Esta es la más aceptada de las teorías de la acción de las enzimas.

Esta teoría afirma que el sustrato encaja exactamente en el sitio activo de la enzima para formar un complejo enzima-sustrato. Este modelo también describe por qué las enzimas son tan específicas en su acción porque son específicas para las moléculas de sustrato.

Teoría 2: Hipótesis de ajuste inducido

Es similar a la hipótesis de la cerradura y la llave. Dice que la forma de la molécula de enzima cambia a medida que se acerca a la molécula de sustrato de tal manera que la molécula de sustrato encaja exactamente en el sitio activo de la enzima.

¿Qué factores afectan a la actividad enzimática en la célula?

• Concentración de enzimas y sustratos: La velocidad de reacción aumenta con el incremento de la concentración de sustrato hasta un punto, más allá del cual cualquier aumento de la concentración de sustrato no produce ningún cambio significativo en la velocidad de reacción. Esto ocurre porque después de una determinada concentración de sustrato, todos los sitios activos de la enzima están llenos y no puede producirse ninguna otra reacción.
• Temperatura: Con el aumento de la temperatura, la actividad de la enzima aumenta debido al aumento de la energía cinética de las moléculas. Existe un nivel óptimo en el que las enzimas trabajan de forma óptima y máxima. Esta temperatura suele ser la temperatura corporal normal del cuerpo. Cuando la temperatura aumenta más allá de cierto límite, las enzimas, que en realidad están formadas por proteínas, comienzan a desintegrarse y la velocidad de reacción disminuye.
• pH: Las enzimas son muy sensibles a los cambios en el pH y trabajan en una ventana muy pequeña de niveles de pH permisibles. Por debajo o por encima del nivel óptimo de pH, existe el riesgo de que las enzimas se desintegren y, por tanto, la reacción se ralentice.
• Inhibidores: Presencia de ciertas sustancias que inhiben la acción de una enzima determinada. Esto ocurre cuando la sustancia inhibidora se une al sitio activo de la enzima impidiendo así la unión del sustrato y ralentizando el proceso.

Ejemplo resuelto para ti

Q: Una enzima actúa…

a. Aumentando la energía de activación

b. Disminuyendo la energía de activación

c. Disminuyendo el pH

d. Aumentando el pH

Sol: a. Aumentando la energía de activación

Los reactantes no sufren un cambio químico automáticamente. Lo hacen en el estado de transición. El estado de transición tiene más energía libre que los reactantes o los productos. La incapacidad de los reactantes para experimentar el cambio debido al requerimiento de energía extra para convertirlos al estado de transición se denomina «Barrera de energía». La energía necesaria para superar la barrera energética se denomina ‘Energía de activación’.