Las Enzimas

Enzimas

Son moléculas de naturaleza proteica que catalizan reacciones químicas, siempre que sean termodinámicamente posibles: Una enzima hace que una reacción química que es energéticamente posible pero que transcurre a una velocidad muy baja, sea cinéticamente favorable, es decir, transcurra a mayor velocidad que sin la presencia de la enzima.

Una enzima es una molécula proteica que interviene en todas las reacciones de degradación o de síntesis que se dan en la célula. Las enzimas son de acción específica ya que actúan exclusivamente catalizando un tipo de reacción química. Es un biocatalizador porque acelera la velocidad de las reacciones químicas, actúan en pequeñas cantidades y permanece inalterada después de la reacción donde participa.

Acción Catalítica de las Enzimas

Como todos los catalizadores, las enzimas funcionan disminuyendo la energía de activación de una reacción, de forma que se acelera sustancialmente la tasa de reacción. Las enzimas no alteran el balance energético de las reacciones en que intervienen, ni modifican, por lo tanto, el equilibrio de la reacción, pero consiguen acelerar el proceso incluso millones de veces. Una reacción que se produce bajo el control de una enzima, o de un catalizador en general, alcanza el equilibrio mucho más deprisa que la correspondiente reacción no catalizada.

Al igual que ocurre con otros catalizadores, las enzimas no son consumidas por las reacciones que catalizan, ni alteran su equilibrio químico. Sin embargo, las enzimas difieren de otros catalizadores por ser más específicas. Las enzimas catalizan alrededor de 4.000 reacciones bioquímicas distintas. No todos los catalizadores bioquímicos son proteínas, pues algunas moléculas de ARN son capaces de catalizar reacciones (como la subunidad 16S de los ribosomas en la que reside la actividad peptidil transferasa). También cabe nombrar unas moléculas sintéticas denominadas enzimas artificiales capaces de catalizar reacciones químicas como las enzimas clásicas.

La actividad de las enzimas puede ser afectada por otras moléculas. Los inhibidores enzimáticos son moléculas que disminuyen o impiden la actividad de las enzimas, mientras que los activadores son moléculas que incrementan dicha actividad. Asimismo, gran cantidad de enzimas requieren de cofactores para su actividad. Muchas drogas o fármacos son moléculas inhibidoras. Igualmente, la actividad es afectada por la temperatura, el pH, la concentración de la propia enzima y del sustrato, y otros factores físico-químicos.

Algunas enzimas son usadas comercialmente, por ejemplo, en la síntesis de antibióticos y productos domésticos de limpieza. Además, son ampliamente utilizadas en diversos procesos industriales, como son la fabricación de alimentos, destinción de jeans o producción de biocombustibles.

Mecanismos de Acción de las Enzimas

Las enzimas actúan acelerando la velocidad de reacción o realizando una reacción, Cuando se dice que acelera la velocidad de reacción, quiere decir que, aquellas reacciones orgánicas que por acción enzimática se efectúan en pocos segundos, demorarían hasta 20 años realizarlas en el laboratorio y, cuando se señala que hace posible una determinada reacción, quiere decir que sin la enzima la reacción no se lleva a cabo. Para realizar su acción, la enzima se une al substratum por absorción, encajando la superficie de una en la otra de forma tal, que podríamos compararla con la llave de una cerradura. Esta combinación origina un complejo reversible enzima-substratum intermedio, que luego se descompone para liberar los productos de la reacción, y, la enzima que es capaz de unirse a otra molécula del mismo substratum para comenzar de nuevo la acción.

Modelo de la Llave- Cerradura: En1984 Emil Fisher, enunció el principio de la “llave y cerradura” donde explica la acción que realiza la enzima para unirse al sustrato. Modelo de la "llave-cerradura".Las enzimas son muy específicas, como sugirió Emil Fisher en 1894. Con base a sus resultados dedujo que ambas moléculas, enzima y sustrato, poseen complementariedad geométrica, es decir, sus estructuras encajan exactamente una en la otra, por lo que ha sido denominado como modelo de la "llave-cerradura", refiriéndose a la enzima como a una especie de cerradura y al sustrato como a una llave que encaja de forma perfecta en dicha cerradura. Sin embargo, si bien este modelo explica la especificidad de las enzimas, falla al intentar explicar la estabilización del estado de transición que logran adquirir las enzimas.

Modelo del encaje inducido: En 1958 Daniel Koshland sugiere una modificación al modelo de la llave-cerradura: las enzimas son estructuras bastante flexibles y así el sitio activo podría cambiar su conformación estructural por la interacción con el sustrato. Como resultado de ello, la cadena aminoacídica que compone el sitio activo es moldeada en posiciones precisas, lo que permite a la enzima llevar a cabo su función catalítica. En algunos casos, como en las glicosidasas, el sustrato cambia ligeramente de forma para entrar en el sitio activo. El sitio activo continua dicho cambio hasta que el sustrato está completamente unido, momento en el cual queda determinada la forma y la carga final.

Especificidad de la acción enzimática

Las enzimas son proteínas que tienen un alto grado de especificidad, ya que cada una de ellas actúa exclusivamente en una determinada reacción y sobre un determinado substratum.

Especificidad Óptica: Las enzimas presentan generalmente una especificidad óptica absoluta por lo menos para una porción de la molécula del substrato.

Especificidad de Grupo: Cuando una enzima actúa solo sobre grupos químicos y particulares.

Especificidad de sustrato:

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