Bioquímica Enzimática: Qué Son y Cómo Funcionan

Una enzima se define como una macromolécula que cataliza una reacción bioquímica. En este tipo de reacción química, las moléculas de partida se denominan sustratos. La enzima interactúa con un sustrato, convirtiéndolo en un nuevo producto. La mayoría de las enzimas se nombran combinando el nombre del sustrato con el sufijo-ase (por ejemplo, proteasa, ureasa). Casi todas las reacciones metabólicas dentro del cuerpo dependen de las enzimas para que las reacciones procedan lo suficientemente rápido como para ser útiles.

Sustancias químicas llamadas activadores puede mejorar la actividad enzimática, mientras que inhibidores disminuir la actividad enzimática. El estudio de las enzimas se denomina enzimología.

Hay seis categorías amplias que se utilizan para clasificar las enzimas:

1. Oxidorreductasas: involucradas en la transferencia de electrones
2. Hidrolasas-escinden el sustrato por hidrólisis (captando una molécula de agua)
3. Isomerasas: transfieren un grupo en una molécula para formar un isómero
4. Ligasas (o sintetasas): acoplan la descomposición de un enlace pirofosfato en un nucleótido a la formación de nuevos enlaces químicos
5. Liasas: agregan o eliminan agua, dióxido de carbono o amoníaco a través de dobles enlaces o para formar dobles enlaces
6. Transferasas: transfieren un grupo químico de una molécula a otra

Cómo Funcionan las Enzimas

Las enzimas actúan reduciendo la energía de activación necesaria para que se produzca una reacción química. Al igual que otros catalizadores, las enzimas cambian el equilibrio de una reacción, pero no se consumen en el proceso. Si bien la mayoría de los catalizadores pueden actuar sobre varios tipos diferentes de reacciones, una característica clave de una enzima es que es específica. En otras palabras, una enzima que cataliza una reacción no tendrá ningún efecto en una reacción diferente.

La mayoría de las enzimas son proteínas globulares que son mucho más grandes que el sustrato con el que interactúan. Varían en tamaño desde 62 aminoácidos hasta más de 2.500 residuos de aminoácidos, pero solo una parte de su estructura está involucrada en la catálisis. La enzima tiene lo que se llama un sitio activo, que contiene uno o más sitios de unión que orientan el sustrato en la configuración correcta, y también un sitio catalítico, que es la parte de la molécula que reduce la energía de activación. El resto de la estructura de una enzima actúa principalmente para presentar el sitio activo al sustrato de la mejor manera. También puede haber sitio alostérico, donde un activador o inhibidor puede unirse para causar un cambio de conformación que afecta la actividad enzimática.

Algunas enzimas requieren una sustancia química adicional, llamada cofactor, para que se produzca la catálisis. El cofactor podría ser un ión metálico o una molécula orgánica, tal como una vitamina. Los cofactores pueden unirse de forma suelta o fuerte a las enzimas. Los cofactores estrechamente unidos se denominan grupos protésicos.

Dos explicaciones de cómo las enzimas interactúan con los sustratos son modelo" cerradura y llave", propuesto por Emil Fischer en 1894, y el modelo de ajuste inducido, que es una modificación del modelo de cerradura y llave propuesto por Daniel Koshland en 1958. En el modelo de cerradura y llave, la enzima y el sustrato tienen formas tridimensionales que encajan entre sí. El modelo de ajuste inducido propone que las moléculas enzimáticas pueden cambiar su forma, dependiendo de la interacción con el sustrato. En este modelo, la enzima y a veces el sustrato cambian de forma a medida que interactúan hasta que el sitio activo está completamente unido.

Ejemplos de Enzimas

Se sabe que más de 5.000 reacciones bioquímicas son catalizadas por enzimas. Las moléculas también se utilizan en productos industriales y domésticos. Las enzimas se utilizan para elaborar cerveza y para hacer vino y queso. Las deficiencias enzimáticas están asociadas con algunas enfermedades, como la fenilcetonuria y el albinismo. Aquí hay algunos ejemplos de enzimas comunes:

• La amilasa en la saliva cataliza la digestión inicial de los carbohidratos en los alimentos.
• La papaína es una enzima común que se encuentra en los ablandadores de carne, donde actúa para romper los enlaces que mantienen unidas las moléculas de proteínas.
• Las enzimas se encuentran en los detergentes para ropa y quitamanchas para ayudar a romper las manchas de proteínas y disolver los aceites en las telas.
• La ADN polimerasa cataliza una reacción cuando se copia el ADN y luego verifica para asegurarse de que se estén utilizando las bases correctas.

¿Todas Las Enzimas Son Proteínas?

Casi todas las enzimas conocidas son proteínas. En un tiempo, se creía que todas las enzimas eran proteínas, pero se han descubierto ciertos ácidos nucleicos, llamados ARN catalíticos o ribozimas, que tienen propiedades catalíticas. La mayoría de las veces, los estudiantes estudian enzimas, realmente están estudiando enzimas basadas en proteínas, ya que se sabe muy poco sobre cómo el ARN puede actuar como catalizador.