BIOLOGÍA: TEMA: Enzimas

 

Vocabulario inicial:

Energía de activación: La energía de activación (Ea), es la energía necesaria en un sistema antes de poder iniciar un determinado proceso.

Sustrato: Molécula sobre la que actúa una enzima.

Lugar activo: El sitio, lugar o centro activo es la zona de la enzima en la que se realiza el sustrato para ser catalizado. 

 

¿Qué son las enzimas?

 

Una enzima es una proteína que actúa como catalizador de una reacción química acelerándola. Las enzimas son protagonistas fundamentales en los procesos del metabolismo celular. Las enzimas unen su sustrato en el centro reactivo o catalítico, que suele estar protegido del agua para evitar interacciones no deseadas.
 

 

Catálisis enzimática

 

Según la teoría del estado de transición, para que una reacción química se produzca, se requiere de dos condiciones: la primera condición es que los reactivos choquen en la orientación adecuada para producir la reacción, y la segunda se refiere a que los reactivos deben adquirir suficiente energía para alcanzar un estado de transición para luego generar el producto. Cuando un mayor número de moléculas de los reactivos alcanzan el estado de transición, se observa un aumento en la velocidad de la reacción. La diferencia entre la energía del estado inicial de los reactivos y el estado de transición se llama energía de activación.

 

 

 Los catalizadores incrementan la velocidad de las reacciones porque permiten o facilitan que la reacción se dé a una menor energía de activación, de esta manera un mayor número de moléculas de los reactivos alcanzan el estado de transición. En la figura se muestra el efecto de los catalizadores.

 

 

La mayoría de las reacciones en los organismos son catalizadas por unas proteínas llamadas enzimas. Sin estas, las reacciones serían muy lentas. Las enzimas pueden aumentar en un factor de 10^20 la velocidad de una reacción respecto a la no catalizada y son más eficientes que los catalizadores inorgánicos, ya que estos aumentan la velocidad de reacción en un factor entre 10^2 a 10^4.

Las enzimas, además de disminuir la energía de activación, tienen la capacidad de fijar y orientar en el espacio los reactivos para aumentar la frecuencia de reacción.

 

 

Clasificación de enzimas

 

Las enzimas están divididas en seis clases principales, que indican el tipo de reacción que catalizan, estas son:

 





 

Complejo enzima-sustrato

 

Aunque el mecanismo de acción de cada enzima es particular, hay ciertos aspectos que son generales; la enzima se une a uno de los reactivos (sustrato) en el sitio activo por medio de interacciones no covalentes para formar un complejos, el cual permite a la vez la formación del estado de transición, que luego se transformará en el producto. El sitio activo es una porción de la molécula de proteína (hendidura) en donde las cadenas laterales de los aminoácidos que lo conforman son indispensables para la interacción o unión con el sustrato. Esto permite que la acción catalítica sea altamente específica. Una vez formada la unión entre enzima y sustrato, se forma el estado de transición, que implica el reacomodado de los enlaces, rompiendo unos y formando otros, para generar finalmente el producto, el cual se separa del sitio activo y la molécula de proteína que queda libre para catalizar la reacción de otro sustrato.

 

La alta especialidad de la unión enzima sustrato se ha descrito bajo el modelo de llave y cerradura, como se muestra en la imagen, ya que el sustrato se une a un sitio cuya  forma es complementaria a la propia.

 

 

Un segundo modelo se denomina de ajuste inducido (ver imagen), debido a la flexibilidad tridimensional que tienen las proteínas; el sitio activo tiene una forma distinta antes de que se una al sustrato. La unión de este induce un cambio de conformación en la enzima para ajustar la interacción y formar el complejo. El modelo de ajuste inducido explica mejor el fenómeno de la formación de estado de transición con la disminución en la energía de activación.