1. ¿Qué son las enzimas?
La mayoría de las enzimas son proteínas, aunque existen algunas moléculas de ARN con actividad catalítica llamadas ribozimas.
Las enzimas permiten que muchas reacciones químicas ocurran a una velocidad adecuada para la vida.
Por ejemplo, algunas enzimas participan en la digestión, descomponiendo moléculas grandes en moléculas más pequeñas.
2. Enzima y sustrato
La molécula sobre la que actúa una enzima se denomina sustrato.
La enzima se une al sustrato en una región específica llamada centro activo.
De forma simplificada:
Enzima+Sustrato-Complejo enzima-sustrato-Enzima+productos
La enzima queda disponible nuevamente para participar en esta reacción.
3. Centro activo
El centro activo es la región de la enzima donde se une el sustrato y tiene lugar la reacción.
Su forma y propiedades químicas permiten que determinados sustratos puedan unirse a él.
Esto explica la especificidad enzimática: una enzima normalmente reconoce determinados sustratos y cataliza determinadas reacciones.
4. Modelo llave-cerradura
Según el modelo de llave-cerradura, el centro activo de la enzima presenta una forma complementaria al sustrato.
Es como si:
🔑 Sustrato = llave
🔒 Centro activo = cerradura
Solo determinadas moléculas pueden encajar correctamente.
Actualmente también se utiliza el modelo del ajuste inducido, según el cual la unión del sustrato puede provocar cambios en la forma de la enzima que favorecen la reacción.
5. Factores que afectan a la actividad enzimática
La actividad de las enzimas puede verse afectada por diferentes factores.
Temperatura
Cada enzima presenta una temperatura óptima a la que funciona mejor.
Si la temperatura aumenta demasiado, la proteína puede perder su estructura y producirse una desnaturalización.
pH
Cada enzima tiene un intervalo de pH óptimo.
Un cambio importante del pH puede alterar la estructura del centro activo y disminuir su actividad.
Concentración de sustrato
Al aumentar la concentración de sustrato, la velocidad de la reacción suele aumentar hasta que los centros activos de las enzimas están prácticamente ocupados.
A partir de ese momento se alcanza una saturación enzimática.
6. Inhibición enzimática
Algunas sustancias pueden disminuir o impedir la actividad de una enzima. Se denominan inhibidores.
Entre ellos encontramos:
- Inhibidores competitivos: compiten con el sustrato por el centro activo.
- Inhibidores no competitivos: se unen a otra zona de la enzima y modifican su actividad.
🌡️ Temperatura
🧪 pH
🧬 Concentración de sustrato
🧬 Concentración de sustrato
6. Energía de activación
Para que una reacción química tenga lugar, es necesario superar una determinada cantidad de energía llamada energía de activación.
Las enzimas actúan disminuyendo esta energía de activación, haciendo que la reacción pueda producirse más rápidamente.
⚡ Importante: las enzimas no aportan energía a la reacción ni modifican la energía final de los reactivos y productos. Simplemente facilitan que la reacción ocurra.
7. Cofactores y coenzimas
Algunas enzimas necesitan la ayuda de otras sustancias para poder funcionar correctamente.
Los cofactores son componentes no proteicos necesarios para la actividad de determinadas enzimas. Pueden ser, por ejemplo, algunos iones metálicos como Mg2+,Fe2+,Zn2+.
Las coenzimas son moléculas orgánicas que colaboran con las enzimas. Muchas proceden de vitaminas.
Cuando una enzima necesita un componente adicional para funcionar, podemos distinguir:
- Apoenzima: parte proteica de la enzima.
- Cofactor: componente no proteico.
- Holoenzima: apoenzima + cofactor.
8. Especificidad enzimática
Una de las características más importantes de las enzimas es su especificidad.
Cada enzima reconoce determinados sustratos gracias a las características de su centro activo.
Por ejemplo, la lactasa cataliza la descomposición de la lactosa:
9. Enzimas y metabolismo
Las enzimas son fundamentales para el metabolismo, que es el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en las células.
Estas reacciones pueden dividirse en:
Catabolismo
Son reacciones en las que se degradan moléculas complejas en moléculas más sencillas, normalmente liberando energía.
Por ejemplo, la degradación de la glucosa durante la respiración celular.
Anabolismo
Son reacciones en las que se construyen moléculas complejas a partir de moléculas más sencillas, normalmente utilizando energía.
Por ejemplo, la síntesis de proteínas a partir de aminoácidos.
10. Ejemplos de enzimas
IMPORTANTE:
- Son principalmente proteínas.
- Actúan como catalizadores biológicos.
- Disminuyen la energía de activación.
- No se consumen durante la reacción.
- Presentan especificidad.
- Actúan sobre un sustrato mediante su centro activo.
- Su actividad depende de factores como el pH, la temperatura y la concentración de sustrato.
- Son fundamentales para el metabolismo celular.