REACCIONES ENZIMATICAS

Funciones de las enzimas• Las enzimas son proteínas que catalizan todas las reacciones

bioquímicas. Además de su importancia como catalizadores biológicos, tienen muchos usos médicos y comerciales.

• Un catalizador es una sustancia que disminuye la energía de activación de una reacción química. Al disminuir la energía de activación, se incrementa la velocidad de la reacción.

• La mayoría de las reacciones de los sistemas vivos son reversibles, es decir, que en ellas se establece el equilibrio químico. Por lo tanto, las enzimas aceleran la formación de equilibrio químico, pero no afectan las concentraciones finales del equilibrio.

Funciones de las enzimas

• Las enzimas son moléculas de naturaleza proteica que catalizan reaccione químicas, siempre que sean termodinámicamente posibles: una enzima hace que una reacción química que es energéticamente posible (ver Energía libre de Gibbs), pero que transcurre a una velocidad muy baja, sea cinéticamente favorable, es decir, transcurra a mayor velocidad que sin la presencia de la enzima.

Funciones de las enzimas

• En estas reacciones, las enzimas actúan sobre unas moléculas denominadas sustratos, las cuales se convierten en moléculas diferentes denominadas productos. Casi todos los procesos en las células necesitan enzimas para que ocurran a unas tasas significativas. A las reacciones mediadas por enzimas se las denomina reacciones enzimáticas

Funciones de las enzimas

• Debido a que las enzimas son extremadamente selectivas con sus sustratos y su velocidad crece solo con algunas reacciones, el conjunto (set) de enzimas presentes en una célula determina el tipo de metabolismo que tiene esa célula. A su vez, esta presencia depende de la regulación de la expresión génica correspondiente a la enzima

Funciones de las enzimas

• Como todos los catalizadores, las enzimas funcionan disminuyendo la energía de activación (ΔG‡) de una reacción, de forma que la presencia de la enzima 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 en escalas de millones de veces. 

Funciones de las enzimas

• 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

Funciones de las enzimas• Al igual que ocurre con otros

catalizadores, las enzimas no son consumidas en las reacciones que catalizan, ni alteran su equilibrio químico. Sin embargo, las enzimas difieren de otros catalizadores por ser más específicas. La gran diversidad de enzimas existentes catalizan alrededor de 4000 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 enzima artificiales capaces de catalizar reacciones químicas como las enzimas clásicas.7

Funciones de las enzimas

• 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

Funciones de las enzimas

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

Aplicaciones industriales

• Las enzimas son utilizadas en la industria química, y en otros tipos de industria, en donde se requiere el uso de catalizadores muy especializados. Sin embargo, las enzimas están limitadas tanto por el número de reacciones que pueden llevar a cabo como por su ausencia de estabilidad en solventes orgánicos y altas temperaturas. Por ello, la ingeniería de proteínas  se ha convertido en un área de investigación muy activa donde se intentan crear enzimas con propiedades nuevas, bien mediante diseño racional, bien mediante evolución in vitro. Estos esfuerzos han comenzado a tener algunos éxitos, obteniéndose algunas enzimas que catalizan reacciones no existentes en la naturaleza.

Aplicaciones industriales

A continuación se muestra una tabla con diversas aplicaciones

industriales de las enzimas:

CLASIFICACION DE ENZIMAS DE ACUERDO ASU COMPLEJIDA.

• SIMPLES: formadas por una o mas cadenas polipetidicas.• CONJUGADAS contienen por lo menos un grupo no proteico

enlazado a la cadena polipetidicas.

CLASIFICACION DE ENZIMAS

APOENZIMA: en la parte polipeptídica de la enzima.COFACTOR: es la parte no proteica de la enzima.

La combinación de la apoenzima y el cofactor forman la holoenzima

CONJUGADAS

• Iones metálicos: favorecen la actividad catalítica generalmente de la enzima, si no están presentes, la enzima no actúa. Estos iones metálicos se denominan activadores ej. Fe2+ , Mg2+, Cu2+, k+, Na+ Y Zn2+.

• La mayoría de los otros cofactores son coenzimas la cuales generalmente son compuestos orgánicos de bajo peso molecular por ejemplo la vitaminas del complejo B son coenzimas que se requieren para una respiración celular adecuada.

COFACTORES

Clasificación de las enzimas según su actividad

• HIDROLASAS Catalizan reacciones de hidrólisis. Rompen las biomoléculas con moléculas de agua. A este tipo pertenecen las enzimas digestivas.

Clasificación de las enzimas según su actividad

• ISOMERASASCatalizan las reacciones en las cuales un isómero se transforma en otro, es decir, reacciones de isomerización.

Clasificación de las enzimas según su actividad

• LIGASASCatalizan la unión de moléculas.

Clasificación de las enzimas según su actividad

• LiasasCatalizan las reacciones de adición de enlaces o eliminación, para producir dobles enlaces.

Clasificación de las enzimas según su actividad

• OxidorreductasasCatalizan reacciones de óxido-reducción. Facilitan la transferencia de electrones de una molécula a otra. Ejemplo; la glucosa, oxidasa cataliza la oxidación de glucosa a ácido glucónico.

Clasificación de las enzimas según su actividad

• TransferasasCatalizan la transferencia de un grupo de una sustancia a otra. Ejemplo: la transmetilasa es una enzima que cataliza la transferencia de un grupo metilo de una molécula a otra.

• FACTORES QUE AFECTAN LA ACTIVIDAD ENZIMATICA

Concentración del sustrato:• A mayor concentración del sustrato, a una concentración fija de la enzima se

obtiene la velocidad máxima. Después de que se alcanza esta velocidad , un aumento en la concentración del sustrato no tiene efecto en la velocidad de la reacción.

Concentración de la enzima:• Siempre y cuando haya sustrato disponible, un aumento en la concentración

de la enzima aumenta la velocidad enzimática hacia cierto limite.

Temperatura:Un incremento de 10C duplica la velocidad de reacción, hacia ciertos limites.El calor es un factor que desnaturaliza las proteínas por lo tanto si la temperatura se eleva demasiado, la enzima pierde su actividad.pH:El pH optimo de la actividad enzimática es 7, excepto las enzimas del estomago cuyo pH optimo es acido.Presencia de cofactores:Muchas enzimas dependen de los cofactores, sean activadores o coenzimas, para funcionar adecuadamente.Para las enzimas que tienen cofactores, la concentración del cofactor debe ser igual o mayor que la concentración de la enzima para obtener una actividad catalítica máxima.