Las enzimas son proteínas con actividad catalítica que aceleran la velocidad de una reacción. A excepción de las Ribozimas, que son moléculas de RNA que actúan como catalizadores. Prácticamente todas las reacciones químicas que tienen lugar en los seres vivos están catalizadas por enzimas.
La sustancia sobre la que actúa la enzima se llama sustrato.
Las enzimas están compuestas por muchos aminoácidos (generalmente entre 150 y 300 aminoácidos), pero solo una fracción de ellas constituye el sitio activo, que se pone en contacto con el sustrato para transformarlo en su correspondiente producto.
Una vez formados los productos, la enzima puede comenzar un nuevo ciclo de reacción. Las enzimas catalizan la reacción química en la cual el sustrato se convierte en producto.
Características de las enzimas:
- Proteínas con actividad catalítica.
- Aumentan la velocidad de los procesos bioquímicos en un factor de 10^6 a 10^16 veces.
- Alto grado de especificidad, tanto por sus sustratos como por sus productos.
- No modifica Keq.
- Disminuyen la energía de activación del estado estacionario.
- Se encuentran en bajas concentraciones (mM).
Especificidad: Las enzimas reconocen selectivamente a su sustrato, uniéndose este al sitio activo. La especificidad es controlada por la estructura del sustrato que es reconocida por la enzima. Las interacciones enzima-sustrato son del tipo No Covalente. El resultado de un reconocimiento molecular.
El sustrato (pequeño) se une a la enzima (grande) mediante interacciones débiles: Puentes de Hidrógeno, Van der Waals, iónicas y en algunas ocasiones interacciones Hidrofóbicas.
Modo de acción de las enzimas: Cambios energéticos ocurren durante la reacción: E + S <—> [ES]<—> E + P. Las enzimas aumentan la velocidad de reacción porque disminuyen la energía de activación (Ea).
(La Ea es la energía requerida para el alineamiento de los grupos que participan en la reacción, el reordenamiento de enlaces y otras transformaciones necesarias para que la dirección procesa en un sentido determinado).
MODELOS DE UNIÓN DEL SUSTRATO AL CENTRO ACTIVO DE LA ENZIMA:
Modelo Unión enzima al sustrato:
- Fischer: “Llave y Cerradura”
- Koshland: “Ajuste inducido”
Fischer: “Llave y Cerradura”: El sustrato encaja perfectamente en el centro activo gracias a la complementariedad molecular y electrostática con la enzima. Enzima → cerradura, Sustrato → llave.
Koshland: “Ajuste inducido”: Tanto la enzima como el sustrato sufren alteración en su estructura por el hecho físico de la unión.
Acompañantes no proteicos de las Enzimas:
- Cofactores: Iones inorgánicos que acompañan a la enzima cuando cataliza la reacción.
- Coenzimas: Moléculas orgánicas que acompañan a la enzima cuando cataliza la reacción.
- Grupos Prostéticos: Ión o molécula orgánica que permanece fuertemente unido a la enzima.
Cofactores: IONES INORGÁNICOS que se unen temporalmente a las enzimas. Ion Metálico Papel en la reacción catalizada Hierro Fe2+ o Fe3+ Oxidación / reducción Cobre, Cu+ o Cu2+ Oxidación / reducción Cinc, Zn2+ Ayuda a unir el NAD+ Ion Magnesio en la Enzima Enolasa.
Coenzimas: Moléculas pequeñas que tienen carbono, interaccionan débilmente durante la catálisis. La mayor parte de las coenzimas son vitaminas, muchas de las cuales deben ser incorporadas con la dieta.
Molécula Papel en la reacción catalizada Vitamina – Biotina transporta -COO- Vitamina H o B7 – Coenzima A transporta -CH2-CH3 B5 – NAD y FAD transportan electrones B3 y B2 Las coenzimas reaccionan con la enzima de igual modo que el sustrato, uniéndose al sitio activo. Se mueven de una enzima a otra agregando o quitando grupos químicos del sustrato.
ACOMPAÑANTES NO PROTEICOS DE LAS ENZIMAS: Apoenzima + Cofactor/Coenzima → Holoenzima
GRUPOS PROSTÉTICOS: Están permanentemente unidos a las enzimas.
Molécula Papel en la reacción catalizada Fe-S Oxido-reducción Sitio activo de enzima Aconitasa del ciclo de Krebs. En rojo el grupo prostético Fe-S.
Clasificación de las enzimas:
En función de su acción catalítica específica, las enzimas se clasifican en 6 grandes grupos: oxidoreductasas, transferaras, hidrolasas, liasas, isomerasas, ligasas.