lunes, 4 de febrero de 2013

ENZIMAS

En las células vivientes, la mayoría de los catalizadores son moléculas proteicas denominadas enzimas. Algunas enzimas están formadas por dos partes, una porción proteica o apoenzima, y una porción no proteica conocida como cofactor. El cofactor puede ser un ion metálico (como el hierro, el magnesio, el cinc o el calcio) o una molécula orgánica denominada coenzima. Las coenzimas con frecuencia derivan de las vitaminas. Los nombres de las enzimas suelen llevar el sufijo -asa. Todas las enzimas pueden agruparse de acuerdo con el tipo de reacciones químicas que catalizan. Por ejemplo, las oxidasas agregan oxígeno, las cinasas agregan fosfato, las deshidrogenasas eliminan hidrógeno, las ATPasas desdoblan el ATP, las anhidrasas eliminan agua, las proteasas degradan proteínas y las lipasas degradan triglicéridos.


Las enzimas catalizan reacciones específicas, y lo hacen de manera muy eficiente y con muchos pasos de control. Las siguientes son tres propiedades importantes de las enzimas:

1.- Las enzimas son sumamente específicas: cada enzima se une sólo a un sustrato específico, las moléculas de reactivante sobre las cuales actúa la enzima. Cada una de las más de 1000 enzimas conocidas tiene una configuración tridimensional característica, con un patrón superficial específico que le permite reconocer y unirse a ciertos sustratos. En algunos casos, se cree que la parte de la enzima que cataliza la reacción, denominada sitio activo, "encaja" en el sustrato como una llave lo hace en una cerradura. En otros casos, el sitio activo cambia de forma para amoldarse al sustrato una vez que éste entra en el sitio activo. Este cambio de forma se conoce como adaptación inducida.

No solo cada enzima reconoce un sustrato específico, sino que también cataliza reacciones específicas. Las enzimas deben reconocer al sustrato correcto entre el gran número de moléculas diferentes que hay en la célula, y luego separarlo o unirlo con otro sustrato para formar uno o más productos específicos.

2.- Las enzimas son muy eficientes: en condiciones óptimas, las enzimas pueden catalizar reacciones a una velocidad de 100 millones a 10000 millones de veces mayor de lo que sucedería si no estuvieran presentes. El número de moléculas de sustrato que una sola molécula de enzima puede convertir en producto es generalmente de 1 a 10000 segundo, pero puede ascender a 600000.

3.- Las enzimas están sujetas a una variedad de controles celulares: su velocidad de síntesis y su concentración en cualquier momento están bajo el control de los genes de la célula. Las sustancias que están en el interior de la célula pueden aumentar o inhibir la actividad de una enzima. Muchas de las enzimas se encuentran tanto en forma activa en las células, como inactivas en las células. La velocidad con la cual las formas inactivas se vuelven activas, o a la inversa, está determinada por el ambiente químico intracelular.

Las enzimas reducen la energía de activación de las reacciones químicas disminuyendo las colisiones al azar entre las moléculas. También ayudan a orientar de manera correcta los sustratos para que se pueda producir la reacción.

¿Cómo funciona una enzima?
Las enzimas aceleran las reacciones químicas sin experimentar cambios o consumirse.

1.- La enzima y el sustrato se unen a nivel del sitio activo de la enzima y forman un complejo enzima sustrato.
2.- La enzima cataliza la reacción y transforma los sustratos en productos.
3.- Cuando se completa la reacción, la enzima permanece sin cambios y libre para catalizar la misma reacción sobre un sustrato nuevo.

a.- Los sutratos toman contacto con el sitio activo en la superficie de la molécula enzimática formando un compuesto intermedio y transitorio que se conoce como complejo enzima-sustrato. En esta reacción las dos moléculas de sustrato son la sacarosa (un disacárido) y el agua).

b.- Las moléculas de sustrato se transforman por el reordenamiento de sus átomos, la ruptura de la molécula de sustrato o la combinación de varias moléculas de sustrato en productos de la reacción. Aquí los productos son dos monosacáridos: la glucosa y la fructosa.

c.- Después de que se completa la reacción y los productos se separan de la enzima, la enzima inalterada se encuentra libre para unirse a otras moléculas de sustrato.



Algunas veces una misma enzima puede catalizar una reacción reversible en cualquiera de las direcciones según las cantidades relativas de sustratos y de productos. Por ejemplo, la enzima anhidrasa carbónica cataliza la siguiente reacción reversible:

CO2                           +    H2O    <==============>  H2CO3
Dióxido de carbono           Agua                                                                  Ácido carbónico


Durante el ejercicio, a medida que se produce y se libera a la sangre mayor cantidad de CO2 , la reacción se desvía a la derecha y aumenta en la sangre la cantidad de ácido carbónico disuelto. Luego, a medida que se exhala el CO2 , sus niveles sanguíneos disminuyen y la reacción se desplaza a la izquierda, por la conversión del ácido carbónico en CO2 H2O.


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