ENZIMAS Y ACCIÓN ENZIMÁTICA

Una de las funciones más importantes que realizan las proteínas en los seres vivos es su función como biocatalizadores o enzimas, es decir, catalizadores de las reacciones químicas que ocurren en los seres vivos.

Todas las reacciones químicas necesitan para iniciarse un aporte de energía que rompa los enlaces de las moléculas que van a participar de la reacción. A este aporte energético se le denomina energía de activación.

Algunas reacciones químicas requieren de una baja energía de activación y debido a esto se desarrollan en pocos segundos. En cambio, muchas otras reacciones químicas no se inician de manera espontánea, sino que requieren de una gran cantidad de energía de activación, por lo que tardan bastante tiempo en producirse.

En general, las reacciones químicas que ocurren en los seres vivos requieren efectuarse a gran velocidad, y esto es posible gracias a la existencia de enzimas, cuya función es disminuir la energía de activación necesaria para iniciar una reacción química y, debido a esto, acelerarla.

Las enzimas se caracterizan por ser específicas, puesto que catalizan solamente un tipo determinado de reacción química, sin afectar otro tipo de reacciones. Además, su actividad depende directamente del pH y la temperatura, ya que actúan solamente dentro de un rango de pH y de temperatura óptimos.

Otra particularidad de las enzimas es que son reutilizables, es decir, luego de acelerar una reacción química pueden seguir catalizando otras reacciones químicas, pues no son consumidas en la reacción.

Acción enzimática

Las características estructurales de las enzimas tienen relación directa con su función. Las enzimas deben catalizar el rompimiento de los enlaces de las moléculas reactantes que van a ser transformadas en una reacción química, moléculas llamadas sustratos. Por lo tanto, debe existir una interacción muy estrecha entre la enzima y su sustrato.

La región de la enzima que entra en contacto con el sustrato se denomina sitio activo. Los grupos radicales (R) de los aminoácidos que se encuentran en el sitio activo tienen afinidad específica con alguna región del sustrato. Así, la enzima puede unirse al sustrato en una interacción llamada complejo enzima-sustrato, lo que permite la transformación química del sustrato dando origen a uno o más productos.

Para que la enzima pueda unirse a su sustrato, el sitio activo debe presentar una forma tridimensional que calza exactamente con el sustrato que le corresponde, de la misma forma en que una llave (sustrato) encaja con su cerradura (enzima); por este motivo, a este modelo de unión enzima-sustrato se le ha denominado llave-cerradura.

Alternativamente, para algunas enzimas se ha propuesto un modelo de acción denominado encaje inducido, donde el sitio activo de la enzima no tiene una forma compatible con la del sustrato, sino que la enzima adapta la estructura tridimensional de su sitio activo a la estructura del sustrato.

Factores que afectan la actividad enzimática

Todas las enzimas tienen una temperatura óptima y un pH óptimo en el cual actúan, es decir, condiciones ambientales donde su actividad es máxima.

Condiciones de pH o de temperatura superiores o inferiores a las óptimas provocan una disminución de la actividad enzimática. Esto puede ocurrir debido a que se altera la estructura de la enzima, lo cual puede afectar su actividad. En casos extremos, se puede ocasionar incluso una desnaturalización de la estructura de la enzima y por este motivo causar la pérdida total de su actividad.

Efecto de la temperatura

A medida que la temperatura va aumentando progresivamente hasta llegar a la temperatura óptima, la velocidad en que la enzima cataliza una reacción también aumenta. Al aumentar la temperatura por sobre su temperatura óptima, la actividad enzimática disminuye debido a que se dificulta la unión enzima-sustrato. Por otro lado, temperaturas superiores a los 50 °C provocan la desnaturalización de las proteínas. Las enzimas que actúan en nuestro organismo lo hacen en medio acuoso, donde la temperatura óptima de acción es de 37 °C, aproximadamente.

Efecto del pH

La actividad enzimática es eficaz dentro de un rango de pH que depende del tipo de enzima y de su sustrato. Valores de pH que traspasan este rango pueden causar desde una alteración del sitio activo hasta la desnaturalización de la enzima.

Inhibidores enzimáticos

Otros factores que afectan la actividad enzimática son las moléculas que actúan como inhibidores enzimáticos, disminuyendo o anulando completamente la actividad de una enzima. Por ejemplo, la penicilina es un inhibidor de las enzimas que sintetizan la pared bacteriana. Los inhibidores enzimáticos pueden actuar fijándose al sitio activo de la enzima e imposibilitando la unión con el sustrato de manera reversible e irreversible, o también, impidiendo la separación del complejo enzima-sustrato.