Las enzimas son un tipo de moléculas que se encargan de facilitar las reacciones químicas. Para esto, se asocian con moléculas reactivas específicas (sustratos) y reducen la energía que se requiere para que se lleve a cabo una transformación química determinada, produciendo otras moléculas diferentes (productos). Las enzimas permiten aumentar el rendimiento y la velocidad de las reacciones en los organismos vivos. Por esta razón, también se las conoce como catalizadores biológicos.
Estructura y funcionamiento de las enzimas
En general, las enzimas son un tipo particular de proteínas globulares, aunque también existen enzimas que son moléculas de ARN (ribozimas).
Como toda proteína, las enzimas proteicas están formadas por una secuencia lineal de aminoácidos. La estructura tridimensional de las enzimas se encuentra determinada por la secuencia de aminoácidos que las conforman, y las interacciones entre ellos. De esta manera, se forma una zona de la enzima similar a un surco en donde las moléculas reactivas se asocian de forma complementaria y específica, y ocurren efectivamente sus transformaciones químicas. A esta zona de la enzima se la denomina ‘’sitio activo’’.
Para poder transformar a las moléculas sustrato de una forma más veloz y eficiente, las enzimas se unen a ellas transitoriamente a través de sus sitios activos y debilitan los enlaces químicos que las conforman. A su vez, orientan a las moléculas de la forma más óptima para que se lleven a cabo las transformaciones. Esto hace más fácil la formación de nuevos enlaces, formando así nuevas moléculas, que serán los productos de la reacción.
Un ejemplo es el caso de la enzima que cataliza la transformación de sacarosa en glucosa y fructosa. En este caso, la sacarosa es el sustrato que se une específicamente a la enzima llamada sacarasa. Esta enzima reduce la energía de activación necesaria para que dicha molécula se rompa y libere sus monómeros constituyentes: la glucosa y la fructosa, que son liberados de la enzima tras producirse la reacción.
Características de las enzimas
Si bien la diversidad de enzimas es enorme, suelen reunir ciertas características comunes:
– Son reutilizables: Esto quiere decir que luego de cumplir su función y realizarse la reacción química que catalizan, no sufren alteración en su estructura y quedan listas para volver a actuar.
– Son selectivas: Cada enzima tiene una estructura tridimensional particular que le permite asociarse a determinadas moléculas y no otras, y catalizar así una determinada reacción química y no otra. Para comprender este concepto se suele utilizar la analogía de la llave/cerradura, en la que se compara a la enzima con una cerradura en la que encajará únicamente la molécula sustrato específica para ella (llave). Sin embargo, en la actualidad se sabe que la interacción entre enzima y sustrato es más flexible que lo que inspira el modelo de llave/cerradura, y se dice que en realidad ocurre un ajuste inducido en el que el sustrato altera la conformación del sitio activo de la enzima hasta lograr un ajuste exacto.
– Son variables: En una misma célula pueden existir diferentes variedades de una misma enzima que presentan la misma actividad, es decir, que catalizan la misma reacción química. A estas diferentes variedades se las denomina isoenzimas.
La regulación de la actividad enzimática
Las enzimas son reguladas de múltiples maneras, de forma positiva o negativa, tanto por factores físicos (como el pH y la temperatura), como por factores químicos (otras moléculas).
La temperatura, por ejemplo, es uno de los factores que afecta el funcionamiento de las enzimas. Cada una de ellas presenta una temperatura óptima, que al reducirse o aumentarse más allá de ciertos límites, puede afectar drásticamente su actividad catalítica. En general, la mayoría de las enzimas de nuestro organismo presentan una temperatura óptima que ronda los 36-37 grados, que es la temperatura a la que suele estar nuestro cuerpo en condiciones normales y fisiológicas. Hay otras, como algunas enzimas de ciertas bacterias termófilas, que presentan una temperatura óptima que ronda los 72 grados.
Como se mencionó, las enzimas también pueden ser reguladas por otras moléculas, que pueden ser cofactores (moléculas inorgánicas y pequeñas como el magnesio, por ejemplo) o coenzimas (moléculas orgánicas no proteicas). Así, algunas enzimas presentan, además del sitio activo, otro sitio de interacción llamado ‘’sitio de regulación’’, en el cual se unen transitoriamente diferentes factores de regulación conocidos como efectores alostéricos.
Importancia de las enzimas
Las enzimas cumplen múltiples funciones en nuestro organismo, como así también en el de todos los demás seres vivos. La mayoría de las reacciones químicas que ocurren dentro de las células requieren enzimas para poder llevarse a cabo en tiempos compatibles con la vida.
Las enzimas también son importantes para la especialización celular en los organismos pluricelulares. Aunque todas las células de un organismo contienen la información genética necesaria para expresar todos los tipos de enzimas de la especie, no todas son expresadas en todos los tipos celulares. Así, cada tipo celular presenta un repertorio de enzimas característico que determina las funciones que podrá cumplir, en relación con las reacciones químicas que pueda realizar. Por ejemplo, la amilasa es una enzima que se produce específicamente en las glándulas salivales y en el páncreas, y sirve para digerir los carbohidratos.
Autora
Escrito por Tatiana Bengochea para la Edición #117 de Enciclopedia Asigna, en 10/2022. Tatiana es Lic. en Ciencias Biológicas y Prof. en Biología. Graduada en la UBA, Arg.