Enzimas: Características y Funciones

Las enzimas son dispersables en agua y pueden actuar a nivel intracelular. Aceleran la reacción, permitiendo conseguir la misma cantidad de producto en menos tiempo. No se consumen durante la reacción. Las enzimas se diferencian de los catalizadores no biológicos en que actúan a la temperatura del ser vivo, poseen una alta actividad, presentan una masa molecular muy elevada y tienen alta especificidad en la selección de los sustratos. Algunas enzimas no son activas hasta que actúan sobre ellas los zimógenos o proenzimas. Las isoenzimas son enzimas que pueden presentar formas moleculares diferentes, pero que catalizan la misma reacción química.

Estructura de las Enzimas

• Enzimas estrictamente proteicas
• Holoenzimas: Formadas por una fracción polipeptídica (apoenzima) y por una fracción no polipeptídica (cofactor).
  • Cofactores inorgánicos (iones metálicos)
  • Coenzimas (molécula orgánica)

Coenzimas

Las coenzimas se unen a la parte proteica de una enzima mediante enlaces débiles durante el proceso catalítico. La unión es temporal. Las coenzimas suelen ser específicas y actúan como transportadoras de grupos químicos. Según esto, se clasifican en:

• Coenzimas de oxidación y reducción: Transportan protones y electrones. La oxidación es la pérdida de electrones y la reducción es la ganancia de electrones (NAD+, NADP+ y el grupo hemo). Muchas coenzimas son vitaminas.
• Coenzimas de transferencia: Transportan radicales. Por ejemplo, la adenosina trifosfato (ATP) transfiere el grupo fosfato y el acetil-CoA transfiere el grupo acetilo.

El Centro Activo de las Enzimas

La región de la enzima que se une al sustrato recibe el nombre de centro activo. Es una parte muy pequeña de la enzima, con una estructura tridimensional. Está formado por aminoácidos que quedan próximos debido a los repliegues de la cadena y cuyos radicales presentan afinidad química por el sustrato. En el centro activo se distinguen dos tipos de aminoácidos:

• De fijación: Establecen enlaces débiles con el sustrato y lo fijan.
• Catalizadores: Establecen enlaces débiles o fuertes.

La Especificidad de las Enzimas

Las enzimas presentan alta especificidad según los siguientes modelos:

• Complementariedad: La enzima complementa su «cerradura» con el sustrato.
• Ajuste inducido: La enzima se modifica para adaptarse al sustrato.
• Apretón de manos: Tanto la enzima como el sustrato modifican su formación para acoplarse.

Según el grado de especificidad, se clasifican en:

• Especificidad absoluta: Solo actúa sobre un sustrato específico.
• De grupo: Reconoce un determinado grupo de moléculas.
• De clase: Actúa sobre un tipo de enlace.

La Actividad Enzimática

La enzima y el sustrato se unen formando el complejo enzima-sustrato. Los enlaces internos del sustrato se debilitan. Después, se forma el complejo activado, que es el estado de transición del complejo enzima-sustrato para llegar al estado de transición del sustrato solo. Al acabar la transformación, se convierte en complejo enzima-producto (EP) y, finalmente, el producto se desprende.

• Reacciones con un solo sustrato: Se fija el sustrato a la superficie mediante enlaces químicos.
• Reacciones con dos sustratos a la vez: La enzima atrae moléculas reaccionantes hacia su superficie por adsorción, por lo que la posibilidad de encuentro aumenta.
• Reacciones con dos sustratos sucesivos: La enzima atrae primero a un sustrato, que se desprende dejando una parte en la enzima, y luego atrae a un segundo sustrato.

Nomenclatura y Clasificación de las Enzimas

Para denominar una enzima, se menciona el nombre del sustrato, el nombre del coenzima (si lo hay) y la función que realiza. Generalmente, solo se utiliza el nombre del sustrato acabado en -asa.

• Oxidorreductasas: Catalizan reacciones de oxidación. Ejemplos: oxidasas y deshidrogenasas.
• Transferasas: Transfieren radicales de un sustrato a otro. Ejemplo: glucoquinasa.
• Hidrolasas: Rompen enlaces con la adición de una molécula de agua que se escinde.
• Liasas: Separan grupos sin intervención de agua, originando enlaces dobles en la molécula. Ejemplo: desaminasas.
• Isomerasas: Catalizan reacciones de isomerización.
• Ligasas: Catalizan la unión de moléculas o grupos con la energía proporcionada por la desfosforilación del ATP. Ejemplo: polimerasas.

Vitaminas: Componentes Esenciales para el Organismo

Las vitaminas son sustancias orgánicas que se necesitan en muy pequeñas cantidades para el correcto funcionamiento del organismo. Los animales no pueden sintetizarlas, así que deben conseguirlas a través de los alimentos. A veces, las vitaminas se encuentran en los alimentos en forma de provitaminas que necesitan transformaciones. En otros casos, es la flora bacteriana la que aporta las vitaminas. Son sustancias lábiles que se alteran con facilidad con los cambios. Se dividen en hidrosolubles y liposolubles.

Vitaminas Hidrosolubles

• Complejo B: Actúa en muchas vías metabólicas y en la formación de glóbulos rojos. Su déficit provoca degeneración de las neuronas, debilidad muscular, inapetencia y anemia.
• Vitamina C: Interviene en la síntesis del colágeno. Actúa como cofactor. Su déficit provoca el escorbuto.

Ejemplos de Vitaminas del Complejo B y sus Funciones

• B o Tiamina: Su deficiencia causa beriberi (afecta al sistema nervioso). Transfiere grupos aldehído.
• B o Riboflavina: Se encuentra en el hígado. Su deficiencia causa anemia y problemas en la piel. Transfiere electrones.
• Nicotinamida: Su deficiencia causa pelagra (diarrea, dermatitis y demencia). Interviene en reacciones de oxidación-reducción.
• Ácido pantoténico: Su deficiencia causa fatiga y náuseas. Transfiere el grupo acilo.
• Piridoxina: Su deficiencia causa sequedad y escamas en la piel. Transfiere el grupo amino.
• Biotina: Su deficiencia causa dermatitis y fatiga. Transfiere el grupo carboxilo.
• Ácido fólico: Su deficiencia causa malformaciones en el feto. Interviene en el metabolismo de aminoácidos y ácidos nucleicos.
• Cianobalamina: Interviene en la formación de glóbulos rojos y en el metabolismo de aminoácidos.
• Ácido ascórbico (Vitamina C): Su deficiencia causa escorbuto.