RECCIONES ENZIMÁTICAS

FUNCIONES DE LAS ENZIMAS

• Las enzimas son proteínas que catalizan todas las reacciones bioquímicas. Además de su importancia como catalizadores biológicos, tienen muchos usos médicos y comerciales.

• Un catalizador es una sustancia que disminuye la energía de activación de una reacción química. Al disminuir la energía de activación, se incrementa la velocidad de la reacción.

• La mayoría de las reacciones de los sistemas vivos son reversibles, es decir, que en ellas se establece el equilibrio químico. Por lo tanto, las enzimas aceleran la formación de equilibrio químico, pero no afectan las concentraciones finales del equilibrio.

FUNCIONES DE LAS ENZIMAS

• Como todos los catalizadores, las enzimas funcionan disminuyendo la energía de activación (ΔG‡) de una reacción, de forma que la presencia de la enzima acelera sustancialmente la tasa de reacción. Las enzimas no alteran el balance energético de las reacciones en que intervienen, ni modifican, por lo tanto, el equilibrio de la reacción, pero consiguen acelerar el proceso incluso en escalas de millones de veces. 

FUNCIONES DE LAS ENZIMAS

• Una reacción que se produce bajo el control de una enzima, o de un catalizador en general, alcanza el equilibrio mucho más deprisa que la correspondiente reacción no catalizada

FUNCIONES DE LAS ENZIMAS

• Al igual que ocurre con otros catalizadores, las enzimas no son consumidas en las reacciones que catalizan, ni alteran su equilibrio químico. Sin embargo, las enzimas difieren de otros catalizadores por ser más específicas. La gran diversidad de enzimas existentes catalizan alrededor de 4000 reacciones bioquímicas distintas.

• No todos los catalizadores bioquímicos son proteínas, pues algunas moléculas de ARN son capaces de catalizar reacciones (como la subunidad 16S de los ribosomas en la que reside la actividad peptidil transferasa). También cabe nombrar unas moléculas sintéticas denominadas enzima artificiales capaces de catalizar reacciones químicas como las enzimas clásicas.7

FUNCIONES DE LAS ENZIMAS

• La actividad de las enzimas puede ser afectada por otras moléculas. Los inhibidores enzimáticos son moléculas que disminuyen o impiden la actividad de las enzimas, mientras que los activadores son moléculas que incrementan dicha actividad. Asimismo, gran cantidad de enzimas requieren de cofactores para su actividad. Muchas drogas o fármacos son moléculas inhibidoras. Igualmente, la actividad es afectada por la temperatura, el pH, la concentración de la propia enzima y del sustrato, y otros factores físico-químicos

FUNCIONES DE LAS ENZIMAS

• Muchas enzimas son usadas comercialmente, por ejemplo, en la síntesis de antibióticos o de productos domésticos de limpieza. Además, son ampliamente utilizadas en diversos procesos industriales, como son la fabricación de alimentos, destinción de vaqueros o producción de biocombustibles

APLICACIONES INDUSTRIALES

• Las enzimas son utilizadas en la industria química, y en otros tipos de industria, en donde se requiere el uso de catalizadores muy especializados. Sin embargo, las enzimas están limitadas tanto por el número de reacciones que pueden llevar a cabo como por su ausencia de estabilidad en solventes orgánicos y altas temperaturas. Por ello, la ingeniería de proteínas  se ha convertido en un área de investigación muy activa donde se intentan crear enzimas con propiedades nuevas, bien mediante diseño racional, bien mediante evolución in vitro. Estos esfuerzos han comenzado a tener algunos éxitos, obteniéndose algunas enzimas que catalizan reacciones no existentes en la naturaleza.

Aplicaciones industriales

A continuación se muestra una tabla con diversas aplicaciones

industriales de las enzimas:

CLASIFICACION DE ENZIMAS

CLASIFICACION DE ENZIMAS DE ACUERDO ASU COMPLEJIDA.

• SIMPLES: formadas por una o mas cadenas polipetidicas.

• CONJUGADAS contienen por lo menos un grupo no proteico enlazado a la cadena polipetidicas.

CONJUGADAS

APOENZIMA: en la parte polipeptídica de la enzima. COFACTOR: es la parte no proteica de la enzima.

La combinación de la apoenzima y el cofactor forman la holoenzima

COFACTORES

Iones metálicos: favorecen la actividad catalítica generalmente de la enzima, si no están presentes, la enzima no actúa. Estos iones metálicos se denominan activadores ej. Fe2+ , Mg2+, Cu2+, k+, Na+ Y Zn2+.

La mayoría de los otros cofactores son coenzimas la cuales generalmente son compuestos orgánicos de bajo peso molecular por ejemplo la vitaminas del complejo B son coenzimas que se requieren para una respiración celular adecuada

CLASIFICACION DE LAS ENZIMAS SEGÚN SU ACTIVIDAD

HIDROLASAS Catalizan reacciones de hidrólisis. Rompen las biomoléculas con moléculas de agua. A este tipo pertenecen las enzimas digestivas.

CLASIFICACION DE LAS ENZIMAS SEGÚN SU ACTIVIDAD

ISOMERASASCatalizan las reacciones en las cuales un isómero se transforma en otro, es decir, reacciones de isomerización.

CLASIFICACION DE LAS ENZIMAS SEGÚN SU ACTIVIDAD

LIGASASCatalizan la unión de moléculas.

CLASIFICACION DE LAS ENZIMAS SEGÚN SU ACTIVIDAD

LiasasCatalizan las reacciones de adición de enlaces o eliminación, para producir dobles enlaces.

CLASIFICACION DE LAS ENZIMAS SEGÚN SU ACTIVIDAD

OxidorreductasasCatalizan reacciones de óxido-reducción. Facilitan la transferencia de electrones de una molécula a otra. Ejemplo; la glucosa, oxidasa cataliza la oxidación de glucosa a ácido glucónico.

CLASIFICACION DE LAS ENZIMAS SEGÚN SU ACTIVIDAD

TransferasasCatalizan la transferencia de un grupo de una sustancia a otra. Ejemplo: la transmetilasa es una enzima que cataliza la transferencia de un grupo metilo de una molécula a otra.

ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

La sustancia sobre la cual actúa una enzima se llama sustrato.Los sustratos son específicos para cada enzima:

La sacarosa es el sustrato de la sacarasa que actúa rompiéndola en sus componentes.

Las enzimas actúan de acuerdo con las siguiente secuencia:

La enzima E y el sustrato.

ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

S se combinan para formar un complejo intermedio enzima sustrato (E-S) el cual se descompone formando un producto y regenerando la enzima.ENZIMA+ SUSTRATO ENZIMA-SUSTRATO ENZIMA+PRODUCTOEl grado de especificidad de las enzimas es muy alto, pueden distinguir incluso entre diferentes tipos de isómeros. Se cree que la especificidad de la enzima es debido a la forma particular de una parte conocida como SITIO ACTIVO, la cual se fija a la contraparte complementaria en el sustrato.

FACTORES QUE AFECTAN LA ACTIVIDAD ENZIMATICA

Concentración del sustrato:A mayor concentración del sustrato, a una concentración fija de la enzima se obtiene la velocidad máxima. Después de que se alcanza esta velocidad , un aumento en la concentración del sustrato no tiene efecto en la velocidad de la reacción. Concentración de la enzima:Siempre y cuando haya sustrato disponible, un aumento en la concentración de la enzima aumenta la velocidad enzimática hacia cierto limite.

FACTORES QUE AFECTAN LA ACTIVIDAD ENZIMATICA

Temperatura:Un incremento de 10C duplica la velocidad de reacción, hacia ciertos limites.El calor es un factor que desnaturaliza las proteínas por lo tanto si la temperatura se eleva demasiado, la enzima pierde su actividad.pH:El pH optimo de la actividad enzimática es 7, excepto las enzimas del estomago cuyo pH optimo es acido.Presencia de cofactores:Muchas enzimas dependen de los cofactores, sean activadores o coenzimas, para funcionar adecuadamente.Para las enzimas que tienen cofactores, la concentración del cofactor debe ser igual o mayor que la concentración de la enzima para obtener una actividad catalítica máxima.