Monografía de Enzimas

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Cofactores

Algunas enzimas no precisan ningún componente adicional para mostrar una total actividad. En cambio, otras enzimas requieren la unión de moléculas no proteicas denominadas cofactores para poder ejercer su actividad. Los cofactores pueden ser compuestos inorgánicos, como los iones metálicos y los complejos ferrosulfuroso o compuestos orgánicos, como la flavina o el grupo hemo. Los cofactores orgánicos pueden ser a su vez grupos prostéticos, que se unen fuertemente a la enzima, o coenzimas, que son liberados del sitio activo de la enzima durante la reacción. Ejemplo: Anhidrasa carbónica, en la cual el zinc (cofactor) se mantiene unido al sitio activo. Estas moléculas suelen estar implicados en reacciones redox.

Las enzimas que requieren un cofactor pero no lo tienen unido son denominadas apoenzimas o apoproteinas. Una apoenzima junto con cofactor es denominada holoenzima. La mayoría de los cofactores no se unen covalentemente a sus enzimas, pero si lo hacen fuertemente. Sin embargo, los grupos prostéticos pueden ser covalentemente unidos.

Coenzimas

Las coenzimas son cofactores orgánicos no proteicos, termoestables, que unidos a una apoenzima constituye la holoenzima o forma catalíticamente activa de la enzima. Tiene en general baja masa molecular y son claves en el mecanismo de catálisis. A diferencia de las enzimas, las coenzimas se modifican durante la reacción química.

Complejo Enzima-Sustrato

Para que la enzima se modifique con el sustrato debe encajar en el lugar de unión de la enzima. Por eso se dice que hay complementariedad geométrica entre enzima y sustrato. Los lugares de unión acostumbran a estar en unas hendiduras de la superficie de la enzima, formando como un bolsillo en el cual entra el sustrato. De esta manera la superficie de interacción entre sustrato y enzima mayor, y las posibilidades de conferir especificidad a la unión con el sustrato aumenta. La unión se mantiene gracias a las fuerzas de enlaces no covalentes entre átomos del sustrato y la enzima, como enlaces de Var der Waals, enlace por puente de hidrógenos o puentes salinos, durante la catálisis, pero la unión es temporal, por lo tanto cuando la reacción enzimática finaliza se separan la enzima y el producto.

Centro activo

El lugar de unión de un sustrato a una enzima y donde se da la reacción de catálisis se denomina centro activo. En el centro activo encontramos restos de aminoácidos con sustituyentes funcionales para la catálisis de un sustrato. Al haber muchísimas variedades de reacciones que pueden ser catalizadas, no hay suficientes combinaciones de aminoácidos como para ser catálisis específica para una de estas combinaciones, por tanto nuestras células utiliza las llamadas coenzimas. Las coenzimas acostumbran a ser complejas moléculas orgánicas, que sufren modificaciones durante la reacción enzimática para ayudar a la modificación final del sustrato. Tras la catálisis la coenzima vuelve a su estado original. Si la coenzima se queda unida de forma temporal a la enzima es llamada cosustrato. Si está anclada a la enzima, la llamamos grupo prostético.

Los centros activos de las enzimas pueden ser desnaturalizados, es decir, inactivada su especificidad de unión por la modificación de las proteínas de unión con el sustrato. La desnaturalización puede darse por una variación alta de la temperatura o del pH del ambiente donde se encuentre.

Modelo de la llave-cerradura

Es una hipótesis creada por Emil Fischer en 1894 , para describir la especialidad de las interacciones entre enzimas y sustratos, es decir, en las celular los sustratos y enzimas encajan perfectamente unas con otras, cada enzima es específica para un sustrato determinado: La enzima encaja perfectamente con el sustrato en el sitio activo, como una llave encaja en una cerradura.

Modelo encaje inducido

Este modelo tiene como resultado que la cadena aminoacidica que compone el sitio activo es moldeada en posiciones precisas, lo que permite a la enzima llevar a cabo su función catalítica. En algunos casos, como en las glicosidasas , el sustrato cambia ligeramente de forma para entrar en el sitio activo. El sitio activo continua dicho cambio hasta que el sustrato está completamente unido, momento en el cual queda determinada la forma y la carga final.

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Termodinámica

Las enzimas no alteran el equilibrio químico de la reacción. En presencia de una enzima, la reacción avanza en la misma dirección en la que lo haría en ausencia de enzima, solo que más rápido. Sin embargo, en ausencia de enzima, podría producirse una reacción espontánea que generase un producto diferente debido a que en esas condiciones, dicho producto diferente se forme más rápidamente.

Las enzimas pueden acoplar dos o más reacciones, por lo que una reacción termodinámicamente favorable puede ser utilizada para favorecer otra reacción termodinamicamente desfavorable.

Las enzimas catalizan reacciones químicas tanto en un sentido como en el contrario. Nunca alteran el equilibrio, sino únicamente la velocidad a la que es alcanzado.

Inhibición

Los inhibidores son moléculas que regulan la actividad enzimática, inhibiendo su actividad. Se pueden clasificar en reversibles o irreversible. Las irreversibles se unen covalentemente a la enzima sin posibilidad de revertir la modificación, siendo útiles en farmacología. Algunos de los fármacos que actúan de este modo son la eflornitina, utilizada para trata la tripanosomiasis africana, la penincilina y la aspirina.

Las reversibles se unen de forma reversible a la enzima, pudiendo clasificarse a su vez, según la forma en que invierten en la reacción, en competitivas, acompetitivas y mixtas.

Generalmente, por su amplia presencia en multitud de procesos, se habla también de inhibición no competitiva, que en realidad no es más que una variante de la ya mencionada inhibición mixta. Sin embargo, por sus características se suele presentar como opuesta a la competitiva, con la que es comparada frecuentemente.

Inhibición competitiva: El sustrato y el inhibidor no se pueden unir a la misma enzima al mismo tiempo. Esto ocurre cuando el inhibidor tiene afinidad por el sitio activo de una enzima en el que también se une el sustrato; el sustrato y el inhibidor compiten para el acceso al sitio activo de la