Una enzima se define como una macromolécula que cataliza una reacción bioquímica. En este tipo de reacción química, las moléculas de partida se llaman sustratos. La enzima interactúa con un sustrato, convirtiéndolo en un nuevo producto. La mayoría de las enzimas se nombran combinando el nombre del sustrato con el sufijo -asa (p. Ej., Proteasa, ureasa). Casi todas las reacciones metabólicas dentro del cuerpo dependen de enzimas para que las reacciones se desarrollen lo suficientemente rápido como para ser útiles.
Productos químicos llamados activadores puede mejorar la actividad enzimática, mientras que inhibidores disminuir la actividad enzimática El estudio de las enzimas se denomina enzimologia.
Hay seis amplias categorías utilizadas para clasificar las enzimas:
- Oxidorreductasas - involucradas en la transferencia de electrones
- Hidrolasas: escinden el sustrato por hidrólisis (captando una molécula de agua)
- Isomerasas: transfieren un grupo en una molécula para formar un isómero
- Ligases (o sintetasas): unen la descomposición de un enlace pirofosfato en un nucleótido con la formación de nuevos enlaces químicos
- Oxidorreductasas: actúan en la transferencia de electrones
- Transferasas: transfieren un grupo químico de una molécula a otra
Cómo funcionan las enzimas
Las enzimas trabajan por bajando la energía de activación necesitaba hacer una reacción química ocurrir. Como otro catalizadores, las enzimas cambian el equilibrio de una reacción, pero no se consumen en el proceso. Si bien la mayoría de los catalizadores pueden actuar sobre varios tipos diferentes de reacciones, una característica clave de una enzima es que es específica. En otras palabras, una enzima que cataliza una reacción no tendrá ningún efecto en una reacción diferente.
La mayoría de las enzimas son proteínas globulares que son mucho más grandes que el sustrato con el que interactúan. Su tamaño varía de 62 aminoácidos a más de 2,500 residuos de aminoácidos, pero solo una parte de su estructura está involucrada en la catálisis. La enzima tiene lo que se llama un sitio activo, que contiene uno o más sitios de unión que orientan el sustrato en la configuración correcta, y también un sitio catalítico, que es la parte de la molécula que reduce la energía de activación. El resto de la estructura de una enzima actúa principalmente para presentar el sitio activo al sustrato de la mejor manera. También puede haber sitio alostérico, donde un activador o inhibidor puede unirse para causar un cambio de conformación que afecta la actividad enzimática.
Algunas enzimas requieren un químico adicional, llamado cofactor, para que ocurra la catálisis. El cofactor podría ser un ion metálico o una molécula orgánica, como una vitamina. Los cofactores pueden unirse de forma suelta o estrecha a las enzimas. Los cofactores fuertemente unidos se llaman grupos prostéticos.
Dos explicaciones de cómo las enzimas interactúan con los sustratos son: modelo de "cerradura y llave", propuesto por Emil Fischer en 1894, y el modelo de ajuste inducido, que es una modificación del modelo de cerradura y llave que propuso Daniel Koshland en 1958. En el modelo de cerradura y llave, la enzima y el sustrato tienen formas tridimensionales que se ajustan entre sí. El modelo de ajuste inducido propone que las moléculas enzimáticas pueden cambiar su forma, dependiendo de la interacción con el sustrato. En este modelo, la enzima y, a veces, el sustrato cambian de forma a medida que interactúan hasta que el sitio activo está completamente unido.
Ejemplos de enzimas
Se sabe que más de 5,000 reacciones bioquímicas son catalizadas por enzimas. Las moléculas también se utilizan en la industria y productos para el hogar. Las enzimas se usan para elaborar cerveza y para hacer vino y queso. Las deficiencias de enzimas están asociadas con algunas enfermedades, como la fenilcetonuria y el albinismo. Aquí hay algunos ejemplos de enzimas comunes:
- La amilasa en la saliva cataliza la digestión inicial de carbohidratos en los alimentos.
- La papaína es una enzima común que se encuentra en el ablandador de carne, donde actúa para romper los enlaces que mantienen unidas las moléculas de proteína.
- Las enzimas se encuentran en el detergente para la ropa y los quitamanchas para ayudar a romper las manchas de proteínas y disolver los aceites en las telas.
- La ADN polimerasa cataliza una reacción cuando se copia el ADN y luego verifica para asegurarse de que se estén utilizando las bases correctas.
¿Son todas las proteínas enzimáticas?
Casi todas las enzimas conocidas son proteínas. En un momento, se creía que todas las enzimas eran proteínas, pero se descubrieron ciertos ácidos nucleicos, llamados ARN catalíticos o ribozimas, que tienen propiedades catalíticas. La mayoría de las veces los estudiantes estudian enzimas, realmente estudian enzimas basadas en proteínas, ya que se sabe muy poco sobre cómo el ARN puede actuar como catalizador.