Conceptos Fundamentales de las Enzimas

  • ENZIMAS: Es una proteína que actúa como catalizador biológico, acelerando reacciones químicas específicas en el cuerpo sin ser consumidas en el proceso.
  • SUSTRATO: Moléculas sobre las cuales actúa la enzima.
  • INHIBIDOR: Molécula que disminuye o detiene la actividad de la enzima.
  • ENERGÍA DE ACTIVACIÓN: Cantidad mínima de energía necesaria para que los reactivos choquen entre sí con la fuerza suficiente para romper sus enlaces químicos y transformarse en producto.

Tipos de Enzimas

  • OXIDORREDUCTASAS: Su función es la ganancia y pérdida de electrones.
  • TRANSFERASAS: Transfieren grupos funcionales de una molécula a otra.
  • HIDROLASAS: Rompen enlaces químicos mediante la adición de una molécula de agua.
  • LIASAS: Rompen enlaces o añaden grupos a dobles enlaces sin usar agua u oxidación.
  • ISOMERASAS: Reorganizan los átomos dentro de una misma molécula.
  • LIGASAS: Unen dos moléculas grandes para formar una nueva utilizando ATP.
  • TRANSLOCASAS: Catalizan el movimiento de iones o moléculas.

Estructura de las Enzimas

  • APOENZIMAS: La parte proteica (inactiva por sí sola).
  • COFACTOR: Componente no proteico necesario para la actividad de la enzima.
  • HOLOENZIMA: Enzima completa y funcional (apoenzima + cofactor).
  • SITIO ACTIVO: Una pequeña hendidura donde se une el sustrato para la reacción.

Reacciones Químicas y Energía

Reacciones Endotérmicas

Requieren absorber energía para poder llevarse a cabo; las enzimas facilitan el proceso acoplando la reacción con una fuente de energía externa (ATP).

Reacciones Exotérmicas

Liberan energía hacia el entorno, como ocurre en la digestión; gracias a la enzima, se libera de manera eficiente y controlada.

Modo de Acción de las Enzimas

Existen dos modelos principales:

  1. LLAVE-CERRADURA: El sustrato encaja perfectamente en el sitio activo.
  2. AJUSTE INDUCIDO: El sitio activo es flexible y cambia de forma ligeramente para “abrazar” al sustrato cuando este está cerca.

Especificidad de las Enzimas

  • ESPECIFICIDAD DEL SUSTRATO: La enzima reconoce solo a su sustrato debido a la forma complementaria.
  • ESPECIFICIDAD DE LA ENZIMA: Capacidad de cada enzima para seleccionar y catalizar la reacción de un sustrato específico o grupo de sustratos.
  • ESTEREOESPECIFICIDAD (forma): Capacidad de una enzima para distinguir entre moléculas que tienen los mismos átomos y enlaces pero diferente disposición espacial.

Factores que Afectan la Actividad Enzimática

  • TEMPERATURA: Tiene su punto óptimo; el frío la vuelve lenta y el calor excesivo la destruye (desnaturalización).
  • pH: Algunas funcionan en medios ácidos (como el estómago) y otras en ambientes neutros (como la saliva).
  • CONCENTRACIÓN DEL SUSTRATO: Si añades más sustrato, la velocidad de reacción aumenta, pero llega un punto llamado saturación, donde todas las enzimas están ocupadas y, aunque añadas más sustrato, la velocidad ya no aumenta.
  • CONCENTRACIÓN DE ENZIMAS: Si hay sustrato de sobra, al aumentar la cantidad de enzima, la velocidad de reacción sube.
  • PRESENCIA DE INHIBIDORES: Son moléculas que apagan o frenan a la enzima.

Enzimas Reguladoras del Metabolismo

  • ALOSTÉRICAS: Su actividad cambia cuando se les une una molécula en un sitio distinto al sitio activo.

Procesos Metabólicos Clave

Glucólisis

Primera etapa de la degradación de la glucosa para obtener energía. Ocurre en el citoplasma de la célula; es un proceso en el cual una molécula de glucosa (seis carbonos) se rompe en dos moléculas de piruvato (tres carbonos cada una). Produce una ganancia neta de dos ATP (energía rápida) y 2 NADH.

Metabolismo

Conjunto de reacciones químicas que ocurren a nivel celular que transforman nutrientes en energía.

  • CATABOLISMO: Proceso mediante el cual moléculas complejas se descomponen para dar lugar a otras más simples (Ejemplo: •••|••• = ••• + •••).
  • ANABOLISMO: Proceso mediante el cual, a partir de moléculas simples, se crean moléculas más complejas (Ejemplo: ••• + ••• = ••••••).

Ciclos Energéticos

  • CICLO DE KREBS: Es el proceso donde se oxidan los restos de carbohidratos, grasas y proteínas para obtener energía química.
  • CICLO DE CALVIN-BENSON (Fotosíntesis): Es el proceso donde las plantas «fijan» el carbono del CO2 para fabricar azúcar (glucosa).

Respiración Celular

Proceso por el cual las células degradan moléculas orgánicas para obtener energía en forma de ATP.

  • RESPIRACIÓN AERÓBICA: Requiere oxígeno y ocurre mayormente en la mitocondria; produce mucha energía (36 ATP) y es parte del catabolismo.
  • RESPIRACIÓN ANAERÓBICA (Fermentación): Ocurre en ausencia de oxígeno y produce mucha menos energía (2 ATP). Puede ser parte del catabolismo o anabolismo.

Nomenclatura Enzimática

Existen dos formas principales para nombrar las enzimas:

  1. Sustrato + sufijo «asa»: Ejemplo: Lípido + sufijo «asa» = Lipasa.
  2. Actividad o función + «asa»: Ejemplo: Catalizador + «asa» = Catalasa.

Enzimas a Recordar

  • SALIVA: Contiene amilasa, que descompone almidones en azúcares simples.
  • HÍGADO: Contiene catalasa, encargada de descomponer el peróxido de hidrógeno.
  • LECHE: Contiene lactasa, que ayuda a digerir el azúcar de la leche.
  • LECHOSA (PAPAYA) Y PIÑA: Contienen bromelina y papaína, enzimas que rompen proteínas.