Enzimas

Te explicamos qué son las enzimas y su estructura. Además, cómo actúan y cómo se clasifican.

¿Qué son las enzimas?

Las enzimas son moléculas que funcionan acelerando reacciones químicas dentro de los sistemas vivos. Esta actividad se conoce como catálisis. La mayoría de las enzimas son proteínas indispensables para la vida, pues son las responsables de que sucedan todas las transformaciones químicas necesarias para sostener el metabolismo de los organismos vivos, como la degradación de los nutrientes para obtener energía.

La principal característica de las enzimas es su especificidad, lo que significa que cada enzima particular actúa sobre determinada molécula (llamada sustrato) para transformarla. Por ejemplo, la enzima que rompe el azúcar presente en los lácteos (la lactosa) no puede actuar sobre el azúcar de mesa (la sacarosa), porque son diferentes sustratos.

La primera enzima fue descubierta a mediados del siglo XIX por Anselme Payen y Jean-Francois Persoz. Anteriormente, los experimentos de Louis Pasteur ya habían intuido la presencia de alguna sustancia orgánica “aceleradora” en algunas reacciones dentro de las células.

En la actualidad, las enzimas son ampliamente conocidas, y hasta el momento hay identificadas más de mil enzimas diferentes. Algunas de ellas se aislaron para utilizarlas en actividades industriales (como la producción de ciertos alimentos) o como componentes de productos de limpieza, entre otros usos.

• Ver además: Biomoléculas

Estructura de las enzimas

La mayoría de las enzimas son proteínas con una estructura más o menos esférica. Se trata de cadenas de aminoácidos que se pliegan sobre sí mismas hasta conseguir una conformación globular. Pueden tener tamaños muy variables (entre 50 y 3.000 aminoácidos) y dedican una pequeña parte de su estructura exclusivamente a la actividad catalítica. Esta parte se denomina centro activo.

La molécula que se transforma gracias a la reacción química catalizada por una enzima se llama sustrato, y encaja de manera muy precisa en el centro activo. Por ese motivo, se dice que cada enzima es específica de sustrato.

Por ejemplo, la enzima sacarasa se encuentra en el intestino delgado y se encarga de romper la molécula de sacarosa (el azúcar de mesa) en dos moléculas más sencillas. Sin embargo, la sacarasa no puede actuar sobre otros azúcares, como los que se encuentran en la leche (lactosa). Para romper otros carbohidratos, aunque sean parecidos, se necesitan enzimas distintas. En el caso de la lactosa, la enzima encargada de su descomposición es la lactasa.

Algunas enzimas tienen otra parte en la cual se unen pequeñas moléculas, llamadas cofactores. Estas sustancias son necesarias para que la enzima pueda cumplir su función catalítica correctamente. Por ejemplo, ciertas vitaminas funcionan como cofactores enzimáticos. Por esta razón, las deficiencias vitamínicas tienen efectos poco deseables para la salud de las personas.

¿Cómo funcionan las enzimas?

Las enzimas actúan reduciendo la energía de activación necesaria para desencadenar las reacciones químicas.

Las sustancias requieren cierta cantidad de energía para alcanzar un estado “activado”, es decir, para estar listas para reaccionar. En presencia de enzimas, la cantidad de energía necesaria para activarlas es menor que en ausencia de ellas. Como resultado, la reacción química acaba ocurriendo a una velocidad mayor.

Las enzimas tienen distintos mecanismos para disminuir la energía de activación. Por ejemplo, pueden crear un ambiente favorable dentro de la estructura enzimática, para que las sustancias a reaccionar se encuentren más fácilmente.

La mayoría de las reacciones que ocurren dentro de los seres vivos necesitan de enzimas que las aceleren. Dentro de las células ocurren cientos de reacciones químicas constantemente, que participan de procesos vitales como la nutrición, la respiración, la reproducción, entre otros. Sin las enzimas, estos procesos no ocurrirían, porque serían demasiado lentos.

Clasificación de las enzimas

Las enzimas se pueden agrupar en función del tipo de reacción química que catalizan de la siguiente manera:

• Oxidorreductasas. Catalizan reacciones denominadas reacciones redox (o reacciones de óxido-reducción), que involucran la transferencia de electrones o de átomos de hidrógeno de un sustrato a otro. Por ejemplo, la enzima lactato deshidrogenasa (LDH) abunda en los músculos y participa en la metabolización de la glucosa para obtener energía.
• Transferasas. Catalizan la transferencia de un grupo químico específico (diferente del hidrógeno), de un sustrato a otro. Por ejemplo, la enzima glucoquinasa abunda en el hígado y tiene una función clave en el proceso de obtención de energía química a partir de los alimentos.
• Hidrolasas. Catalizan reacciones de hidrólisis, esto es, la ruptura de moléculas orgánicas mediante moléculas de agua. Por ejemplo, la enzima lactasa se encuentra en el intestino delgado y rompe en dos partes el azúcar de los lácteos (lactosa).
• Liasas. Catalizan reacciones de ruptura sin utilizar agua, especialmente sobre enlaces químicos entre átomos de carbono. Por ejemplo, la enzima aldolasa forma parte de las vías metabólicas que degradan carbohidratos dentro de las células (glucólisis).
• Isomerasas. Catalizan reacciones de conversión de isómeros, que son compuestos con los mismos átomos pero con diferentes organizaciones espaciales. Por ejemplo, la enzima glucosa-6-fosfato isomerasa está presente en numerosos seres vivos.
• Ligasas. Catalizan reacciones específicas de unión de dos sustratos. Por ejemplo, la enzima piruvato carboxilasa participa en rutas metabólicas de construcción de moléculas complejas a partir de otras más simples (anabolismo).

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Referencias

• Alberts, B. et al. (2004). Biología molecular de la célula. Ediciones Omega.
• De Robertis, E.(2010). Fundamentos de biología celular y molecular. El Ateneo.
• Randall, D. et al. (2002). Fisiología animal. Mecanismos y adaptaciones. McGraw Hill.