Bioquímica Enzimática y Rutas Metabólicas de los Glúcidos

1. Propiedades y Clasificación de las Enzimas

Las enzimas se caracterizan por su alta especificidad, poder catalítico, reversibilidad y capacidad de ser regulables.

La estructura enzimática se define como: Apoenzima (enzima inactiva) + componente no proteico = Holoenzima (enzima activa).

Compuestos no proteicos

• Cofactores: Sustancias inorgánicas, generalmente cationes metálicos.
• Coenzimas: Sustancias orgánicas.
• Grupos prostéticos: Sustancias orgánicas unidas por enlaces fuertes (covalentes e iónicos).

Nomenclatura (E.C.)

Se utiliza un código de 4 dígitos: 1ª clase, 2ª subclase, 3ª reacción, 4ª número concreto de la enzima.

Clasificación de enzimas

1. Oxidoreductasas: Reacciones REDOX. El oxidante principal suele ser O₂; FAD y NAD+ actúan como coenzimas. Subclases: deshidrogenasas, oxidasas, reductasas.
2. Transferasas: Transferencia de grupos entre dadores y aceptores. Subclases: quinasas.
3. Hidrolasas: Transferencia de grupo -OH (el agua es sustrato). Catalizan rupturas hidrolíticas (C-O, C-N, O-P, C-S). Subclases: esterasas, glucosidasas, fosfolipasas.
4. Liasas: Catalizan reacciones de eliminación (forman doble enlace y adición a doble enlace), ruptura C-N y descarboxilación. Añaden o eliminan H₂O, NH₃, CO₂. Subclases: aldolasas, descarboxilasas, hidratasas.
5. Isomerasas: Catalizan el movimiento de un grupo o doble enlace en la misma molécula. Subclases: isomerasas, mutasas, epimerasas.
6. Ligasas: Únicas reacciones irreversibles; requieren ATP. Subclases: sintetasas, carboxilasas.

2. Centro Activo y Cinética Enzimática

El centro activo requiere condiciones de baja polaridad para excluir el agua.

Uniones y Especificidad

• Uniones enzima-sustrato: Débiles (puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas, fuerzas de Van der Waals).
• Especificidad: Absoluta (actúa sobre una molécula) o Relativa (de grupo o de reacción).

Modelos de Complejo ES

• Llave-cerradura: Enzimas rígidas, centro activo complementario al sustrato.
• Ajuste inducido (Estado de Transición): Enzima complementaria al estado de transición; favorece la formación de productos.

3. Regulación e Inhibición Enzimática

La inhibición ralentiza o frena las reacciones. Puede ser reversible o irreversible (enlaces covalentes, muy tóxicos).

Mecanismos de Regulación

• Alostérica: Unión en sitio diferente al activo, efecto cooperativo y cambio conformacional.
• Moduladores: Positivos (aumentan afinidad, disminuyen Km) o Negativos (disminuyen afinidad, aumentan Km).
• Tipos de control: Temporal, espacial, cuantitativa y funcional (modificaciones covalentes como fosforilación).

4. Metabolismo de Glúcidos

Glucogenogénesis y Glucogenólisis

La síntesis de glucógeno requiere glucógeno sintasa y enzima ramificante. La degradación (glucogenólisis) utiliza glucógeno fosforilasa y enzima desramificante.

Glucólisis

Balance global: Glucosa + 2ADP + 2NAD+ + 2Pi → 2 Piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H₂O.

Puntos de regulación clave: Hexoquinasa/Glucoquinasa, Fosfofructoquinasa-I y Piruvato quinasa.

Gluconeogénesis

Proceso inverso a la glucólisis que ocurre principalmente en hígado y corteza renal. Utiliza sustratos como lactato, piruvato, aminoácidos y glicerol.