Descubriendo las Enzimas: Propiedades y Rol en la Bioquímica

Introducción a las Enzimas: Catalizadores Biológicos Fundamentales

En bioquímica, se denominan enzimas a las sustancias de naturaleza proteica que catalizan reacciones químicas, siempre que estas sean termodinámicamente posibles (aunque no pueden hacer que el proceso sea más termodinámicamente favorable). En estas reacciones, las moléculas sobre las que actúa la enzima al inicio del proceso se denominan sustratos, y estas enzimas los transforman en diferentes moléculas, los productos. Casi todos los procesos celulares requieren enzimas para que ocurran a velocidades significativas. Las reacciones mediadas por enzimas se denominan reacciones enzimáticas.

Mecanismo de Acción y Especificidad Enzimática

Dado que las enzimas son extremadamente selectivas con sus sustratos y su velocidad de reacción se incrementa solo para ciertas reacciones entre otras posibilidades, el conjunto de enzimas sintetizadas en una célula determina el metabolismo que ocurre en dicha célula. A su vez, esta síntesis depende de la regulación de la expresión génica.

Como todos los catalizadores, las enzimas funcionan disminuyendo la energía de activación (ΔG‡) para una reacción, lo que acelera sustancialmente la velocidad de la reacción. Las enzimas no alteran el balance energético de las reacciones en las que intervienen, ni modifican, por lo tanto, el equilibrio de la reacción, pero consiguen acelerar el proceso incluso millones de veces. Una reacción que se produce bajo el control de una enzima, o de un catalizador en general, alcanza el equilibrio mucho más deprisa que la correspondiente reacción no catalizada.

Al igual que ocurre con otros catalizadores, las enzimas no son consumidas por las reacciones que catalizan, ni alteran su equilibrio químico. Sin embargo, las enzimas difieren de otros catalizadores por su mayor especificidad. Las enzimas catalizan alrededor de 4.000 reacciones bioquímicas distintas. Es importante destacar que no todos los catalizadores bioquímicos son proteínas, pues algunas moléculas de ARN son capaces de catalizar reacciones (como el fragmento 16S de los ribosomas, donde reside la actividad peptidil transferasa).

Factores que Afectan la Actividad Enzimática

La actividad de las enzimas puede verse afectada por otras moléculas. Las inhibidoras son moléculas que disminuyen la actividad de las enzimas, mientras que las activadoras son moléculas que incrementan dicha actividad. Asimismo, una gran cantidad de enzimas requieren cofactores para su actividad. Muchas drogas o fármacos son moléculas inhibidoras.

La actividad enzimática se ve afectada por diversos factores fisicoquímicos, entre los que se incluyen:

• Temperatura: Cada enzima tiene una temperatura óptima de actividad.
• pH: El pH del medio influye significativamente en la estructura y función de la enzima.
• Concentración del sustrato: La velocidad de reacción aumenta con la concentración de sustrato hasta alcanzar un punto de saturación.
• Presencia de inhibidores o activadores: Estas moléculas modulan la actividad enzimática.
• Concentración de cofactores: Esencial para la actividad de muchas enzimas.

Aplicaciones Comerciales de las Enzimas

Algunas enzimas son utilizadas comercialmente, por ejemplo, en la síntesis de antibióticos. Además, algunos productos domésticos de limpieza emplean enzimas para acelerar las reacciones bioquímicas, mejorando su eficacia.