Entendiendo los Catalizadores y Enzimas: Funciones y Clasificación

Catalizador

Un catalizador es una sustancia que acelera una reacción química hasta hacerla instantánea o casi instantánea. Acelera la reacción al disminuir la energía de activación.

Enzima

Las enzimas son catalizadores muy potentes y eficaces que actúan en pequeña cantidad y se recuperan indefinidamente; químicamente, son proteínas.

Inhibidores

Los inhibidores son moléculas que inhiben la acción catalítica de una enzima.

Cofactor y Coenzima

• Cofactor: Cuando se trata de iones o moléculas inorgánicas.
• Coenzima: Cuando es una molécula orgánica.

Regulación de las Enzimas

Las enzimas poseen grupos químicos ionizables (carboxilos -COOH; amino -NH₂; tiol -SH; imidazol, etc.) en las cadenas laterales de sus aminoácidos. Según el pH del medio, estos grupos pueden tener carga eléctrica positiva, negativa o neutra.

pH Óptimo

La conformación de las proteínas depende, en parte, de sus cargas eléctricas. Habrá un pH en el cual la conformación será la más adecuada para la actividad catalítica. Como ligeros cambios del pH pueden provocar la desnaturalización de la proteína, los seres vivos han desarrollado sistemas más o menos complejos para mantener estable el pH intracelular: los amortiguadores fisiológicos.

Temperatura Óptima

La temperatura a la cual la actividad catalítica es máxima se llama temperatura óptima.

Grupos Prostéticos

Cuando los cofactores y las coenzimas se encuentran unidos covalentemente a la enzima, se llaman grupos prostéticos.

Inhibidores Competitivos y No Competitivos

Los inhibidores pueden ocupar temporalmente el centro activo por semejanza estructural con el sustrato original (inhibidor competitivo) o bien alterar la conformación espacial de la enzima, impidiendo su unión al sustrato (inhibidor no competitivo).

Moduladores Positivos y Activadores Alostéricos

Las sustancias que tienden a estabilizar la forma R son los llamados moduladores positivos. El propio sustrato es a menudo un modulador positivo. Las moléculas que favorecen la forma R pero que actúan sobre una región de la enzima distinta del centro activo son los activadores alostéricos.

Proenzimas e Isoenzimas

Las enzimas no se sintetizan como tales, sino como proteínas precursoras sin actividad enzimática, que se llaman proenzimas o zimógenos. Las enzimas tienen distinta estructura molecular, aunque su función biológica es similar; se llaman isoenzimas o isozimas.

Clasificación de las Enzimas Metabólicas

Las enzimas metabólicas se clasifican en:

• Oxido-reductasas
• Transferasas
• Hidrolasas
• Liasas
• Isomerasas
• Ligasas

Ósmosis y Presión Osmótica

Una de las características principales a tener en cuenta en las relaciones de los líquidos que constituyen el medio interno de los seres vivos es que la membrana plasmática regula la entrada y salida de solutos al medio extracelular que la rodea, ejerciendo de barrera de control. Cuando dos soluciones se ponen en contacto a través de una membrana semipermeable (membrana que deja pasar las moléculas de disolvente pero no las de los solutos), las moléculas de disolvente se difunden, pasando habitualmente desde la solución con menor concentración de solutos a la de mayor concentración; esto se conoce como ósmosis. Al suceder la ósmosis, se crea una diferencia de presión en ambos lados de la membrana semipermeable: la presión osmótica.

Ácidos y Bases

• Ácido: Toda sustancia capaz de ceder hidrogeniones.
• Base: Toda sustancia capaz de aceptar hidrogeniones.
• Ácido Fuerte: Ácido que se disocia casi por completo en solución acuosa para ganar electrones.
• Ácido Débil: Ácido que no está totalmente disociado en una disolución acuosa.
• Base Fuerte: Electrolitos fuertes que se ionizan completamente en soluciones acuosas.
• Base Débil: Son iones que no se disocian o reaccionan totalmente (solo una fracción de ellas); estas reaccionan con agua, quitándole los protones.

Constantes de Disociación

La fuerza que tienen las moléculas de disociarse es el logaritmo negativo de la constante de disociación ácida de un ácido débil, conocido como pKa. De manera similar, el pKb es la fuerza que tienen las moléculas de disociarse, que es el logaritmo negativo de la constante de disociación básica de una base débil.