Mecanismo de Acción Enzimática y Estructura del ADN

Mecanismo de Acción de las Enzimas

Todo sustrato necesita adquirir una energía de activación que debilita sus enlaces o los rompe para transformarse en producto. Las enzimas actúan básicamente disminuyendo la energía de activación de los sustratos y acelerando las reacciones. Véase el gráfico y el texto de la página 92, abajo a la izquierda.

El proceso puede esquematizarse de la siguiente forma:

E + S ↔ ES → E + P

Fases de la Acción Enzimática

Hay tres fases:

• Unión enzima-sustrato.
• Formación del complejo Enzima-Sustrato.
• Liberación de la Enzima y el Producto.

Las enzimas aceleran las reacciones químicas porque disminuyen la Ea necesaria para alcanzar el nuevo estado activado. Este procedimiento de aumentar la velocidad de las reacciones catalizadas fue seleccionado por su enorme valor adaptativo, pues las enzimas permiten que las reacciones químicas celulares transcurran a gran velocidad y a temperaturas relativamente bajas.

Especificidad Enzimática y Centro Activo

Hay una especificidad entre el sustrato y el centro activo de una enzima. El sustrato se une a una región de la enzima, normalmente una oquedad, llamada centro activo, donde los radicales de los aminoácidos crean las condiciones fisicoquímicas para la formación del producto o productos.

El centro activo está formado por dos tipos de aminoácidos:

• Unos que se fijan al sustrato mediante enlaces débiles (aminoácidos de fijación).
• Otros que provocan la acción catalítica (aminoácidos catalíticos).

El resto de los aminoácidos de la enzima se llaman aminoácidos estructurales, son los más abundantes y su misión es mantener la estructura tridimensional de la enzima.

Modelos de Unión Sustrato-Enzima

Hay dos modelos que explican la unión específica de sustrato al centro activo:

• El modelo de Llave-Cerradura, según el cual el sustrato encaja en la región de la enzima como una llave en una cerradura.
• El modelo de Ajuste Inducido o Acoplamiento Inducido, que es el más aceptado actualmente. En este último, el sustrato induce también un cambio en la conformación de la enzima, llegando a un estado de transición (complejo ES) en el cual los enlaces a catalizar se debilitan, originando el producto o productos.

Estructura del ADN y Modelo de Watson y Crick

La estructura del ADN fue dilucidada por Watson y Crick en 1953 utilizando un método de difracción de rayos X.

Características de la Doble Hélice

• La molécula de ADN es extraordinariamente grande, compuesta por dos cadenas de nucleótidos que forman una estructura estable en forma de doble hélice (estructura secundaria).
• Estas cadenas son antiparalelas (una 5'->3' y la otra 3'->5') y dextrógiras.

Composición y Enlaces

• Cada cadena está compuesta por una secuencia de nucleótidos de desoxirribosa (estructura primaria). Esta secuencia alberga la información genética que se traducirá en una cadena peptídica o una proteína. No todas las secuencias codifican proteínas; algunas se transcribirán en moléculas de ARN con funciones reguladoras y otras ni se transcribirán ni traducirán, siendo su función desconocida.
• Los nucleótidos de una cadena están unidos por enlaces fosfodiéster, constituyendo un esqueleto de desoxirribosa-fosfato.
• Las bases nitrogenadas (A, T, G y C) están enfrentadas y unidas por puentes de H. Las bases púricas se unen a sus complementarias pirimidínicas: A con T (mediante dos puentes de H) y G con C (tres puentes de H).
• Se cumplen las leyes de Chargaff, según las cuales A+G = T+C.

Dimensiones de la Doble Hélice

• El grosor de la doble cadena es de 2 nm.
• En cada vuelta hay 10 nucleótidos.
• Una vuelta mide 3,4 nm.