Que son las enzimas

¿Que son las enzimas? Las enzimas ayudan a acelerar las reacciones químicas en el cuerpo humano. Se unen a las moléculas y las alteran de maneras específicas. Son esenciales para la respiración, la digestión de alimentos, la función muscular y nerviosa, entre miles de otros roles.
Las enzimas están hechas de proteínas plegadas en formas complicadas; están presentes en todo el cuerpo.

Las reacciones químicas que nos mantienen con vida, nuestro metabolismo, dependen del trabajo que llevan a cabo las enzimas.

Definición

Las enzimas aceleran ( catalizan ) las reacciones químicas; en algunos casos, las enzimas pueden generar una reacción química millones de veces más rápida de lo que lo hubiera sido sin ella.
Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores dentro de las células vivas. Los catalizadores aumentan la velocidad a la que ocurren las reacciones químicas sin consumirse o alterarse permanentemente.

Un sustrato se une al sitio activo de una enzima y se convierte en productos . Una vez que los productos abandonan el sitio activo, la enzima está lista para unirse a un nuevo sustrato y repetir el proceso.

Estructura y función

Como todas las proteínas, las enzimas se componen de una o más cadenas largas de aminoácidos interconectados. Cada enzima posee una secuencia única de aminoácidos que hace que se pliegue en una forma característica. La secuencia de aminoácidos de una enzima está determinada por un gen específico en el núcleo de la célula. Esto asegura que cada copia de la enzima sea la misma que todas las demás.

En la superficie de cada enzima hay una hendidura especial llamada sitio activo , que proporciona un lugar donde los reactivos pueden «encontrarse» e interactuar. Al igual que un candado y su llave, el sitio activo de una enzima solo acomodará ciertos reactivos, y solo un tipo de reacción química puede ser catalizado por una enzima determinada.

Por ejemplo, durante la fabricación de hemoglobina (el pigmento transportador de oxígeno en los glóbulos rojos), se debe insertar un solo átomo de hierro en el centro de la molécula para que sea funcional. Una enzima llamada ferroquelatasa junta los reactivos (hierro y la molécula vacía), cataliza su unión y libera una molécula que contiene hierro. Esta es la única reacción catalizada por la ferroquelatasa. Tenga en cuenta que las enzimas pueden combinar reactivos (como en la síntesis de hemoglobina), pueden dividir un único reactivo en múltiples productos, o simplemente pueden transformar un único reactivo en un solo producto que se ve diferente al reactivo original.

Cuando los reactivos entran en el sitio activo de una enzima, la enzima experimenta un cambio temporal en la forma que fomenta la interacción entre los reactivos. Una vez completada la reacción química, se libera un producto específico del sitio activo, la enzima vuelve a su conformación original y la reacción puede comenzar de nuevo con nuevos reactivos.

Muchas enzimas se incorporan a las vías metabólicas. Una vía metabólica es una serie de reacciones químicas que transforman uno o más reactivos en un producto final que necesita la célula. Las enzimas en una vía metabólica, al igual que las personas que pasan un balde de agua a lo largo de una brigada de cubeta, mueven un reactivo hasta que se produce el producto final. Una ruta metabólica puede ser bastante corta, o puede tener muchos pasos y múltiples enzimas. La vía metabólica que convierte el triptófano (un aminoácido que se encuentra en la proteína de la dieta) en serotonina (una sustancia química necesaria para la función normal del cerebro) tiene solo dos pasos.

Cofactores o Coenzimas

Para funcionar, muchas enzimas requieren la ayuda de cofactores o coenzimas. Cofactores son a menudo iones metálicos, como zinc, cobre, hierro o magnesio. El magnesio, uno de los cofactores más comunes, activa cientos de enzimas, incluidas las que fabrican ADN y muchas que ayudan a metabolizar los carbohidratos.

Muchas coenzimas se derivan de las vitaminas. De hecho, una de las principales razones por las que necesita vitaminas en su dieta es suministrar la materia prima para las coenzimas esenciales. Por ejemplo, la enzima que produce colágeno necesita vitamina C y desarrolla una piel sana, una coenzima derivada de la vitamina B12 es necesaria para sintetizar el aislamiento alrededor de las células nerviosas, y una coenzima basada en vitamina B6 es vital para producir serotonina.

Las coenzimas y los cofactores se unen a los sitios activos de las enzimas, y participan en la catálisis, pero generalmente no se consideran reactivos, ni se vuelven parte del producto (s) de la reacción. En muchos casos, los cofactores y las coenzimas funcionan como portadores intermedios de electrones, átomos específicos o grupos funcionales que se transfieren durante la reacción global.

¿Por qué necesitamos enzimas?

Una de las leyes inmutables de la naturaleza es que se requiere energía para iniciar una reacción química. Después de todo, si quieres cambiar algo, tienes que trabajar un poco. Para cada reacción química, la energía de activación ( una cantidad específica de energía) debe aplicarse a los reactivos antes de que la reacción avance. La energía de activación es como una colina entre los reactivos y el producto, y los reactivos deben ser empujados sobre esta colina antes de que la reacción pueda continuar.

¿Qué hacen las enzimas?

El sistema digestivo : las enzimas ayudan al cuerpo a descomponer moléculas complejas más grandes en moléculas más pequeñas, como la glucosa, para que el cuerpo pueda usarlas como combustible.

Replicación del ADN : cada célula de su cuerpo contiene ADN. Cada vez que una célula se divide, ese ADN debe ser copiado. Las enzimas ayudan en este proceso desenrollando las bobinas de ADN y copiando la información.

Enzimas hepáticas : el hígado descompone las toxinas en el cuerpo. Para hacer esto, usa una variedad de enzimas.

Cómo funcionan las enzimas

El modelo de «cerradura y llave» se propuso por primera vez en 1894. En este modelo, el sitio activo de una enzima es una forma específica, y solo el sustrato se insertará en ella, como un candado y una llave.

Este modelo ahora se ha actualizado y se llama modelo de ajuste inducido .

En este modelo, el sitio activo cambia de forma a medida que interactúa con el sustrato. Una vez que el sustrato está completamente trabado y en la posición exacta, la catálisis puede comenzar.

Las condiciones perfectas

Las enzimas solo pueden funcionar en ciertas condiciones. La mayoría de las enzimas en el cuerpo humano funcionan mejor a alrededor de 37 ° C – temperatura corporal. A temperaturas más bajas, seguirán funcionando pero mucho más lentamente.

Del mismo modo, las enzimas solo pueden funcionar en un determinado rango de pH (ácido / alcalino). Su preferencia depende de dónde se encuentran en el cuerpo. Por ejemplo, las enzimas en los intestinos funcionan mejor a 7.5 pH, mientras que las enzimas en el estómago funcionan mejor a pH 2 porque el estómago es mucho más ácido.

Si la temperatura es demasiado alta o si el ambiente es demasiado ácido o alcalino, la enzima cambia de forma; esto altera la forma del sitio activo para que los sustratos no puedan unirse a él; la enzima se desnaturaliza .

Inhibición

Para garantizar que los sistemas del cuerpo funcionen correctamente, a veces las enzimas deben reducirse. Por ejemplo, si una enzima está produciendo demasiado producto, debe haber una forma de reducir o detener la producción.

La actividad de las enzimas puede inhibirse de varias maneras:

Inhibidores competitivos : una molécula bloquea el sitio activo para que el sustrato tenga que competir con el inhibidor para unirse a la enzima.

Inhibidores no competitivos : una molécula se une a una enzima en algún lugar que no sea el sitio activo y reduce la eficacia con que funciona.

Inhibidores no competitivos : el inhibidor se une a la enzima y al sustrato después de haberse unido entre sí. Los productos abandonan el sitio activo con menos facilidad y la reacción se ralentiza.

Inhibidores irreversibles : un inhibidor irreversible se une a una enzima y la inactiva permanentemente.

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