Enzimas: Función, Mecanismos y Factores que Influyen en la Actividad Enzimática

Las enzimas ejercen su acción biológica uniéndose selectivamente a una determinada molécula llamada sustrato. Las enzimas inducen modificaciones químicas en los sustratos a los que se unen (ruptura, formación o redistribución de enlaces covalentes, introducción o pérdida de algún grupo funcional). Al unirse el sustrato con la enzima, se produce la modificación del sustrato, generando el producto. La enzima actúa como catalizador de la reacción de transformación.

Energía de Activación y Mecanismos Enzimáticos

La energía necesaria para alcanzar el estado activado (ES/estado inestable, altamente energético, enlaces rotos y formados) se denomina energía de activación. Las enzimas aceleran las reacciones químicas disminuyendo la energía libre de activación (Ea), permitiendo reacciones a gran velocidad y a temperaturas bajas.

Mecanismos de Acción Enzimática

Cada enzima posee en su superficie una zona activa, que es una oquedad o centro catalítico formado por determinadas secuencias de aminoácidos. Existen dos modelos principales para explicar la interacción enzima-sustrato:

• Modelo llave-cerradura: El centro activo del apoenzima posee una forma complementaria al sustrato.
• Modelo de ajuste inducido: El centro activo tiene la capacidad de cambiar su forma según la del sustrato.

Factores que Modulan la Actividad Enzimática

Diversos factores pueden modular la actividad enzimática:

• Coenzimas: Moléculas no proteicas que, fijadas en la superficie de la enzima, aportan al centro activo grupos funcionales necesarios para realizar la actividad enzimática (enlaces débiles, vitaminas hidrosolubles: grupo B y C).
• Cofactores: Moléculas no proteicas, iones minerales (Mg, Zn, Cu) que ayudan a moldear diferentes regiones de la cadena polipeptídica, permitiendo una adaptación perfecta entre el sustrato y el centro activo de la enzima, gracias a sus propiedades físicas.

Cinética Enzimática

La Km es característica de cada enzima y es inversamente proporcional a la afinidad enzima-sustrato. Se calcula tomando el valor de la concentración de sustrato cuando se alcanza la velocidad semimáxima. También se puede calcular la velocidad de reacción (V) mediante la siguiente ecuación:

V = Vmax · (S) / (Km + (S))

Donde:

• Ke = (E)(S)/(ES)
• (E) = (ES)
• Km = (S)

Factores que Influyen en la Velocidad de Reacción

• Concentración del sustrato: Al aumentar la concentración del sustrato, se ocupa una mayor cantidad de centros activos libres, hasta que estos se completan.
• El pH: Cada enzima tiene un pH óptimo de actuación, debido a la carga eléctrica de los radicales de los aminoácidos que forman el centro activo, lo que puede llevar a la desnaturalización de la proteína fuera de este rango.
• Temperatura: Cada enzima tiene una temperatura óptima de actuación. A temperaturas inferiores, disminuye la vibración molecular, y a temperaturas superiores, puede ocurrir la desnaturalización de la enzima.