Complejo enzimático-sustrato: definición y descripción general

¿Qué son las enzimas?

Los ejemplos de enzimas se encuentran prácticamente en todas partes de su cuerpo. La amilasa está en la saliva y comienza la digestión de los alimentos. Si no puede beber leche sin enfermarse, significa que es intolerante a la lactosa, lo que significa que le falta la enzima lactasa.

El ácido láctico es un subproducto del ejercicio intenso y es responsable de esa sensación de ardor en los músculos cuando hace ejercicio. Su cuerpo elimina el ácido láctico con la ayuda de lactato deshidrogenasa. La ADN polimerasa ayuda a sus células a copiar el ADN para que las células puedan multiplicarse y usted pueda crecer.

En una nota al margen, ¿notó que todas las enzimas mencionadas terminan con el sufijo -asa ? Es bueno tener esto en cuenta al estudiar biología.

Las enzimas son proteínas que catalizan o aceleran las reacciones químicas, lo que permite una mayor actividad celular en un período de tiempo más corto. Las enzimas hacen esto reduciendo las energías de activación de las reacciones químicas. En otras palabras, reducen la cantidad de energía requerida para que comience la reacción. Casi todas las reacciones bioquímicas requieren la ayuda de una enzima. Sin enzimas, las reacciones químicas en las células serían demasiado lentas para mantener la vida.

¿Cómo actúan las enzimas?

La molécula (o moléculas) con las que se une la enzima se denomina sustrato ; la molécula (o moléculas) que se crean al final de la reacción se denomina producto . El sustrato se une a un área pequeña de la enzima denominada sitio activo . Cuando la enzima se une al sustrato, lo llamamos complejo enzima-sustrato . Una vez que se completa la reacción, la enzima libera el producto y está lista para unirse con otro sustrato.

Las enzimas solo pueden funcionar si se unen al sustrato correcto. Y las enzimas son muy selectivas; se activarán con un solo sustrato en particular. Entonces, ¿cómo saben si la molécula junto a ellos es el sustrato que quieren? Dos modelos intentan explicar esto.

Modelo de cerradura y llave

En el modelo de cerradura y llave , el sustrato y el sitio activo de la enzima son coincidencias exactas entre sí, similares a las piezas de un rompecabezas que encajan. Solo un sustrato es la ‘llave’ que coincide con el ‘candado’ del sitio activo. Una vez que la enzima localiza la molécula que se ajusta exactamente a ella, comienza la reacción química. Una vez que se liberan los productos, la enzima busca otra molécula que coincida exactamente.

Modelo de ajuste inducido

El modelo de ajuste inducido es una modificación del modelo de cerradura y llave y generalmente se piensa que es la versión más precisa. En esta representación, el sitio activo no se ajusta exactamente al sustrato. Más bien, el sustrato induce un cambio en la enzima, lo que hace que modifique su forma hasta que se complete la unión.

Este modelo explica por qué algunas moléculas pueden unirse a la enzima pero no pueden producir una reacción. Solo el sustrato adecuado puede inducir la forma correcta para provocar la reacción.

El efecto del pH y la temperatura

Las enzimas funcionan mejor a temperaturas y niveles de pH muy específicos. Si estos factores se alteran, las enzimas se desnaturalizan o cambian de forma. La desnaturalización hace que sea más difícil, si no imposible, que el sustrato se una al sitio activo de la enzima. Recuerde, si una enzima no puede unirse a su sustrato, las reacciones bioquímicas necesarias para los procesos de vida de una célula cesarán y la célula morirá.

En los seres humanos, la temperatura ideal para las enzimas es aproximadamente la temperatura del cuerpo humano. Si su temperatura corporal central se calienta demasiado o se enfría demasiado, sus enzimas dejan de funcionar correctamente. Esta es una de las razones por las que la hipotermia severa, un descenso extremo de la temperatura corporal o una fiebre alta, un aumento crítico de la temperatura corporal, pueden ser tan peligrosos.

El pH óptimo para una enzima depende de dónde se encuentre esa enzima. Por ejemplo, las enzimas en su estómago ácido funcionan mejor a un pH mucho más bajo que las enzimas ubicadas dentro del pH neutro de su boca. Una úlcera ocurre cuando hay una ruptura en el revestimiento del estómago y los ácidos del interior se filtran al tejido circundante. Además de ser extremadamente doloroso, esto puede conducir a la muerte de las células adyacentes ya que el cambio resultante en el pH hace que las enzimas celulares dejen de funcionar.

Resumen de la lección

Las enzimas son elementos esenciales de la bioquímica. Sin ellos, las reacciones celulares dentro de las células no se producirían lo suficientemente rápido como para mantener la vida. Las enzimas catalizan reacciones reduciendo la energía de activación requerida para que comience la reacción. El sustrato se une a la enzima en el sitio activo. Se han propuesto dos modelos para explicar esta vinculación: el modelo de cerradura y llave y el modelo de ajuste inducido . Una vez que se completa la reacción, la enzima libera el producto y está lista para unirse con otro sustrato.

Las enzimas son activas en rangos de temperatura y pH muy estrechos. Si cualquiera de estos factores cambia demasiado, la enzima pierde su forma y ya no puede unirse a un sustrato.