Factores que afectan la actividad de las enzimas

¿Qué es una enzima?

A veces, durante una sesión de estudio difícil, un refrigerio realmente ayuda a mantener el cerebro en movimiento. Quizás algo azucarado, como una barra de chocolate, una galleta o un refresco con cafeína, sea la motivación para seguir tomando notas. Pero, ¿cómo llega ese azúcar de la boca a nuestro cerebro para alimentar el pensamiento crítico? La respuesta es a través de su sistema digestivo. Pero para que nuestros órganos, como el estómago, hagan su trabajo, sus células deben producir pequeñas proteínas llamadas enzimas.

Las enzimas son proteínas que aceleran las reacciones químicas. Son necesarios para hacer todo tipo de cosas dentro de nuestro cuerpo, desde deshacerse de compuestos tóxicos hasta descomponer los alimentos y producir energía. Las enzimas son como máquinas que facilitan las tareas de sus células. Así como una máquina bien engrasada funciona mejor que una oxidada, ciertos factores pueden hacer que las enzimas funcionen mejor o peor. Este es el enfoque de nuestra lección de hoy. Examinaremos cinco factores principales que pueden afectar la actividad de las enzimas o qué tan rápido puede funcionar una enzima.

Concentración de sustrato

Digamos que estamos tratando de cortar madera para hacer una mesa. Podríamos cortarlo a mano, pero una sierra eléctrica haría el trabajo mucho más rápido. La sierra es como nuestra enzima. La reacción química necesaria en el cuerpo puede ocurrir eventualmente, pero con una enzima, la reacción avanza a la velocidad necesaria. Pero para que podamos realizar cualquier trabajo con nuestra sierra eléctrica, necesitamos madera, que es la materia prima. La materia prima sobre la que trabajan las enzimas se llama sustrato . Si la célula no tiene sustrato, la enzima no puede hacer su trabajo.

Las enzimas se adhieren a los sustratos y los convierten en productos. Sin embargo, eventualmente, las enzimas en la célula se saturarán con sustrato, lo que significa que están trabajando tan rápido como pueden. En ese punto, no importa cuánto más sustrato agreguemos, las enzimas están en su máxima actividad. Por ejemplo, si tuviéramos una sierra y 200 tablas de madera, agregar más tablas de madera no nos permitiría aserrarlas más rápido.

Temperatura y pH

Como a las personas, a las enzimas les gusta trabajar a cierta temperatura. Si hace demasiado calor, se romperán, lo que se denomina desnaturalización . Pero, si se enfrían demasiado, esencialmente se congelarán y dejarán de funcionar por completo. Las enzimas tienen un rango de temperatura óptimo , el rango en el que funcionan mejor, dependiendo de dónde se supone que deben hacer su trabajo. Por ejemplo, las enzimas de nuestro cuerpo funcionan mejor a la temperatura corporal, o 98,6 grados Fahrenheit. Sin embargo, las bacterias que viven en fuentes termales y respiraderos hidrotermales tienen enzimas que funcionan mejor a más de 150 grados Fahrenheit.

La cantidad de ácido en una solución se llama pH . Cuanto menor es el pH, más ácido está presente. La escala de pH va de 1 a 14, siendo 1 el pH más bajo o el más ácido. Nuestros estómagos son increíblemente ácidos, con un pH cercano a 1. El rango de pH óptimo para una enzima, o el rango de pH en el que tendrá su actividad más alta, también depende del entorno en el que necesita trabajar. Nuestros estómagos albergan muchos enzimas que existen mejor en un pH bajo. A medida que comemos nuestros bocadillos, estas enzimas se ponen a trabajar para descomponer los alimentos. Sin embargo, las enzimas del intestino delgado funcionan mejor en un ambiente alcalino o con menos ácido y un pH más alto.

Cofactores y coenzimas

Al igual que los trabajadores en una oficina, las enzimas a veces necesitan un asistente para realizar el trabajo. Estos asistentes se denominan cofactores y coenzimas. Los cofactores son moléculas pequeñas, como iones metálicos, que se necesitan para la función enzimática. Por ejemplo, el zinc es necesario para el correcto funcionamiento de la anhidrasa carbónica, la enzima que ayuda a nuestra sangre a transportar dióxido de carbono a los pulmones. Las coenzimas son moléculas orgánicas que contienen carbono, como las vitaminas que encontramos en nuestros alimentos. Por ejemplo, la vitamina B12 es necesaria para una enzima llamada metionina sintasa, que es necesaria para el metabolismo de las proteínas en el cuerpo.

Inhibidores

A veces, los inhibidores pueden detener las enzimas . En un proceso llamado retroalimentación alostérica , el producto final que produce la enzima realmente detiene su funcionamiento. De esta manera, cuando se produce suficiente producto, la enzima no sigue produciendo más de algo que el cuerpo no necesita.

Muchos fármacos también actúan como inhibidores de enzimas. Los medicamentos que combaten el VIH, como el abacavir, bloquean una enzima del virus que evita que el VIH se copie dentro de las células huésped. Los medicamentos para el corazón, como los inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina (ECA), relajan los vasos sanguíneos del cuerpo. Esto disminuye la presión arterial y puede usarse para tratar enfermedades cardíacas y migrañas.

Otros inhibidores no son tan buenos para nuestro organismo. El sarín, agente de guerra química, se adhiere a la acetilcolinesterasa en la unión entre las células nerviosas y las células musculares. La acetilcolina es el sustrato de la acetilcolinesterasa. Le dice al músculo que se contraiga hasta que la acetilcolinesterasa lo rompa. Si la acetilcolina no se rompe, los músculos nunca se relajan. La respiración es un producto de la contracción del músculo del diafragma y luego la relajación para exhalar. Si nuestro músculo no se relaja, no podemos exhalar y nos asfixiamos. El sarín es un inhibidor irreversible , lo que significa que una vez que se adhiere a la enzima, la inhibe para siempre.

Resumen de la lección

Las enzimas son proteínas del cuerpo que aceleran las reacciones químicas. Las enzimas necesitan funcionar a una temperatura y un pH óptimos que depende de la ubicación en la que trabajen. También necesitan un sustrato sobre el que trabajar. La actividad enzimática aumenta con la cantidad de sustrato hasta que la enzima se satura. Algunas enzimas también necesitan cofactores como iones metálicos y coenzimas como vitaminas para funcionar. El cuerpo usa inhibidores de enzimas para regular la función de las enzimas y pueden usarse como medicamentos para tratar enfermedades.