Enzimas
¿Alguna vez se preguntó cómo se digieren las comidas que come o cómo se cura ese corte de papel? Parte de la respuesta se encuentra en las enzimas. Las enzimas son proteínas que catalizan (aceleran) reacciones químicas. Ayudan a digerir la comida y a curar heridas. Desempeñan un papel importante en la respiración, la producción de proteínas y la replicación del ADN. Las enzimas funcionan uniéndose a moléculas llamadas sustratos para crear productos. La célula utiliza estos productos de diversas formas, incluso como sustratos en otras reacciones.
Un automóvil lo ayuda a ir de un lugar a otro más rápido que caminar. Ahora, imagina un coche en la carretera con un mono al volante; las consecuencias no son buenas. Lo mismo ocurre con las enzimas cuando no están reguladas. Dado que las enzimas son importantes para acelerar las reacciones y desempeñan un papel importante en la función celular, es esencial regular su actividad.
Regulación genética
La célula tiene varios mecanismos para regular la actividad enzimática. Un mecanismo es la regulación genética. Así como la cantidad de automóviles producidos controla cuántos hay en las carreteras, la célula puede regular las enzimas controlando su producción. Si hay una parada repentina de la producción de Jeep por parte de los fabricantes, la cantidad de Jeeps que se compran y usan disminuirá. Las células pueden dirigirse a enzimas específicas de forma similar mediante la inducción (aumento de la producción) o la represión (detención de la producción) del gen que produce esa enzima.
Compartimentación
Un segundo mecanismo regulador es la compartimentación . Tiene una guantera en su automóvil que usa para guardar varios artículos. También puede tener otros compartimentos para guardar música, equipo, gafas de sol, etc. Las celdas tienen sus propios compartimentos separados por membranas que restringen el movimiento de los componentes celulares. Las enzimas están reguladas por esas membranas.
Por ejemplo, los lisosomas son orgánulos unidos a la membrana que ayudan a descomponer el material celular. Las enzimas dentro de los lisosomas están unidas por la membrana para permanecer dentro del lisosoma. No pueden salir y solo pueden funcionar dentro del lisosoma.
Concentración de sustrato
La concentración de sustrato es otra forma en que se regulan las enzimas. Su automóvil no irá a ninguna parte sin gasolina. Las enzimas no podrán hacer su trabajo sin sustratos. Al controlar la cantidad de sustratos disponibles, una célula puede regular eficazmente la actividad enzimática.
Una cuarta forma en que se pueden regular las enzimas es mediante la degradación . Si desmonta un automóvil, ya no funcionará. La degradación es la descomposición de una molécula. Las células tienen mecanismos que pueden descomponer (degradar) enzimas o sustratos. Al degradarlos, las células pueden regular la actividad enzimática.
Alteración de factores ambientales
Otro mecanismo de regulación más es la alteración de factores ambientales. Así como las carreteras heladas, las condiciones de niebla o los cielos despejados cambiarán las condiciones de conducción, las enzimas tienen ciertos entornos donde funcionan mejor. Las enzimas tienen rangos particulares de temperatura y pH (niveles de iones de hidrógeno que determinan la acidez) que controlan su actividad. Alterar la temperatura o el nivel de pH alterará la función de la enzima.
Las enzimas también tienen formas inactivas llamadas zimógenos (proenzimas). Los conductores potenciales deben tener una licencia antes de poder conducir un automóvil legalmente. Los zimógenos requieren una modificación química para activarse. A menudo, esta modificación la realizan otras enzimas; piense en cómo alguien tiene que enseñarle a conducir. Una vez modificada, la enzima está activa.
El control de la producción y la modificación química de los zimógenos es otra forma en que las células regulan la actividad enzimática. Por último, la activación o inhibición de la propia enzima es otro mecanismo de regulación enzimática.
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Modificación covalente
Hay muchos tipos de activación o inhibición enzimática. Un tipo ya discutido es la regulación genética. Un segundo tipo, la modificación covalente , implica la ruptura y formación de enlaces covalentes (intercambio de electrones entre moléculas). En la modificación covalente, un grupo molecular, como un fosfato, se agrega o quita covalentemente de una enzima. Puede detenerse para dejar a un amigo o puede que no se vaya en un viaje largo hasta que su amigo esté listo para partir. La suma o resta de su amigo controla si su automóvil se detiene o se detiene. La adición o sustracción del grupo molecular puede activar o inhibir una enzima.
Regulación alostérica
La regulación alostérica es un tercer tipo de regulación enzimática. Las enzimas tienen un sitio particular donde se unen a su sustrato llamado sitio activo. También suelen tener un sitio diferente donde se pueden unir otras moléculas. Este otro sitio se llama sitio alostérico. Las moléculas se unen principalmente de forma no covalente al sitio alostérico. Las moléculas de unión controlan si una enzima se activa o inhibe. Pueden cambiar la forma del sitio activo para que los sustratos no se unan, o pueden hacer que el sitio activo sea más atractivo para los sustratos.
Un mecanismo de regulación alostérica es la retroalimentación. Siempre es bueno saber que pasó su examen de manejo. También es bueno saber qué hiciste mal si fallaste. Los productos a menudo darán una retroalimentación enzimática. Pueden unirse a la enzima que ayudó a formarlo para inhibirlo (inhibición por retroalimentación) o activarlo (retroalimentación positiva).
Inhibición
Un último tipo de regulación enzimática es estrictamente la inhibición. La inhibición puede ser reversible o irreversible. Hay tres tipos principales de inhibición: competitiva, no competitiva y no competitiva.
En la inhibición competitiva , las moléculas compiten con el sustrato para unirse a la enzima. Si pone agua en su automóvil en lugar de gasolina, probablemente no vaya a ninguna parte pronto. Con la inhibición no competitiva , un inhibidor se une a un sitio diferente al sitio activo y previene la actividad enzimática. Si la policía pone un maletero en tu auto, no irá a ninguna parte. Finalmente, en la inhibición no competitiva, un inhibidor se une a una enzima después de que ya está adherida al sustrato y evita la formación de producto. Si está conduciendo su automóvil y se pincha una llanta, no podrá llegar a su destino.
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Resumen de la lección
Las enzimas son proteínas que catalizan reacciones químicas al unir sustratos y convertirlos en productos. El control genético, la compartimentación , la regulación de la concentración de sustrato , la degradación , la alteración de factores ambientales como el pH y el procesamiento de cimógenos son todos mecanismos que se pueden utilizar para regular la actividad enzimática ( inducción y represión ). La regulación alostérica, la modificación genética y covalente y la inhibición enzimática son todos tipos de regulación enzimática. Las enzimas se pueden inhibir de tres formas: inhibición competitiva , inhibición no competitiva oinhibición no competitiva .
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