Las enzimas son proteínas globulares que ayudan a que se lleven a cabo todos los procesos celulares. Como todos los catalizadores, no pueden revertir la reacción, pero sirven para acelerarla.
Localización de enzimas en la célula
Dentro de la célula, las enzimas individuales suelen estar contenidas y actúan en orgánulos estrictamente definidos. La localización de las enzimas está directamente relacionada con la función que suele realizar esta parte de la célula.
Casi todas las enzimas de la glucólisis se encuentran en el citoplasma. Las enzimas del ciclo del ácido tricarboxílico se encuentran en la matriz mitocondrial. Las sustancias activas de la hidrólisis están contenidas en los lisosomas.
Los tejidos y órganos individuales de animales y plantas difieren no solo en el conjunto de enzimas, sino también en su actividad. Esta característica de los tejidos se utiliza en la clínica en el diagnóstico de ciertas enfermedades.
También hay características relacionadas con la edad en la actividad y el conjunto de enzimas en los tejidos. Son más claramente visibles durante el desarrollo embrionario durante la diferenciación de tejidos.
Nomenclatura de enzimas
Hay varios sistemas de nombres, cada uno de los cuales tiene en cuenta las propiedades de las enzimas en diferente medida.
- Trivial. Los nombres de las sustancias se dan aleatoriamente. Por ejemplo, pepsina (pepsis - "digestión", griego) y tripsina (tripsis - "delgado", griego)
- Racional. El nombre de la enzima consiste en el sustrato y la terminación "-asa". Por ejemplo, la amilasa acelera la hidrólisis del almidón (amylo - "almidón", griego).
- Moscú. Fue adoptado en 1961 por la Comisión Internacional de Nomenclatura de Enzimas en el 5º Congreso Internacional de Bioquímica. El nombre de la sustancia se compone del sustrato y la reacción que es catalizada (acelerada) por la enzima. Si la función de las enzimas es transferir un grupo de átomos de una molécula (sustrato) a otra (aceptor), el nombre del catalizador incluye el nombre químico del aceptor. Por ejemplo, en la reacción de transferir un grupo amino de la alanina al ácido 2-hidroxiglutárico, está involucrada la enzima alanina: 2-oxoglutarato aminotransferasa. El nombre refleja:
- sustrato - alanina;
- aceptor - ácido 2-oxoglutárico;
- un grupo amino se transfiere en la reacción.
La Comisión Internacional ha compilado una lista de todas las enzimas conocidas, que se actualiza constantemente. Esto se debe al descubrimiento de nuevas sustancias.
Clasificación de enzimas
Hay dos formas de dividir las enzimas en grupos. El primero ofrece dos clases de estas sustancias:
- simple: consiste solo en proteína;
- complejo: contiene una parte proteica (apoenzima) y una parte no proteica denominada coenzima.
En la parte no proteicala enzima compleja puede incluir vitaminas. La interacción con otras sustancias se produce a través del centro activo. Toda la molécula de la enzima no participa en el proceso.
Las propiedades de las enzimas, al igual que otras proteínas, están determinadas por su estructura. Dependiendo de ello, los catalizadores aceleran solo sus reacciones.
El segundo método de clasificación divide las sustancias según la función de las enzimas. El resultado son seis clases:
- oxidorreductasa;
- transferasas;
- hidrolasas;
- isomerasa;
- liases;
- ligases.
Estos son grupos generalmente aceptados, difieren no solo en los tipos de reacciones que regulan las enzimas en ellos. Las sustancias de diferentes grupos tienen estructuras diferentes. Y las funciones de las enzimas en una célula, por lo tanto, no pueden ser las mismas.
Oxidorreductasas - redox
La función principal de las enzimas del primer grupo es la aceleración de las reacciones redox. Un rasgo característico: la capacidad de formar cadenas de enzimas oxidativas en las que se transfieren electrones o átomos de hidrógeno desde el primer sustrato hasta el aceptor final. Estas sustancias se separan según el principio de trabajo o el lugar de trabajo en la reacción.
- Las deshidrogenasas aeróbicas (oxidasas) aceleran la transferencia de electrones o protones directamente a los átomos de oxígeno. Los anaeróbicos realizan las mismas acciones, pero en reacciones que transcurren sin la transferencia de electrones o átomos de hidrógeno a átomos de oxígeno.
- Principallas deshidrogenasas catalizan el proceso de eliminación de átomos de hidrógeno de la sustancia oxidada (sustrato primario). Secundario: acelera la eliminación de átomos de hidrógeno del sustrato secundario, se obtuvieron utilizando deshidrogenasa primaria.
Otra característica: al ser catalizadores de dos componentes con un conjunto muy limitado de coenzimas (grupos activos), pueden acelerar una amplia variedad de reacciones redox. Esto se consigue mediante un gran número de opciones: una misma coenzima puede unirse a distintas apoenzimas. En cada caso se obtiene una oxidorreductasa especial con propiedades propias.
Hay otra función de las enzimas de este grupo, que no se puede ignorar: aceleran el curso de los procesos químicos asociados con la liberación de energía. Estas reacciones se denominan exotérmicas.
Transferasas - transportistas
Estas enzimas cumplen la función de acelerar las reacciones de transferencia de residuos moleculares y grupos funcionales. Por ejemplo, fosfofructocinasa.
Se distinguen ocho grupos de catalizadores según el grupo transferido. Veamos algunos de ellos.
- Fosfotransferasas: ayudan a transferir residuos de ácido fosfórico. Se dividen en subclases según el destino (alcohol, carboxilo y otros).
- Aminotransferasas: aceleran las reacciones de transaminación de aminoácidos.
- Glicosiltransferasas: transfieren residuos de glucosilo de moléculas de éster de fósforo a moléculas de monosacáridos y polisacáridos. Proporcionar reaccionesdegradación y síntesis de oligosacáridos o polisacáridos en plantas y animales. Por ejemplo, participan en la descomposición de la sacarosa.
- Las aciltransferasas transfieren residuos de ácido carboxílico a aminas, alcoholes y aminoácidos. La acil-coenzima-A es una fuente universal de grupos acilo. Se puede considerar como un grupo activo de aciltransferasas. El acilo del ácido acético es el más comúnmente tolerado.
Hidrolasas - divididas con agua
En este grupo, las enzimas actúan como catalizadores de las reacciones de desdoblamiento (menos frecuente síntesis) de compuestos orgánicos, en las que interviene el agua. Las sustancias de este grupo están contenidas en las células y en el jugo digestivo. Las moléculas de catalizadores en el tracto gastrointestinal constan de un componente.
La ubicación de estas enzimas son los lisosomas. Realizan las funciones protectoras de las enzimas en la célula: descomponen las sustancias extrañas que han atravesado la membrana. También destruyen aquellas sustancias que la célula ya no necesita, por lo que los lisosomas fueron apodados ordenanzas.
Su otro "apodo" es suicidios celulares, ya que son la herramienta principal para la autólisis celular. Si ocurre una infección, comienzan los procesos inflamatorios, la membrana del lisosoma se vuelve permeable y las hidrolasas ingresan al citoplasma, destruyendo todo a su paso y destruyendo la célula.
Separe varios tipos de catalizadores de este grupo:
- esterasas - responsables de la hidrólisis de los ésteres de alcohol;
- glucosidasas - aceleran la hidrólisis de los glucósidos, dependiendo dequé isómero actúan, secretan α- o β-glicosidasas;
- las hidrolasas peptídicas son responsables de la hidrólisis de los enlaces peptídicos en las proteínas y, bajo ciertas condiciones, de su síntesis, pero este método de síntesis de proteínas no se usa en una célula viva;
- amidasas: responsables de la hidrólisis de las amidas ácidas, por ejemplo, la ureasa cataliza la descomposición de la urea en amoníaco y agua.
Isomerasas - transformación de la molécula
Estas sustancias aceleran los cambios dentro de una sola molécula. Pueden ser geométricos o estructurales. Esto puede suceder de muchas maneras:
- transferencia de átomos de hidrógeno;
- moviendo el grupo fosfato;
- cambiar la disposición de los grupos atómicos en el espacio;
- moviendo el doble enlace.
La isomerización puede ser de ácidos orgánicos, carbohidratos o aminoácidos. Las isomerasas pueden convertir los aldehídos en cetonas y, a la inversa, reorganizar la forma cis a la forma trans y viceversa. Para comprender mejor qué función realizan las enzimas de este grupo, es necesario conocer las diferencias en los isómeros.
Liases corta lazos
Estas enzimas aceleran la descomposición no hidrolítica de los compuestos orgánicos mediante enlaces:
- carbono-carbono;
- fósforo-oxígeno;
- carbono-azufre;
- carbono-nitrógeno;
- carbono-oxígeno.
En este caso, se liberan productos tan simples como dióxido de carbono, agua, amoníaco y se cierran los dobles enlaces. Pocas de estas reacciones pueden ir en la dirección opuesta, las enzimas correspondientes en el lugar apropiadobajo estas condiciones catalizan los procesos no solo de descomposición, sino también de síntesis.
Los enlaces se clasifican según el tipo de vínculo que rompen. Son enzimas complejas.
Entrecruzamientos de ligasa
La función principal de las enzimas de este grupo es la aceleración de las reacciones de síntesis. Su característica es la conjugación de la creación con la descomposición de sustancias que pueden proporcionar energía para la implementación del proceso biosintético. Hay seis subclases según el tipo de conexión formada. Cinco de ellos son idénticos a los subgrupos de liasa, y el sexto es responsable de crear el enlace nitrógeno-metal.
Algunas ligasas participan en procesos celulares especialmente importantes. Por ejemplo, la ADN ligasa participa en la replicación del ácido desoxirribonucleico. Reticula roturas de una sola hebra, creando nuevos enlaces fosfodiéster. Es ella quien conecta los fragmentos de Okazaki.
La misma enzima se usa activamente en la ingeniería genética. Permite a los científicos unir moléculas de ADN a partir de las piezas que necesitan, creando cadenas únicas de ácido desoxirribonucleico. En ellos se puede poner cualquier información, creando así una fábrica para la producción de las proteínas necesarias. Por ejemplo, se puede coser en el ADN de una bacteria una pieza que se encarga de la síntesis de insulina. Y cuando la célula traduzca sus propias proteínas, al mismo tiempo producirá una sustancia útil necesaria para fines médicos. Todo lo que queda es limpiarlo y ayudará a muchas personas enfermas.
El enorme papel de las enzimas en el cuerpo
Puedenaumentar la velocidad de reacción en más de diez veces. Es simplemente necesario para el funcionamiento normal de la célula. Y las enzimas están involucradas en cada reacción. Por lo tanto, las funciones de las enzimas en el cuerpo son diversas, como todos los procesos en curso. Y el fallo de estos catalizadores tiene graves consecuencias.
Las enzimas se utilizan mucho en la alimentación, la industria ligera y la medicina: se utilizan para fabricar quesos, embutidos, conservas y forman parte de los detergentes en polvo. También se utilizan en la fabricación de materiales fotográficos.
