¿Alguna vez te has preguntado cómo llevan a cabo las células una gran diversidad de reacciones biológicas con gran especificidad y rapidez? Ilustremos esto con un ejemplo, el tiempo de vida media de la reacción de hidrólisis del ADN es de 130 mil años, mientras que la bacteria Staphylococcus aureus hidroliza al ADN en unas cuantas milésimas de segundo. ¿Cómo lo hace tan rápido? La respuesta a esta pregunta es que S. aureus cataliza la hidrólisis del ADN empleando una enzima llamada nucleasa.
Esta respuesta nos lleva a dos nuevas preguntas: ¿Qué es la catálisis? y ¿Qué es una enzima? Primero, definamos catálisis. Este término se refiere a la aceleración de reacciones químicas empleando materiales que aumentan la velocidad a la que reaccionan los compuestos. El material que favorece la reacción en un proceso de catálisis se llama catalizador.
Un catalizador no se consume en la reacción, es decir, queda intacto al final de la reacción y su papel consiste en “ayudar” a los reactivos a reaccionar entre ellos. Actualmente, se conocen tres tipos diferentes: enzimas, metales y organocatálisis asimétrica (GANÓ EL PREMIO NOBEL DE QUÍMICA 2021). En esta ocasión solo hablaremos de las maravillosas enzimas.
Bien, las enzimas son proteínas catalizadoras de reacciones químicas. Como ya hablamos de las proteínas (abajo queda la liga para el artículo si no lo has leído) no entraremos en detalles, solo aclaremos lo anterior: las enzimas son proteínas que llevan a cabo reacciones químicas de manera muy rápida en comparación con la velocidad a la que se llevarían en las condiciones del interior de una célula o, bien, se requerirían condiciones muy diferentes para producirse (calentamiento o presión). Quiero agregar algo sorprendente de la actividad enzimática: ayudan a aumentar la velocidad de una reacción hasta 1017 veces más que en condiciones normales.
Las enzimas se nombran de la siguiente manera: (reacción catalizada o alguna variación) + la terminación asa. Por ejemplo: sintetasa (sintetiza algo), proteasa (rompe proteínas). De esta manera, es muy fácil asociar su nombre a su función.
En su estructura, las enzimas tienen uno o más sitios llamados sitio catalítico o sitio activo, en el cual acercan a los reactivos entre sí y favorecen la reacción. La forma en la que llevan a cabo la reacción se denomina mecanismo de acción, por ahora no nos adentraremos a describir con exactitud el mecanismo de acción de las enzimas ya que son variados (dependen del tipo de enzima y de los reactivos) y, algunas veces, son poco conocidos. Sin embargo, la actividad de las enzimas puede ser interferida por otras moléculas, por ejemplo, muchos fármacos interfieren con la actividad de algunas enzimas (tal como el ritonavir inhibe la actividad de la proteasa del virus de VIH, Figura 1).
Crédito: Protein Data Bank (PDB: 4EYR).
Ya para concluir, te hablaré de mi enzima favorita: luciferasa. Esta enzima cataliza la oxidación de un compuesto llamado luciferina a oxiluciferina, este último compuesto produce el brillo de las luciérnagas. Gracias a esta reacción bioluminiscente, la luciferasa es una enzima muy utilizada en ensayos de laboratorio como la identificación de productos de reacción química o actividad enzimática.
Como pudiste notar en este breve artículo, las enzimas tienen un gran valor en la eficiencia de las reacciones celulares, pueden tener aplicación en procesos industriales y también tienen un gran impacto en la salud.
¿Quieres saber más?
Nelson, D. L.; Cox, M. M., “Lehninger Principios de Bioquímica”, Ediciones Omega, 5ª edición, 2009, España.
https://labiozona.com/se-comen-las-proteinas
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22380
https://www.rcsb.org/structure/4EYR
