Bioingenieria enzimatica

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Bioingeniería de las enzimas

Introducción:

En los organismos vivos, constantemente se están produciendo reacciones químicas, que le permiten obtener, a partir de nutrientes que recibe de afuera, la energía y las materias primas necesarias para construir y mantener sus propios componentes, así como para crecer, reproducirse y realizar una serie de otras funciones, muchas veces especificas decada célula. Todos estos procesos bioquímicos, tienen que ocurrir en forma muy ordenada, siguiendo caminos muy precisos, que conduzcan a la formación de aquellas moléculas químicas que el organismo necesita. Deben producirse además, con una velocidad adecuada, para formar los compuestos exactamente cuando son requeridos y en las cantidades necesarias. Todo ello es posible, debido a la presenciade proteínas especializadas, que se designan genéricamente como enzimas. Su función es acelerar y hacer posible las reacciones químicas en el interior de la célula. Es decir, actúan como catalizadores, disminuyendo el tiempo necesario, para que un compuesto químico dado (sustrato), se trasforme en otro diferente (producto).

Aparte de su elevado poder catalítico, las enzimas desarrollan su accióncon una notable especificidad, ya que sólo actúan sobre un tipo muy preciso de sustrato, para transformarlo también en un tipo muy preciso de producto. Dicho de otro modo, en una mezcla de compuestos químicos diferentes, una enzima particular es capaz de reconocer aquel sobre el cual debe actuar.

Las enzimas están compuestas por muchos aminoácidos (generalmente entre 150 a 300 aminoácidos),pero sólo una fracción de ello constituye el sitio activo, que se pone en contacto con el sustrato, para transformarlo en el correspondiente producto. Si bien es cierto que las enzimas están formadas por una cadena de aminoácidos, la molécula total no es lineal, sino que está doblada sobre sí misma, en una forma específica y siempre igual, constituyendo lo que se ha llamado la configuraciónterciaria de la proteína (proyección tridimensional). La forma en que se dobla y configura esta estructura terciaria, depende en último término de los aminoácidos que configuran esa proteína. Cada uno de los 20 aminoácidos que el organismo utiliza para sintetizar sus propias proteínas, tiene diferentes cadenas laterales que pueden atraerse o rechazarse permitiendo, así, la estabilización de la estructuraterciaria. Del mismo modo, algunos aminoácidos repelen el agua y al doblarse la proteína sobre sí misma, tienden a enclaustrarse en el centro de la molécula, donde quedan protegidos de las moléculas del solvente. Como resultado de todo esto la cadena de aminoácidos, se va doblando y contorsionando hasta formar una estructura densa, que es específica de cada proteína. En el interior de estamolécula o en su superficie, está el sitio activo de la enzima, constituido sólo por dos o tres aminoácidos.

Lo interesante es que si dibujáramos la molécula de la enzima en forma lineal, los aminoácidos que forman el sitio activo, seguramente van a estar muy distante uno de otro (por ejemplo, el aminoácido número 51 y 139 en la secuencia lineal), pero como la molécula toma una configuración plegada ycompacta, estos aminoácidos, que forman el sitio activo, quedan contiguos.

En este sitio activo entra el sustrato, quien puede interactuar en diferentes puntos de los aminoácidos del sitio activo, explicándose así la especificidad de cada enzima para cada sustrato. Al entrar en contacto, se producen reacciones de transferencia a donaciones de electrones o protones entre la enzima y el sustrato.Como consecuencia de esta interacción y contacto específico, se produce la reacción necesaria para llegar a un producto, acelerándose el proceso millones de veces y lo que es más importante, haciendo posible que suceda a la temperatura y presión del organismo. De esta manera se consigue que la reacción sea muy eficiente, sin pérdidas o formación de productos intermediarios no deseables.

El...
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