Bioquimica

ENZIMAS:

Mecanismo, estructura y regulación

Uno de los tributos más sobresalientes de los enzimas es de su especificidad de actuación, de suerte que tan solo ciertos sustratos experimentan su acción y únicamente tiene lugar un tipo de reacción sin que se produzcan reacciones laterales o subproductos. Él químico orgánico se considera afortunado si al efectuar una reacción en el laboratorio,logra tener un rendimiento del 90%. Sin embargo, si el rendimiento de cada producto a lo largo de una secuencia metabólica de diez etapas fuese solamente de un 90%, significaría que en el producto final solo se habría recuperado un tercio del producto inicial. Se percibe claramente que si no fuese por la especificidad de los enzimas, las células quedarían rápidamente inmersas en un conjunto dereacciones laterales y productos secundarios.

Otro importante atributo de los enzimas es su enorme poder catalítico. Aunque los enzimas son proteínas y por lo tanto moléculas relativamente frágiles desarrollan sus extraordinarios reflejos catalíticos en disoluciones acuosas diluidas, a pH biológico y a temperatura moderada, en agudo contraste con las condiciones más bien extremas que confrecuencia necesitan en el laboratorio para acelerar las reacciones químicas.

En este capítulo estudiaremos no solo la especificidad y el mecanismo de acción de los enzimas, sino también las propiedades y estructura de diferentes clases de enzimas reguladores, los cuales actúan como ajustadores de los sistemas multienzimaticos en las células y como elementos en la integración de las rutas metabólicas.Especificidad de sustrato de los enzimas

Uno de los primeros estudios importantes sobre la especificidad de los enzimas fue el efectuado por Emil Fischer, quien descubrió que los enzimas que eran capaces de hidrolizar glucósidos podían distinguir entre formas estereoisomeras de estos. Esta observación le condijo, en 1894, a enunciar el principio de que la molécula del sustrato se adapta alcentro activo del enzima del mismo modo que lo haría una llave y una cerradura, es decir, que tienen una relación complementaria.

Aunque los enzimas, en comparación con los catalizadores manufacturados son muy específicos, su grado de especificidad puede en general ser muy variado. Algunos poseen una especificidad casi absoluta respecto a un sustrato determinado, y no atacara a moléculas aunqueestén muy relacionadas, mientras que otros enzimas atacan toda una clase de moléculas con un común denominador estructural, aunque lo hagan a velocidades diferentes. La aspartato-amoniaco-liasa, designada corrientemente como aspartasa, constituye un ejemplo de enzimas con una especificidad de sustrato casi absoluta. Posee además una estereoespecificidad estricta; así, no es capaz de desaminar alD-aspartato ni adicionar amoniaco al maleato, el isómero geométrico del fumarato. En realidad, lo que es especialmente destacable es la estereoespecificidad de muchos enzimas ya que los catalizadores manufacturados son, en general, incapaces de seleccionar una de las dos formas de un par de estereoisomeros. Otros enzimas estereoespecificos son la lactato-deshidrogenasa que es específica para elestereoisomero de configuración D de diversos aminoácidos. Algunos enzimas, tales como la aconitasa son incluso capaces de distinguir entre dos sustituyentes idénticos situados en un átomo de carbono no asimétrico.

En el otro extremo del espectro se encuentran los enzimas con especificidad relativamente amplia, que son capaces de actuar sobre un cierto número de diferentes sustratos de estructurarelacionada, aunque lo hagan con velocidades ampliamente diferenciadas. Se encuentra en este grupo la fosfatasa alcalina, que hidroliza a muchos esteres diferentes del asido fosfórico, la carboxiesterasa, que cataliza la hidrólisis del enlace peptidico C-terminal de los péptidos cualquiera que sea la longitud de la cadena o la identidad del resto aminoácido C-terminal.

Los estudios de...