enzimas

Capítulo 13. Enzimas (catalizadores biológicos).
En el Capítulo 4 se definió qué es una reacción química y se hizo hincapié en los conceptos
de termodinámica y cinética de las reacciones orgánicas, así como sus parámetros Entalpía,
Entropía, Energía Interna y Energía de Activación. Además se hizo referencia al ∆G
(variación de Energía libre) y su importancia como indicador de la espontaneidadtermodinámica. Concretamente, el signo (±) de ∆G nos dice si una reacción es posible en la
dirección indicada, y la magnitud de ∆G nos señala la cantidad de energía que puede ser
liberada o que debe ser administrada mientras la reacción tiene lugar bajo esas condiciones.
Sin embargo, también se hizo referencia que el ∆G no proporciona información sobre si la
reacción tendrá lugar realmente ya qué velocidad, en otras palabras el ∆G nos indica si una
reacción puede tener lugar pero no dice nada en absoluto sobre si realmente tendrá lugar. O
sea, necesitamos conocer sobre el mecanismo que se pone en juego y la velocidad de tal
reacción. Esto nos lleva al tema de este Capítulo, “catálisis enzimática”, ya que
prácticamente todas las reacciones o procesos celulares son mediados porproteínas
catalizadoras llamadas enzimas (en muy pocos casos son mediados por ácidos
ribonucleicos). Así las enzimas casi siempre significan que la reacción “tendrá lugar”. En el
Capítulo anterior además se estudió una de las cuatro macromoléculas biológicas
fundamentales para todo ser vivo como son las proteínas y sus estructuras básicas, los
aminoácidos.
Este Capítulo intenta explicarporqué, en una bacteria como Escherichia coli que se
reproduce cada 20 min., o en una célula animal o vegetal que deben responder a un estímulo
de forma instantánea, una reacción que requiera muchas horas para llevarse a cabo no les
será útil desde el punto de vista metabólico. De hecho, si bien en una célula hay
innumerables reacciones posibles entre sus moléculas, no todas serán capaces de formarproductos.
La célula cuenta con un arsenal de “sustancias” capaces de direccionar la síntesis de
productos que le son necesarios o beneficiosos por encima de aquellos poco aprovechables o
que ponen en riesgo sus funciones vitales y por ende la perpetuación de la vida. A estas
sustancias capaces de acelerar reacciones químicas en una célula se las conoce con el
nombre de enzimas. El nombre deenzima fue propuesto en 1867 por el fisiólogo alemán
Wilhelm Kühne (1837-1900) y deriva de la frase griega “en zyme”, que significa “en el
fermento”. Cada una de las centenas de reacciones que encontramos en la célula está
catalizada por una enzima específica. Estas enzimas específicas han evolucionado a través
del tiempo para optimizar los procesos bioquímicos. Actualmente se conocen más de2.000
tipos de enzimas diferentes.
Enzimas: catalizadores biológicos
¿Que entendemos por un catalizador? Es una sustancia que aumenta la velocidad de una
reacción química, disminuyendo la energía de activación, sin verse ella misma alterada tanto
en el inicio como al final de la reacción.
Como catalizadores, las enzimas actúan en muy pequeña cantidad y se recuperan al final
de cada reacciónpara recomenzar un nuevo ciclo sin modificar su estado inicial y así
funcionar indefinidamente.
Así por ejemplo, reconocemos que una reacción espontánea termodinámicamente hablando
será la combustión del papel (que está constituido por celulosa, es decir cadenas de
glucosa), dando CO2 y agua, y resulta casi una obviedad que será posible en un solo sentido.

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En cambio, en la oxidaciónde la misma glucosa por parte de células esto no es tan obvio.
En el primer paso de dicho proceso, que es llamado glucólisis (lisis de la glucosa), reacción
común en los reinos animal, vegetal y protista, la proteína hexoquinasa cataliza la siguiente
reacción:
D-Glucosa + ATP
D-Glucosa- 6P + ADP
hexoquinasa

{ecuación 1}

En este ejemplo la D-Glucosa es el sustrato sobre el que actúa...