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TEMA 5. BIOCATALIZADORES: ENZIMAS, VITAMINAS Y HORMONAS

1. Biocatalizadores.
2. Enzimas.
2.1 Concepto, propiedades y composición química.
2.2 Mecanismo de acción de las enzimas.
2.3 Especificidad de las enzimas.
2.4 Cinética enzimática.
2.5 Factores que influyen en la actividad enzimática.
2.6 Inhibición de la actividad enzimática.
2.7 Enzimas alostéricas.
2.8 Nomenclatura yclasificación de las enzimas.
3. Vitaminas.
3.1 Nomenclatura de las vitaminas.
3.2 Clasificación de las vitaminas.
4. Hormonas.


1. BIOCATALIZADORES.

En toda reacción química se produce la transformación de unas sustancias iniciales, denominadas reactivos o sustratos, en otras sustancias finales llamadas productos. Para ello es necesario que las sustancias que van a reaccionar reciban unadeterminada cantidad de energía (generalmente en forma de calor) que las active, por eso se denomina "energía de activación". Esta se emplea en debilitar los enlaces de los reactivos y así favorecer su rotura.

Por eso cuando las reacciones químicas se llevan a cabo en el laboratorio hay que aumentar la temperatura, dar descargas eléctricas o bien utilizar un catalizador, es decir, una sustancia quehaga disminuir la energía de activación, ya que se asocia temporalmente con las moléculas de los reactivos, debilitando los enlaces químicos existentes, y facilitando la formación de otro nuevos.







En los seres vivos, un aumento de temperatura o una descarga eléctrica puede provocar la muerte, por lo que se opta por la otra posibilidad, es decir, la presencia de biocatalizadores ocatalizadores biológicos.

Los biocatalizadores son sustancias capaces de aumentar la velocidad de una reacción, al disminuir la energía de activación. Además no se gastan durante la reacción y por lo tanto se necesitan en cantidades muy pequeñas.
Existen cuatro tipos de biocatalizadores:
- Oligoelementos: Fe, Cu, Zn, Mn, I, F, ...
- Enzimas.
- Vitaminas.
- Hormonas.


2. ENZIMAS.

2.1CONCEPTO, PROPIEDADES Y COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LAS ENZIMAS.

Las enzimas son proteínas* globulares (por tanto solubles en agua) que actúan como biocatalizadores de las reacciones biológicas.

Las enzimas cumplen las dos características de todos los catalizadores:
• Son sustancias que aceleran las reacciones.
• No se consumen durante las mismas, es decir, al terminar la reacción, la enzimaqueda libre y puede volver a ser utilizada.

Además, a diferencia de los catalizadores no biológicos, las enzimas presentan una gran especifidad.

Atendiendo a su composición, se pueden distinguir dos tipos de enzimas:
- Enzimas exclusivamente proteicas. Es decir, formadas sólo por aminoácidos. Pueden estar constituidas por una o más cadenas polipeptídicas.
- Holoenzimas. Enzimas formadas poruna parte proteica, llamada apoenzima, y una parte no proteica, denominada cofactor.
El cofactor puede ser:

- Un catión metálico: Fe, Cu, Mg, Zn, ...
- Una molécula orgánica compleja, que recibe el nombre de coenzima. La mayoría de los coenzimas se unen débilmente a la enzima, pero otros se unen estrechamente, mediante enlaces covalentes, en este caso, el coenzima recibe el nombre de grupoprostético.
La naturaleza de los coenzimas es muy variada. Los principales son:

- Los adenosín-fosfatos: AMP, ADP, ATP.
- Los piridín- nucleótidos: NAD y NADP.
- Los flavín-nucleótidos: FMN y FAD.
- El coenzima A.

Muchas vitaminas son coenzimas o parte de coenzimas.



*Hace algunos años se descubrió la actividad enzimática de ciertas moléculas de ARN, a las que se ha denominadoribozimas (ejemplo ARN L19).


2.2 MECANISMO DE ACCIÓN DE LAS ENZIMAS.

En todas las reacciones enzimáticas el sustrato (S) es convertido en producto (P).

Para ello, en primer lugar, el sustrato se une a la enzima (E), formándose el complejo enzima-sustrato (ES). El resultado de esta unión es que el sustrato se transforma en otra molécula llamada producto, que se separa de la enzima, la...