Els Enzims: Biocatalitzadors i el seu Funcionament
Els enzims i la catàlisi biològica
Enzims: Són molècules orgàniques o biomolècules molt estables. Moltes reaccions químiques que es donen en els éssers vius són exergòniques (es desprèn energia); això es dóna perquè l'energia interna de les substàncies que reaccionen és més gran que la del producte. Les reaccions no són totes espontànies, hem de donar energia per debilitar els enllaços.
Conceptes fonamentals
- Energia d'activació: És l'energia necessària per arribar a l'estat de transició.
- Catalitzador: Substància que accelera la velocitat de les reaccions i es manté inalterable. Dins dels biocatalitzadors trobem els enzims, les vitamines, els oligoelements i les hormones, que actuen per rebaixar l'energia d'activació.
Característiques dels enzims
Gràcies als enzims, les reaccions es donen més de pressa però s'obté la mateixa quantitat de producte. No es consumeixen durant la reacció i són molt específics (només actuen per a alguns substrats). També tenen un centre actiu i un pes molecular elevat.
Tipus d'enzims segons la seva naturalesa
- Proteïnes globulars: Solubles en aigua (la gran majoria).
- Ribozims: Molècules d'ARN que actuen per catalitzar altres ARN.
Estructura dels enzims
Segons la seva estructura, es classifiquen en:
- Estrictament proteics: Formats per una o diverses cadenes polipeptídiques.
- Holoenzims: Formats per una part proteica anomenada apoenzim i un cofactor (part no proteica).
Els cofactors poden ser:
- Inorgànics: Com els ions Zn o Mn.
- Orgànics (coenzims): Si el cofactor està unit a l'apoenzim per un enllaç covalent.
Els coenzims
Coenzims: És un cofactor orgànic que s'uneix a un apoenzim amb enllaços febles durant el procés catalític. Tenen un baix pes molecular i no són responsables del reconeixement del substrat, però sí del tipus de reacció. No són específics (n'hi ha que es poden unir a més de 100 apoenzims diferents).
Característiques: Si es modifica durant la reacció, la unió apoenzim-coenzim és temporal. No són específics dels apoenzims. Químicament poden ser: vitamines (grup B), nucleòtids (ATP, etc.) o una unió de vitamines i nucleòtids.
Altres classificacions enzimàtiques
- Proenzims: Alguns enzims no són actius fins que hi actuen altres enzims o ions.
- Isoenzims: Enzims que es presenten en formes moleculars diferents.
El centre actiu i l'especificitat
Centre actiu: Cavitat asimètrica on es fixa l'enzim amb el substrat i que determina l'especificitat de l'enzim.
Tipus d'especificitat enzimàtica
- Absoluta: L'enzim actua només per a un sol substrat.
- Del grup: L'enzim actua per a un grup determinat de substrats.
- De classe: L'enzim actua sobre un tipus d'enllaç, no sobre el substrat sencer.
Cinètica enzimàtica
Quan la temperatura augmenta, la mobilitat també ho fa (augmentant la velocitat), però a partir de 40 °C es produeix la desnaturalització. Pel que fa al pH, existeixen valors límits; fora del rang funcional, l'enzim queda desnaturalitzat.
Inhibidors i enzims al·lostèrics
Inhibidors: Substàncies que disminueixen l'activitat d'un enzim o impedeixen completament la seva actuació. Pot ser una inhibició reversible (quan s'inutilitza el centre actiu).
Enzims al·lostèrics: No s'adiuen al model de Michaelis-Menten (MM). Són enzims reguladors i proteïnes amb estructura quaternària. A part del centre actiu, aquests enzims tenen un altre centre anomenat al·lostèric.