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  TÉRMINO DEL GLOSARIO correspondiente a:  E
Enzima:
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Fecha de incorporación al glosario: 8-12-2007 Fecha de la última modificación: 8-12-2007
En la animación se muestra la estructura tridimensional de la glucosa 6 fosfato deshidrogenasa.
Definición: Una enzima es una proteína que actúa como catalizador de una reacción química acelerándola. Las enzimas son protagonistas fundamentales en los procesos del metabolismo celular. Las enzimas unen su sustrato en el centro reactivo o catalítico, que suele estar protegido del agua para evitar interacciones no deseadas. En el centro reactivo la disposición espacial y los tipos de cadenas laterales de aminoácidos son fundamentales para orientar correctamente el sustrato y poder interaccionar de la forma deseada para llevar a cabo la catálisis de la reacción. Las enzimas son muy selectivas en relación a los sustratos que modifican. Las enzimas suelen ser mucho más grandes que sus sustratos y en muchas ocasiones requieren de la participación de otras moléculas más pequeñas no polipeptídicas como las coenzimas (biotina, NADH entre otros) o los iones metálicos llamados cofactores.

El hecho de que una reacción química sea termodinámicamente favorable depende de la diferencia de energía libre que haya entre los sustratos y los productos. Si esta diferencia es negativa, la reacción es espontánea. Aunque una reacción sea espontánea no significa que la velocidad de la reacción sea elevada, existiendo reacciones espontáneas que tardan segundos y otras que tardan horas. En las reacciones químicas sencillas la transformación de un sustrato en un producto suele pasar por un estado intermedio llamado estado de transición. Este estado de transición es muy inestable y suele necesitar aporte de energía. La velocidad de una reacción química depende de esta energía de activación. Para que se produzca una reacción química, sin intervención de enzimas, es necesario que los reactivos entren en contacto, para lo que es necesaria una concentración suficiente, y que el choque de moléculas tenga energía para superar la barrera de activación. Este es el motivo por el que la temperatura influye en el equilibrio químico. La enzima acelera la reacción química disminuyendo la energía de activación. La enzima lleva a cabo esta disminución de la barrera energética interaccionando con los elementos que participan en la reacción química estabilizándolos en el centro reactivo. Así, aumenta enormemente la probabilidad de que se produzca la reacción química ya que concentra y pone en contacto los elementos necesarios para la reacción.

La regulación del metabolismo celular se lleva a cabo regulando la actividad enzimática. Existen varias formas de regular la actividad de una enzima que no son excluyentes entre sí. Se puede regular su concentración, modificar su conformación con ligandos activadores o inhibidores, modificar su localización celular o introducir modificaciones covalentes como metilación o fosforilación que incluso pueden llegar a alterar la enzima de forma irreversible. No todas las enzimas tienen la misma importancia en la regulación de una ruta. Suele ser especialmente clave la regulación de las enzimas que catalizan reacciones poco favorables con energía de activación elevada. En muchos casos las reacciones termodinámicamente desfavorables se acoplan a reacciones espontáneas favorables que les aportan energía. Éste es el caso de la hidrólisis del ATP (reacción favorable) asociada a los procesos de biosíntesis.

El nombre de las enzimas refleja la especificidad de su función. Las enzimas suelen nombrarse con el nombre del sustrato seguido de la actividad enzimática más el sufijo “asa”. Hay seis tipos de enzimas fundamentales en el metabolismo celular:
  • Oxidorreductasas: Catalizan reacciones redox con ganancia o pérdida de electrones. Aquí se agrupan deshidrogenasas y las oxidasas entre otras.
  • Transferasas: Transfieren grupos funcionales. Las quinasas que transfieren grupos fosfatos al sustrato y son fundamentales en metabolismo y señalización intracelular están incluidas en este grupo.
  • Hidrolasas: Rompen enlaces introduciendo grupos -H y –OH.
  • Liasas: Pueden añadir grupos funcionales a dobles enlaces, formar nuevos dobles enlaces o participar en la formación de estructuras cíclicas
  • Isomerasas: Convierten unos isómeros en otros. Un ejemplo es la TPI o triosa fosfato isomerasa.
  • Ligasas o sintasas: Forman enlaces aprovechando la energía de ruptura del ATP como por ejemplo las polimerasas.
Es frecuente que las enzimas que participan en una misma ruta metabólica se encuentren asociadas formando un complejo que permite la canalización de los sustratos y el incremento de la velocidad de la ruta.

En algunas reacciones enzimáticas participan coenzimas que permiten que durante la reacción la enzima no sufra modificaciones químicas que le impidan repetir el proceso. La actividad enzimática se restaura con sólo reemplazar la coenzima y el complejo enzimático queda listo para catalizar una nueva reacción.

Además de las enzimas de naturaleza puramente proteica existen moléculas no proteicas capaces de catalizar reacciones como las ribozimas, formadas por moléculas de ARN.