6.2: Enzima
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El modelo de bloqueo y llave de enzimas dice que las enzimas se unen a moléculas específicas y llevan a cabo reacciones en esas moléculas. La enzima reconoce la forma de su sustrato y es capaz de sostenerlo en posición en lo que se llama el sitio activo. El sitio activo es la parte de la enzima que se une al sustrato y lleva a cabo la reacción.
La especificidad enzimática significa que la enzima solo se une a ciertas moléculas que tienen la forma correcta. Dejará en paz a otras moléculas.
Una vez que la molécula está unida, la enzima lleva a cabo algún cambio en la molécula. Podría agregar nuevas piezas a la molécula o bien quitarle piezas. Después de que lleve a cabo su trabajo sobre el sustrato, se liberarán los productos. Luego, la enzima se regenera en su forma original y está lista para unirse a otro sustrato.
Una enzima es un ejemplo de un catalizador. Proporciona una vía alternativa para una reacción. Le da al sustrato las herramientas para que sufra una reacción que de otra manera no sería posible. Como resultado, la reacción ocurre mucho más rápidamente en presencia de la enzima. Sin embargo, una de las características clave de un catalizador es que permanece inalterado al final de la reacción (o, estrictamente hablando, se regenera en su forma original). Cuando la enzima está terminada con el sustrato, está lista para unirse a otra y repetir el proceso.
Identificar el sustrato que cabe en cada enzima a continuación.
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Hasta el momento, hemos estado viendo algunas caricaturas para hacernos la idea de la especificidad enzima-sustrato. Si sabes algo sobre moléculas pequeñas y orgánicas, es posible que tengas algunas ideas sobre cómo podrían variar sus formas en la realidad. Tal vez el sustrato sea quiral; la enzima podría unirse al sustrato pero no a su enantiómero o diastereómero, porque esas moléculas no tienen exactamente la misma forma. Ajustar el enantiómero equivocado en una enzima podría ser como colocar una mano izquierda en un guante diestro.
De lo contrario, los grupos funcionales en el sustrato juegan un papel clave en la unión a la enzima. Los grupos funcionales son responsables de las atracciones intermoleculares entre el sustrato y el sitio activo. Hemos estado pensando en el sitio activo como una forma muy específica, como un círculo o un cuadrado. En realidad, a menudo es un pliegue o una abertura en la enzima, un espacio donde una pequeña molécula podría asentarse. Las cadenas laterales de aminoácidos en ese sitio activo están situadas para mantener el sustrato en su lugar. Una vez que todo está en su lugar, la enzima puede ponerse a trabajar.
Las siguientes son algunas moléculas pequeñas hipotéticas y sus sitios de unión potenciales. En cada caso, orientar la molécula dentro del sitio de unión para maximizar las interacciones de unión.
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Las cosas pueden ser más sutiles, aún así. En ocasiones, la unión de una molécula provoca un cambio en la forma de la enzima. Las enzimas son moléculas muy grandes. Están compuestas por largas cadenas de aminoácidos; puedes fotografiar esas cadenas deslizándose unas junto a otras para dejar espacio a una molécula invitada o para unirla más fuertemente. Frecuentemente, las enzimas están compuestas por más de una proteína, pegadas entre sí, lo que se suma a la complejidad de su forma. Como resultado, cuando una molécula se une a una enzima, pueden ocurrir varios cambios para desencadenar una reacción.
Estos cambios en la forma de la enzima ocurren a través de cambios conformacionales en la proteína. Las rotaciones simples alrededor de los enlaces provocan cambios en las formas incluso de moléculas pequeñas. En moléculas grandes como las proteínas, estos cambios de forma pueden ser dramáticos.
La unión del sustrato en el sitio activo (rojo) hará que una de las puertas se cierre. ¿Cuál?
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