Enzimas: definición, tipos y funciones

Las enzimas se utilizan dentro y fuera del organismo para facilitar reacciones químicas.
Enzimas

Dentro de los organismos vivos se llevan a cabo miles de reacciones químicas complejas. Estas reacciones ocurren de manera ordenada y en la justa medida para permitir la vida, pero esto no sería posible sin la presencia de un tipo de moléculas muy especial: Las enzimas.

En este artículo revisamos qué son las enzimas, así como los tipos en los que podemos dividirlas y las funciones que estas llevan a cabo, con ejemplos tanto dentro como fuera de los organismos vivos.

¿Qué es una enzima?

Para entender qué son las enzimas y para qué sirven, debemos de revisar algunos conceptos básicos de física. Las enzimas son moléculas biológicas, habitualmente proteínas, que actúan como catalizador de reacciones químicas.

Un catalizador es simplemente una sustancia que, dicho en términos simples, facilita que una reacción tenga lugar. Los catalizadores permiten que reacciones químicas que tardarían mucho tiempo o que necesitan unas condiciones ambientales complejas de conseguir, ocurran en un lapso de tiempo mucho más corto o con condiciones ambientales más “normales”.

La función de las enzimas es esta, la de biocatalizador. Esto significa que, en el interior de los seres vivos que las generan, las enzimas están facilitando reacciones químicas complejas, haciéndolas más veloces y eficientes, lo que permite la vida tal y como la conocemos.

Tipos de enzimas y cómo funcionan

Las enzimas, por norma general, necesitan unirse a otra molécula (denominada sustrato), sobre la cual actuarán para realizar su función, que dependerá de la enzima. Para esto, las enzimas necesitan una zona de unión, con la cual reconocen y se unen al sustrato, además de la denominada zona catalítica, una pequeña zona de entre 2 y 4 aminoácidos de tamaño, que es la que realiza la función enzimática.

La función de la enzima, como la del resto de proteínas, viene determinada por su composición de aminoácidos. Estos aminoácidos a su vez se colocan en una forma concreta, determinada por las interacciones que ocurren entre ellos, dando lugar a la enzima con capacidad funcional.

Las diferentes cadenas de aminoácidos, sumadas a otras moléculas como coenzimas, inhibidores, activadores o grupos prostéticos, darán lugar a enzimas con diferentes funciones, que se unirán a distintos sustratos. Por norma general, podemos dividir las enzimas según la función que realizan de acuerdo con seis categorías principales.

1. Oxidorreductasas

Las oxidorreductasas son enzimas que actúan facilitando las llamadas reacciones redox, de oxidación y reducción. Estas reacciones consisten en la transferencia de electrones desde un compuesto donante a un compuesto receptor.

Las oxidorreductasas tienen una enorme importancia a nivel biológico, ya que intervienen en los procesos de glicólisis, mediante los cuales se extrae energía a partir de moléculas de azúcares, que son una forma muy extendida de obtener energía entre los seres vivos.

2. Transferasas

Las transferasas son las enzimas encargadas de transferir de una molécula a otra ciertos grupos químicos funcionales, como podrían ser por ejemplo los metilos o los anillos aromáticos. Las transferasas permiten la creación de moléculas biológicas complejas, que no podrían hacerse a la misma velocidad o en condiciones compatibles con el mantenimiento de la vida.

Un ejemplo importante de transferasa sería la Acetato-Coa transferasa, una enzima clave en el correcto desarrollo del ciclo de krebs, una reacción bioquímica relacionada con la respiración aeróbica que nos aporta mucha energía.

3. Hidrolasas

Las hidrolasas son enzimas cuya función es la de romper enlaces entre moléculas mediante la hidrolización, es decir, el uso de moléculas de agua para facilitar la rotura de un enlace químico, lo que suele resultar en la obtención de dos moléculas más pequeñas a partir de una molécula más grande.

A su vez, como en todas estas clasificaciones, existen múltiples tipos de hidrolasas, que se dividen según las moléculas sobre las cuales actúan. Por ejemplo, existen las lipasas, que actúan sobre los lípidos, las peptidasas que actúan sobre los aminoácidos o las nucleotidasas, que actúan sobre los nucleótidos.

Enzimas glicólisis

4. Isomerasas

Las isomerasas son enzimas curiosas, cuya función no es la de romper o unir moléculas, sino de cambiar la forma de una misma molécula. Dicho de otra forma, si una molécula tuviera la forma A-B-C, una isomerasa podría cambiarla a B-C-A, C-B,A, etc…, sin la necesidad de eliminar o añadir partes a la molécula.

A estas moléculas se les conoce como isómeros, que son permutaciones estructurales de una misma molécula. En el ejemplo anterior, C-B-A sería un isómero de la molécula A-B-C.

5. Liasas

Las liasas son un tipo de enzima que, al igual que las hidrolasas, se encargan de romper enlaces químicos. A diferencia de las hidrolasas, las liasas no necesitan de moléculas de agua para realizar su función. Además, en las condiciones adecuadas, las liasas pueden realizar la reacción inversa y formar enlaces en lugar de romperlos.

Las rotura de enlaces es importante a nivel biológico por muchos motivos. Uno de ellos es la liberación y aprovechamiento de la energía guardada en los enlaces químicos, como en el caso de la molécula ATP. El ATP es una molécula con varios enlaces muy energéticos, que al romperse de forma controlada aportan energía que el sistema biológico aprovecha.

6. Ligasas

Las ligasas son enzimas cuya función es la de unir moléculas mediante enlaces covalentes. Su utilidad brilla en el manejo del ADN, ya que las roturas que puedan ocurrir en estas moléculas pueden ocasionar graves perjuicios para el funcionamiento de la célula.

Las ADN ligasas, un tipo de ligasas que se encarga de unir moléculas de ADN, es capaz de reparar las roturas que hayan ocurrido entre estas cadenas, manteniendo la estructura y funcionalidad de la molécula de ADN.

Usos de las enzimas fuera de los seres vivos

Las enzimas, por definición, son catalizadores de origen biológico. Esto significa que se producen dentro de organismos vivos y habitualmente se quedan ahí. Pero los seres humanos hemos conseguido aprovechar el potencial de estas pequeñas herramientas bioquímicas para nuestro beneficio.

Uno de los ejemplos más claros del uso de enzimas es el de la fermentación alcohólica, el proceso que se lleva a cabo para obtener alcohol a partir de azúcares contenidos en plantas como la cebada o las uvas. Para que la fermentación se pueda llevar a cabo se utilizan levaduras, que mediante su acción enzimática son capaces de fermentar el azúcar dando lugar al alcohol como subproducto.

Otros ejemplos más recientes del uso de enzimas serían en la industria papelera y téxtil, donde se utilizan para tratar las diferentes fibras sin tener que utilizar grandes cantidades de químicos más tóxicos y contaminantes. También se utilizan constantemente en la industria alimentaria, cosmética, a la hora de hacer detergentes para la ropa…

En resumen, las enzimas son pequeñas herramientas de origen biológico que no solo permiten la vida, si no que también las podemos aprovechar para hacer la nuestra un poco más sencilla.

Referencias bibliográficas

  • Jaeger KE, Eggert T (August 2004). "Enantioselective biocatalysis optimized by directed evolution". Current Opinion in Biotechnology. 15 (4): 305–13. doi:10.1016/j.copbio.2004.06.007. PMID 15358000.

  • Berg, J. M., Tymoczko, J. L., Stryer, L.(2002). Enzymes: Basic concepts and kinetics.

Xavier, nacido en Caracas, Venezuela en 1993. Graduado en Genética por la Universidad Autónoma de Barcelona, en posesión de un título de Máster en Microbiología Avanzada de la Universidad de Barcelona. Ha participado en proyectos de investigación Biomolecular y de variabilidad genética. Es Director Editorial de MedSalud, aportando su conocimiento a la línea de contenido de la revista.