Ensayo de bioquimica

Introducción.

Algo característico de la bioquímica al resto del área de la química, es que el objetivo primordial que ejercen las enzimas en los seres vivos. Un elemento llamativo en la bioquímica en comparación a las ciencias biológicas es que las enzimas otorgan un modelo explicativo del uso general en la teoría atómico-molecular. El estudio de las biomoléculas no es más que una serie de apartados de la química orgánica. Lo realmente importante de la bioquímica es esa inmensa cantidad de catalizadores específicos activos en cada uno de un determinado proceso de los miles que se llevan a cabo en el organismo. Surgen preguntas concretas ¿Cómo son las enzimas? ¿Cómo se forman? ¿Cómo funcionan?  La repuesta a estas incógnitas nos abrirán un amplio panorama a la explicación de todos los misterios de la vida: la posibilidad de un metabolismo; de la regulación, y por tanto la unión a nivel fisiológico; de igual manera, la biosíntesis y por ultimo las pautas adaptables y evolutivas de los organismos vivientes.

A esto se adjudican los pasos agigantados en los avances de la bioquímica en los últimos años nacido de estudios ortodoxos de las enzimas. Las técnicas de aislamiento y purificación de las enzimas han puesto una línea en toda la bioquímica preparativa o extractiva; los métodos empleados por la enzimología para la cuantificación de estas mismas forman parte de la rama de la bioquímica analítica, evolucionando a la aplicación del análisis químico general; los inhibidores han creado la posibilidad del desarrollo sistemático de nuevos fármacos.

En el ámbito teórico, el estudio de las reacciones enzimáticas a otorgado un modelo amplio en la aplicación general en las interacciones biológicas; ya sea de un ligando añadiéndose a un receptor proteico, haciendo un cambio biomolecular. De igual forma el estudio cinético de reacciones enzimáticas nos dan una leve idea de la complejidad que pueden tener los seres vivos por la acción de estas enzimas.

En este momento el termino enzimología podría tomarse como un concepto un poco antiguo, en comparación de “biotecnología” o “ingeniería genética” pero estas ramas de la bioquímica no son más que la aplicación de las enzimas en un proceso de producción para una ganancia económica, la ingeniería genética no tendría cabida si no fuera por una serie definida de enzimas además de que sus aplicaciones van desde la implementación de nuevos procesos metabólicos donde nunca los hubo.

En explicación las enzimas son biomoléculas de naturaleza proteica las cuales aceleran velocidad en una determinada reacción la cual avanza hasta alcanzar un equilibrio. Son parte de del tipo de proteínas más numeroso y especializado, estos tienen el papel de catalizadores de reacciones químicas únicas en los seres vivos y en bio-organismos. Estas no suelen trabajar por si solas, tienen compañeras las cuales desempeñan un papel importante en cada ruta metabólica y estas mismas suelen tener la capacidad de regular su actividad enzimática.

El presente ensayo pretende un entendimiento de las enzimas, usos, aplicaciones y algunos ejemplos sin mencionar la nomenclatura de estas mismas.

Desarrollo.

1. Enzimas.

Las transformaciones químicas que son parte de los seres vivos dan una impactante particularidad de llevarse a cabo casi en un 100% y esto por la acción activadora de catalizadores altamente específicos, llamados enzimas. Estas enzimas son catalizadores orgánicos que producimos los seres vivos las cuales son capaces de funcionar fuera del organismo o de la célula creadora de esta enzima, en la actualidad hay importantes estudios de la bioquímica dedicados a las enzimas ya que todas las funciones fisiológicas dispensables para la vida, por ejemplo, la excreción del riñón, los impulsos nerviosos y el desarrollo muscular, la respiración incluso la obtención de energía mediante azucares. Todas estas están estrechamente ligadas a las enzimas, esto ha sido un tema de estudio como enzimas cristalinas puras y por ello, la enzimología tiene como principal objetivo el reproducir de manera in vitro los cambios ocurridos en los diferente tejidos u órganos. Literalmente no hay reacción celular que no tenga como principal catalizador alguna enzima

Las generalidades que se han podido catalogar de las enzimas son que estas tienen una naturaleza proteica. En el análisis de los aminoácidos constituyentes de estos no han permitido la valoración específica para poder diferenciar de los aminoácidos los cuales constituyen al resto de las proteínas. Ya que todos son α –aminoácidos y debido a esto se puede llegar a la conclusión de que todas las enzimas son proteínas, pero no todas las proteínas son enzimas. Dichas proteínas poseen actividad enzimática igual que propiedades químicas que el resto de las proteínas.

Estas enzimas pueden dividirse en enzimas simples y complejas. Las simples son aquellas que para efectuar la reacción únicamente necesita de la parte proteica. Estas pueden formarse por una o más cadenas, tomando en cuenta esto la enzima no necesita de ningún  factor adicional para realizar la reacción sobre la molécula a transformar (sustrato). Un ejemplo de una enzima simple puede ser la ureasa encargada de catalizar la reacción de la urea en  y  como se demuestra en la siguiente reacción [pic 3][pic 1][pic 2]

Las enzimas complejas. Son designadas como aquellas que para efectuar su reacción necesitan, aparte de la proteica, de otras variables adicionales de naturaleza orgánica e inorgánica. Un ejemplo es la hexoquinasa es una enzima compleja la cual tiene como propósito transformar glucosa en Ester fosfato, necesita tanto de la proteica como del ATP la reacción se puede interpretar de la siguiente forma.[pic 4]

En el caso de las enzimas complejas, la parte proteica se llama apoenzima y la unión de la apoenzima con lo demás se llama la holoenzima. La apoenzima libre no tiene efecto en la transformación: cuando está unida a los cofactores si se activa y realiza una reacción. Esta enzima puede requerir de más de un cofactor para llevar la síntesis. Todos los cofactores requeridos para que la enzima pueda realizar su trabajo junto a la parte proteica o apoenzima y el sustrato, se aglomeran bajo el nombre de complejo funcional enzimático, los cuales son:

• Apoenzima

• Coenzima

• Sustrato

• Grupo prostético

• Cosustrato

• Activadores

La apoenzima como se mencionó anteriormente, es la parte proteica de la enzima: en ella se encuentra la selectividad de reacción de las enzimas a causa de un centro activo, que es el lugar donde se encuentra el sustrato para ser transformado y su estructura se define a continuación.

Dicho sustrato es la molécula en la cual la enzima puede reaccionar. Tanto la apoenzima como el sustrato deben estar presentes para efectuar la reacción.

El cosustrato es una molécula un tanto diferente del sustrato la cual puede aceptar un grupo proveniente de sí mismo. Este componente es característico de reacciones de transferencia, donde el sustrato es transferido a una molécula aceptora (cosustrato).

Las Coenzimas son orgánicos derivados, esencialmente de las vitaminas, donde rebosan los derivado de vitamina B como la coenzima A(CoASH), el NAD, el TPP entre otros, además de nucleótidos como el ATP, UTP, ADP, GTP, CDP, etc.

Las coenzimas posen peculiaridad de regenerarse posteriormente de haber sido participe en una reacción con una reacción siguiente, estas pueden ser separas de la enzima por en la técnica de diálisis, porque están tenuemente unidas con la enzima.

El grupo posteticos están conformados normalmente por átomos de metales como en caso de la enzima catalasas y peroxidasas, cuyo grupo prostético es un grupo hemo (posee una estructura de hierro y también pueden estar conformadas por compuestos orgánicos). El grupo prostético no puede ser separados ya que tiene ligaduras fuertes con la enzima.

 Algunos métodos enzimáticos, para llevar a cabo el cambio del sustrato es necesaria la presencia de algunos iones de minerales como activadores. El  y el  el  entre otros metales actúan como activadores.[pic 5][pic 6][pic 7]

Los componentes del complejo enzimático mencionado anteriormente estos no son dispensables para llevar la catálisis enzimática, esto no significa que deben estar todos en una misma reacción. Muchas veces solo es necesario un componente, en otras coincide más de un componente en la reacción. Claro siempre y cuando la apoenzima y el sustrato estén siempre en la reacción.

Propiedades de las enzimas

Recapitulando lo antes mencionado en este ensayo las enzimas son proteínas que se encuentras entra las más destacables biomoléculas por su extraordinario excentricismo a su poder catalítico, el cual es mucho mayor que el de los catalizadores químico industriales utilizados de mantera irreversible por el ser humano.

Este excentricismo a la hora de reaccionar en las enzimas. Algunas enzimas como la pepsina y la tripsina, estos intervienen en la digestión de la carne (proteinas), controlan más de una reacción al digerir la carne. Mientras que las simples como la ureasa, son extremadamente específicas y solo pueden catalizar una reacción.  

Muchas pueden facilitar la degradación del azúcar y alimentos en diferentes sustancias que el organismo necesita para la construcción de tejidos, y la recreación de células sanguíneas y la liberación de energía química para el movimiento muscular.

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