Funciones Químicas Y Biológicas De Las Enzimas

INTRODUCCIÓN

Su nombre proviene del griego y significa “en la levadura”, ya que mediante el siglo XVII cuando se acuñó el término, se pensaba que éstos compuestos solo actuaban en el interior de las células. Louis Pasteur distinguió dos tipos de actividades, fermentos organizados y no organizados, que se referían a las enzimas asociadas a las células y a las extracelulares respectivamente. En 1897 E Buchner demostró que un extracto de levadura libre de células también podría producir etanol a partir de azúcares. En 1926 con la cristalización de la ureasa por J. Sumner cuando se demostró la naturaleza proteica de las enzimas.

Una enzima es una proteína que actúa como catalizador biológico, llevando a cabo reacciones bioquímicas a muy altas velocidades, no se consume durante la reacción y en general presenta un elevado grado de especificidad.

Por lo general, las enzimas son nombradas añadiendo la terminación "asa" a la raíz del nombre de la sustancia sobre la que actúan. Las enzimas comerciales utilizadas por las industrias pueden surgir de fuentes animales, vegetales o microbianas.

A mediados de los años 50, la tecnología de las enzimas vivió su época de gran esplendor, creciendo a un ritmo desenfrenado. El progreso de la bioquímica ha derivado en una mejor comprensión de la gran variedad de enzimas presentes en las células vivas, así como un mejor conocimiento acerca de su modo de acción. Por ejemplo, su eficacia se puede aumentar extrayéndolas de los microorganismos y manteniéndolas aisladas. Las enzimas purificadas a través de este sistema no pierden sus propiedades; al contrario, estas preparaciones "sin células" devienen incluso más eficaces.

En el siguiente trabajo se hablará sobre las funciones biológicas de las enzimas; así como sus características, sistema enzimático, las reacciones bioquímicas que presentan dentro de las cuales se incluye su activación, inhibición y especificidad enzimática. Otro factor importante de las enzimas que se tratara a continuación son las funciones químicas de las enzimas en los alimentos, ya que éstas tienen una gran importancia en la industria alimentaria, se darán a conocer las enzimas que se emplean en éste campo, la clasificación y aplicación que se les da, así como su pardeamiento, inhibidores y regulación de la actividad enzimática en alimentos.

OBJETIVO GENERAL

Identificar la importancia de la función que desempeñan las enzimas como catalizadores biológicos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Lograr una comprensión satisfactoria acerca de las enzimas, y saber cuáles son sus características o propiedades.

Describir el papel que desempeñan en su actividad.

Describir el centro activo y resaltar su importancia en relación con la especificidad enzimática.

Conocer el papel de la energía de activación.

Comprender cómo afectan la temperatura, pH e inhibidores a la actividad enzimática.

Definir la inhibición reversible e irreversible.

Comprender la clasificación de las enzimas.

CONTENIDO

1. FUNCIÓN BIOLÓGICA DE LAS ENZIMAS 5

1.1 Características y estructura enzimática 5

1.2 Sistemas enzimáticos 6

1.3 Reacciones bioquímicas de las enzimas 6

1.3.1 Activación e inhibición de las enzimas 7

1.3.2 Especificidad enzimática 9

2. FUNCIÓN QUÍMICA DE LAS ENZIMAS EN LOS ALIMENTOS 10

2.1 Enzimas en la industria alimentaria 10

2.2 Clasificación y aplicación de enzimas en alimentos 11

2.3 Pardeamiento enzimático 15

2.4 Inhibidores enzimáticos 15

2.5 Regulación de la actividad enzimática 16

CONCLUSIÓN 17

FUENTES BIBLIOGRÁFICAS 18

1. FUNCIÓN BIOLÓGICA DE LAS ENZIMAS

1.1 Características y estructura enzimática

La primera secuencia de la estructura primaria de una proteína, la insulina (d6.000D), fue determinada por Sanger y colaboradores en 1955-1990 después de estar diez años desarrollando y aplicando nuevos métodos. En 1960 se determinó la primera secuencia de una enzima, la ribonucleasa (13.683D). Actualmente se conocen muchas secuencias primarias de enzimas, muchas de ellas obtenidas por secuenciación genética. Las estructuras secundarias y terciarias de la ribonucleasa fueron determinadas en 1967. Ahora se conocen varios cientos de estructuras secundarias y terciarias de enzimas, incluidas a las estructuras en disolución, por resonancia magnética nuclear (NMR). En 1969, la ribonucleasa fue el primer enzima sintetizado químicamente en el laboratorio a partir de aminoácidos por dos grupos de investigadores.

Actualmente, se puede sintetizar enzimas de tipo salvaje y mutante casi en una noche mediante PCR (reacción en cadena de la polimerasa), una vez que el gen que los codifica ha sido aislado. Aquellos de nosotros que hemos observado el avance de la química de enzimas y proteínas desde los años 40, estamos asombrados y sorprendidos por la extraordinaria facilidad con la que ahora se pueden determinar secuencias y estructuras enzimáticas.

Características:

Las reacciones químicas tienen lugar en condiciones suaves.

Son altamente específicas.

Las reacciones son muy rápidas.

Numerosas enzimas para diferentes tareas.

Son moléculas estrictamente proteicas

Lo sintetizan tanto los seres Autótrofos como Heterótrofos.

Pueden actuar a nivel intracelular o extracelular.

Actúan en el mismo lugar donde se segregan.

Son solubles en agua y tienen gran difusibilidad en los líquidos orgánicos.

Según su composición molecular, se distinguen en dos tipos de enzimas: una estrictamente Proteica y otra constituida por la unión mediante enlaces.

Son activas a concentraciones pequeñas.

Son catalizadores orgánicos verdaderos.

Elevada especificidad.

Los enzimas son catalizadores muy potentes y eficaces.

1.2 Sistemas enzimáticos

En una gran proporción de casos, la enzima propiamente dicha, o sea la proteína, no basta para ejercer una acción catalítica, sino que requieren de otras moléculas de bajo peso molecular y de naturaleza no proteica, para llevar a cabo su función como catalizador biológico. A estas otras moléculas, que juegan un papel importante en la función catalizadora de las enzimas, se les llama coenzimas, o también grupos proteicos. La única diferencia entre una coenzima y un grupo proteico es que la primera esta laxamente unida a la proteína, mientras que el segundo esta firmemente unido a ella, y que una o el otro constituyen parte fundamental de la enzima completa, o mejor dicho de un sistema enzimático completo. Para referirse específicamente a la parte proteica (proteína) del sistema enzimático, se le da a ésta el nombre de apoenzima.

Además de las coenzimas y los grupos proteicos, muchas enzimas requieren la presencia de activadores, que son iones metálicos, generalmente cationes como el Mg2+, el Ca2+ o el Zn2+ que también deben considerarse parte del sistema enzimático. Por otra parte, cuando se habla de reacciones químicas catalizadas por enzimas, el o los reactivos reciben el nombre de sustratos. Así, el sistema enzimático está constituido por apoenzimas, la coenzima o el grupo proteico y en muchas ocasiones el activador. En su mayor parte las enzimas son específicas para ciertos sustratos, por lo que suele incluirse el sustrato como parte del sistema enzimático. Al conjunto de la apoenzima más la coenzima se le denomina holoenzima.

1.3 Reacciones bioquímicas de las enzimas

Para comprender de una mejor manera las reacciones que llevan a cabo las enzimas primero se debe comprender primeramente lo que son las reacciones bioquímicas:

Las reacciones bioquímicas son las reacciones que ocurren en los organismos vivos, y son distintas de las del mundo de la química (inanimado).

Toda reacción bioquímica implica un cambio. Al organismo llegan una serie de sustancias (nutrición), como sales, agua, glúcidos, etc.; y salen de él (excreción) otras distintas: urea, CO2, ácido úrico. Esto evidencia la presencia de cambios. Estos cambios se involucran en el concepto de metabolismo.

En el metabolismo se distinguen 2 conceptos:

 Síntesis o anabolismo.

 Degradación o catabolismo, donde se obtiene energía para la síntesis.

Las reacciones bioquímicas de las enzimas son aquellos procesos biológicos en los que tienen lugar una enzima. Enzima es un complejo proteico que presenta la propiedad catalizadora, es decir que aceleran o aletardan procesos químicos en cuanto le convenga a la célula. Si normalmente la degradación de una sustancia tarda diez días en degradarse, con la acción de una enzima tardara una hora. Esto se debe a que cada reacción química presenta una energía de activación, esto es una barrera energética que tienen que vencer los reactivos para transformarse en productos; la enzima, si es catalítica positiva o aceleradora, disminuye esa barrera para que sea más fácil convertirse en productos, y si es retardadora o negativa, aumenta esa barrera.

Cabe destacar que la enzima no sufre transformación durante la reacción química, es decir, no se altera

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