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Fundamentos de las Enzimas

Fundamentos de las Enzimas

Las enzimas son complejos biocatalizadores proteicos que aceleran las reacciones químicas sin consumirse. Debido a las constantes necesidades metabólicas del organismo, la ausencia de enzimas haría insostenible la vida, ya que las reacciones se producirían con demasiada lentitud sin estas moléculas. Las enzimas tienen muchas funciones, como la degradación y la síntesis de macromoléculas (catabolismo y anabolismo), la transducción de señales, la generación de energía (adenosina trifosfato), las bombas de iones/transporte activo, las reacciones de defensa y degradación (oxidación, reducción, hidrólisis), la regulación celular, el movimiento (miosina ATPasa, transporte de sustancias intracelulares) y las respuestas inmunitarias.

Last updated: Apr 23, 2025

Editorial responsibility: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Contents

Descripción General

Definición

Una enzima es una proteína que presenta sitios activos que realizan reacciones disminuyendo la energía de activación de esa reacción.

Características de las enzimas

  • Proteína compleja y biocatalizador (catalizador de origen biológico)
  • Permanece sin cambios después de la reacción
  • Se identifican por la presencia del sufijo “-asa” (e.g., lactato deshidrogenasa)
  • Altamente específica para sustratos y productos particulares:
    • Sustrato: sustancia sobre la que actúa la enzima
    • Complejo enzima-sustrato: molécula temporal formada por la unión no covalente de la enzima y el sustrato mediante:
      • Interacciones iónicas: conexiones entre moléculas cargadas
      • Interacciones hidrofóbicas
      • Fuerzas de Van der Waals: atracciones intermoleculares débiles entre moléculas sin carga
      • Enlace de hidrógeno
    • Producto: molécula creada por la reacción enzimática
  • El pH pH The quantitative measurement of the acidity or basicity of a solution. Acid-Base Balance y la temperatura pueden alterar la función de las enzimas.
Cinética enzimática

Relación entre sustratos y enzimas, la reacción enzimática reversible y la formación y liberación de productos

Imagen por Lecturio.

Sitio activo

  • Área de una enzima que se une a moléculas de sustrato específicas para facilitar una reacción
  • Consta de sitios de unión y catalíticos
  • Sitios de unión: la zona donde se une el sustrato
  • Sitio catalítico: la zona que reduce la energía de activación (energía necesaria para que se produzca una reacción)
Enzima

La ubicación del sitio activo enzimático y su relación con el sustrato

Imagen por Lecturio.

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Background of Enzymatic Reactions – Enzyme Catalysis

Especificidad Enzimática

  • Especificidad de sustrato: Cada enzima puede convertir solamente un sustrato en particular. Esto se basa en el modelo de “ajuste inducido”, en EN Erythema nodosum is an immune-mediated panniculitis (inflammation of the subcutaneous fat) caused by a type IV (delayed-type) hypersensitivity reaction. It commonly manifests in young women as tender, erythematous nodules on the shins. Erythema Nodosum el que el sitio de unión de la enzima cambia para adaptarse a un sustrato concreto.
  • Estereoespecificidad: Los LOS Neisseria sustratos deben ser un isómero específico (e.g., la lactato deshidrogenasa solamente puede convertir el L-lactato en EN Erythema nodosum is an immune-mediated panniculitis (inflammation of the subcutaneous fat) caused by a type IV (delayed-type) hypersensitivity reaction. It commonly manifests in young women as tender, erythematous nodules on the shins. Erythema Nodosum piruvato y no su imagen especular, el D-lactato).
  • Especificidad de grupo: Las enzimas reaccionan con un grupo químico específico (e.g., un grupo amino) situado en EN Erythema nodosum is an immune-mediated panniculitis (inflammation of the subcutaneous fat) caused by a type IV (delayed-type) hypersensitivity reaction. It commonly manifests in young women as tender, erythematous nodules on the shins. Erythema Nodosum el sustrato.
  • Especificidad de la reacción: Cada enzima solamente puede catalizar un tipo específico de reacción (e.g., la hidrólisis).

Clasificación

Denominación de las enzimas

La primera parte del nombre describe el sustrato. La última parte describe la función de la enzima. La primera parte describirá el producto si se cumple lo siguiente

  • El producto es bioquímicamente importante (e.g., la piruvato quinasa).
  • La enzima pertenece a la categoría de las ligasas que se indican en EN Erythema nodosum is an immune-mediated panniculitis (inflammation of the subcutaneous fat) caused by a type IV (delayed-type) hypersensitivity reaction. It commonly manifests in young women as tender, erythematous nodules on the shins. Erythema Nodosum la tabla siguiente (e.g., la glutamina sintetasa).
  • Ya existe una enzima con la misma función que actúa sobre el sustrato (e.g., la piruvato deshidrogenasa y la lactato deshidrogenasa).

Clasificación de las enzimas

Grupo principal Reacción catalítica Subclases importantes (ejemplos)
Oxidoreductasas Transferencia de equivalentes de reducción (1 mol de electrones); el donante de electrones se oxida y aumenta su carga, el receptor Receptor Receptors are proteins located either on the surface of or within a cell that can bind to signaling molecules known as ligands (e.g., hormones) and cause some type of response within the cell. Receptors de electrones se reduce y disminuye su carga Deshidrogenasas (alcohol deshidrogenasa), oxidasas (xantina oxidasa), reductasas (glutatión reductasa)
Transferasas Transferencia de grupos enteros (e.g., grupos aminos)
  • Aminotransferasas (aspartato aminotransferasa)
  • Fosfotransferasas (glucógeno fosforilasa)
Hidrolasas Escisión molecular con adición de agua = escisión hidrolítica
  • Esterasas (acetilcolinesterasa)
  • Peptidasas/proteasas (α-amilasa)
Liasas Romper enlaces entre 2 carbonos, o un átomo de carbono y oxígeno, o carbono y azufre
  • Carbono-Carbono liasas (aldolasa)
  • Carbono-Oxígeno liasas (fumarasa)
Isomerasas Conversión de moléculas isoméricas entre sí sin cambiar la fórmula molecular Cis-trans isomerasas (peptidil-prolil cis-trans isomerasa, fosfoglucoisomerasa)
Ligasas También llamadas sintetasas, enlace de compuestos dependiente de la energía (e.g., dependiente del adenosín trifosfato)
  • Carbono-Carbono ligasas (piruvato carboxilasa)
  • Carbono-Nitrógeno ligasas (glutamina sintetasa)

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Classification of Enzymes – Enzyme Classification

Isoenzimas, Coenzimas y Grupos Prostéticos

Las enzimas pueden modificarse de forma común para que diferentes órganos tengan las mismas actividades o para que sustancias ajenas a la secuencia sustrato/enzima/producto influyan en EN Erythema nodosum is an immune-mediated panniculitis (inflammation of the subcutaneous fat) caused by a type IV (delayed-type) hypersensitivity reaction. It commonly manifests in young women as tender, erythematous nodules on the shins. Erythema Nodosum las enzimas.

Isoenzimas

  • Catalizan los LOS Neisseria mismos tipos de reacciones, pero difieren ligeramente en EN Erythema nodosum is an immune-mediated panniculitis (inflammation of the subcutaneous fat) caused by a type IV (delayed-type) hypersensitivity reaction. It commonly manifests in young women as tender, erythematous nodules on the shins. Erythema Nodosum su estructura (diferente secuencia de aminoácidos) y en EN Erythema nodosum is an immune-mediated panniculitis (inflammation of the subcutaneous fat) caused by a type IV (delayed-type) hypersensitivity reaction. It commonly manifests in young women as tender, erythematous nodules on the shins. Erythema Nodosum los LOS Neisseria órganos sobre los LOS Neisseria que actúan
  • Ejemplo: la glucógeno fosforilasa en EN Erythema nodosum is an immune-mediated panniculitis (inflammation of the subcutaneous fat) caused by a type IV (delayed-type) hypersensitivity reaction. It commonly manifests in young women as tender, erythematous nodules on the shins. Erythema Nodosum los LOS Neisseria músculos versus α-glucosidasa en EN Erythema nodosum is an immune-mediated panniculitis (inflammation of the subcutaneous fat) caused by a type IV (delayed-type) hypersensitivity reaction. It commonly manifests in young women as tender, erythematous nodules on the shins. Erythema Nodosum el corazón

Coenzimas

  • Pequeñas moléculas auxiliares a menudo necesarias para iniciar la reacción enzimática:
    • Estas moléculas tienen la capacidad de unirse/desprenderse de la enzima.
    • Cumplen diversas funciones (e.g., transferencia de electrones, transferencia de materiales orgánicos)
    • Las vitaminas suelen ser precursoras de muchos cofactores orgánicos.
    • Reusable (no se consumen en EN Erythema nodosum is an immune-mediated panniculitis (inflammation of the subcutaneous fat) caused by a type IV (delayed-type) hypersensitivity reaction. It commonly manifests in young women as tender, erythematous nodules on the shins. Erythema Nodosum la reacción)
El papel de la coenzima

La interacción entre las enzimas, las coenzimas y la fijación del sustrato

Imagen por Lecturio.
Coenzimas comunes
A continuación se presenta una lista de coenzimas comunes y los LOS Neisseria tipos de reacción en EN Erythema nodosum is an immune-mediated panniculitis (inflammation of the subcutaneous fat) caused by a type IV (delayed-type) hypersensitivity reaction. It commonly manifests in young women as tender, erythematous nodules on the shins. Erythema Nodosum los LOS Neisseria que intervienen.
Coenzima Vitamina asociada Tipo de reacción Ejemplos de enzimas
Pirofosfato de tiamina B1 Descarboxilación oxidativa
  • Transketolasa
  • Piruvato deshidrogenasa
  • α-cetoglutarato deshidrogenasa
FAD/FADH2 B2 Transferencia de electrones Succinato deshidrogenasa
NAD NAD+ A coenzyme composed of ribosylnicotinamide 5′-diphosphate coupled to adenosine 5′-phosphate by pyrophosphate linkage. It is found widely in nature and is involved in numerous enzymatic reactions in which it serves as an electron carrier by being alternately oxidized (NAD+) and reduced (NADH). Pentose Phosphate Pathway+/NADP+ B3 Transferencia de electrones Muchas deshidrogenasas
Lipoamida B4 Descarboxilación oxidativa Piruvato deshidrogenasa
Coenzima A (CoA) B5 Transferencia de grupos acílicos α-cetoglutarato deshidrogenasa
Fosfato de piridoxal B6 Transaminación Transaminasa de alanina
Biotina B7 Transferencia del grupo carboxilo Piruvato carboxilasa
Tetrahidrofolato B9 Transferencia de grupos C1
  • Timidilato sintasa
  • Síntesis de purinas
5-deoxiadenosil cobalamina B12 Reordenamientos intramoleculares
  • Metilmalonil-CoA mutasa
  • Homocisteína metiltransferasa

Grupos prostéticos

  • Unidades específicas no polipeptídicas firmemente unidas a la enzima y necesarias para la función biológica de algunas enzimas
  • Estas moléculas están permanentemente unidas a la enzima.
La interacción entre las enzimas, los grupos prostéticos y la fijación del sustrato.

La interacción entre las enzimas, los grupos prostéticos y la fijación del sustrato

Imagen por Lecturio.

Relevancia Clínica

Las siguientes condiciones son causadas por una deficiencia enzimática:

  • Deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa: heredada de forma recesiva ligada al AL Amyloidosis cromosoma X. Puede causar anemia Anemia Anemia is a condition in which individuals have low Hb levels, which can arise from various causes. Anemia is accompanied by a reduced number of RBCs and may manifest with fatigue, shortness of breath, pallor, and weakness. Subtypes are classified by the size of RBCs, chronicity, and etiology. Anemia: Overview and Types hemolítica intravascular episódica cuando es desencadenada por infecciones, ciertos medicamentos, estrés o alimentos como las habas, con todos los LOS Neisseria síntomas y signos de la anemia Anemia Anemia is a condition in which individuals have low Hb levels, which can arise from various causes. Anemia is accompanied by a reduced number of RBCs and may manifest with fatigue, shortness of breath, pallor, and weakness. Subtypes are classified by the size of RBCs, chronicity, and etiology. Anemia: Overview and Types hemolítica como ictericia, palidez, disnea, fatiga y taquicardia. También puede producir ictericia neonatal en EN Erythema nodosum is an immune-mediated panniculitis (inflammation of the subcutaneous fat) caused by a type IV (delayed-type) hypersensitivity reaction. It commonly manifests in young women as tender, erythematous nodules on the shins. Erythema Nodosum los LOS Neisseria recién nacidos.
  • Galactosemia Galactosemia Galactosemia is a disorder caused by defects in galactose metabolism. Galactosemia is an inherited, autosomal-recessive condition, which results in inadequate galactose processing and high blood levels of monosaccharide. The rare disorder often presents in infants with symptoms of lethargy, nausea, vomiting, diarrhea, and jaundice. Galactosemia: forma más común y grave de galactosemia Galactosemia Galactosemia is a disorder caused by defects in galactose metabolism. Galactosemia is an inherited, autosomal-recessive condition, which results in inadequate galactose processing and high blood levels of monosaccharide. The rare disorder often presents in infants with symptoms of lethargy, nausea, vomiting, diarrhea, and jaundice. Galactosemia. Se produce debido a una deficiencia de galactosa-1 fosfato uridiltransferasa. Se presenta días después del nacimiento con manifestaciones clínicas como letargo, retraso en EN Erythema nodosum is an immune-mediated panniculitis (inflammation of the subcutaneous fat) caused by a type IV (delayed-type) hypersensitivity reaction. It commonly manifests in young women as tender, erythematous nodules on the shins. Erythema Nodosum el crecimiento, ictericia y otras características de lesión hepática
  • Enfermedad granulomatosa crónica: trastorno crónico caracterizado por la formación de granulomas Granulomas A relatively small nodular inflammatory lesion containing grouped mononuclear phagocytes, caused by infectious and noninfectious agents. Sarcoidosis. Las células fagocíticas son incapaces de producir superóxido bactericida debido a un defecto en EN Erythema nodosum is an immune-mediated panniculitis (inflammation of the subcutaneous fat) caused by a type IV (delayed-type) hypersensitivity reaction. It commonly manifests in young women as tender, erythematous nodules on the shins. Erythema Nodosum la nicotinamida adenina dinucleótido fosfato oxidasa de las células.
  • Enfermedades de almacenamiento lisosómico: grupo de trastornos metabólicos genéticos causados por defectos lisosómicos que dan lugar a una acumulación de metabolitos no digeridos y a la muerte celular
    • Enfermedad de Gaucher: trastorno hereditario que conduce a la acumulación de sustratos glicolipídicos no degradados en EN Erythema nodosum is an immune-mediated panniculitis (inflammation of the subcutaneous fat) caused by a type IV (delayed-type) hypersensitivity reaction. It commonly manifests in young women as tender, erythematous nodules on the shins. Erythema Nodosum las células debido a una deficiencia de β-glucosidasa ácida
    • Enfermedad de Krabbe: También conocida como leucodistrofia de células globoides, esta enfermedad se produce debido a una actividad deficiente de la galactocerebrosidasa, que produce una acumulación de galactosilceramida.
    • Enfermedad de Tay-Sachs: Producida por una deficiencia de hexosaminidasa A, este trastorno autosómico recesivo de almacenamiento de lípidos puede causar ceguera, hipotonía, deterioro cognitivo progresivo y convulsiones.

Referencias

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  2. Berg, J. M., Tymoczko, J. L., Gatto, G. J., & Stryer, L. (2023). Biochemistry (10th ed.). W. H. Freeman and Company.
  3. Kuddus, M., Zaheer, M. R., & Roohi. (2024). Cold‐active microbial enzymes and their biotechnological applications. Microbial Biotechnology, 17(4), e14467. https://doi.org/10.1111/1751-7915.14467
  4. Murray, R. K., Bender, D. A., Botham, K. M., Kennelly, P. J., Rodwell, V. W., & Weil, P. A. (2022). Harper’s illustrated biochemistry (32nd ed.). McGraw-Hill Education.
  5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2021). Lehninger principles of biochemistry (8th ed.). W. H. Freeman and Company.
  6. Reetz, M. T., Garcia-Borràs, M., & Fasan, R. (2024). Engineered enzymes for the synthesis of pharmaceuticals and other high-value products. Nature Synthesis, 3(1), 19–32. https://doi.org/10.1038/s44160-023-00417-0
  7. UpToDate. (2025, May 20). Rare RBC enzyme disorders. https://www.uptodate.com/contents/rare-rbc-enzyme-disorders
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