Una enzima es un catalizador biológico (una proteína) que aumenta la velocidad de una reacción sin consumirse en la reacción. Esto ocurre cuando un sustrato específico se une a un sitio activo específico en una enzima, formando un complejo de sustrato de enzima. Posteriormente, la enzima causa un cambio en la estructura química del sustrato; esto puede ser descomponerlo en moléculas más pequeñas en un proceso catabólico (por ejemplo, al dividir los enlaces entre átomos específicos de la molécula) o unirlo a otra molécula al alterar la estructura química de tal forma que permite que se forme un enlace específico entre el dos moléculas, para formar una molécula más grande en un proceso anabólico. Hay muchos ejemplos de estos procesos en la naturaleza.
Las enzimas pueden catalizar reacciones homogéneas entre los gases. En primer lugar, los reactivos gaseosos se adsorben rápidamente en el sitio activo de la enzima. Luego se convierten lentamente en productos gaseosos en el paso de determinación lenta, mediante la división y unión de enlaces. Finalmente, los nuevos productos gaseosos se desorben rápidamente del sitio activo, dejándolo libre para catalizar otra reacción.
Las enzimas también participan en la división de los macronutrientes de los alimentos (a través de la digestión / hidrólisis) en moléculas más pequeñas que pueden ser utilizadas por un organismo. Estos son ejemplos de procesos catabólicos. Las enzimas lipasas en el intestino delgado descomponen los lípidos (grasas y aceites) en ácidos grasos y glicerol, al catalizar la división de los enlaces éster a través de la hidrólisis. Estas moléculas pueden luego ser absorbidas en el torrente sanguíneo desde las microvellosidades del intestino delgado (que tiene una gran área de superficie y se encuentra junto a una gran red de capilares, lo que aumenta la velocidad de difusión), donde son transportadas a las células que necesitan ellos. Estos ácidos grasos pueden ser utilizados por las células para producir ATP a través del ciclo de Krebs en la respiración aeróbica, para proporcionar a la célula la energía que necesita para funcionar. Los ácidos grasos también pueden formar parte de la membrana celular, ya que están presentes en la bicapa de fosfolípidos. Las enzimas amilasa en la saliva y el intestino delgado descomponen los carbohidratos (polisacáridos) en azúcares simples (monosacáridos) como la glucosa, ya que los enlaces glicosídicos se rompen por hidrólisis. Estos monómeros pueden luego ser absorbidos en el torrente sanguíneo y transportados a las células diana que los usan para producir ATP (más aún con ácidos grasos) a través de la glucólisis y el ciclo de Krebs en la respiración aeróbica. Las enzimas también son necesarias para catalizar la división del azúcar (glucólisis) para producir átomos de H, y piruvato (dos moléculas por molécula de glucosa) que se combina con otra enzima, COA, para formar acetil COA, que se alimenta en el ciclo de Krebs. La respiración anaeróbica depende en gran medida de la energía de los monosacáridos en la glucólisis anaerobia, mientras que la respiración aeróbica (el ciclo de Krebs) puede usar ácidos grasos y monosacchatidas para producir ATP. Enzimas proteasas (por ejemplo, pepsina y tripsina) en el estómago y el intestino delgado descomponen los polipéptidos en residuos de aminoácidos, ya que los enlaces peptídicos se dividen mediante hidrólisis. Estos aminoácidos se absorben en el torrente sanguíneo y se transportan a las células donde se usan para producir proteínas que afectan la estructura y función de la célula (p. Ej., Más de los filamentos de actina y miosina se pueden sintetizar para producir más miofibrillas y aumentar la sección transversal área de miofibrillas existentes, que aumenta el tamaño de las células musculares en la hipertrofia).
Las enzimas también están involucradas en procesos anabólicos en las células. Un ejemplo es la enzima ATP sintasa en el espacio intermembrana, que cambia de forma cuando los iones H + del ciclo Krebs pasan a través de ella desde la membrana mitocondrial interna a la matriz mitocondrial (utilizando la energía de las reacciones redox de electrones y portadores de electrones en el cadena de transporte de electrones), lo que causa que catalice la unión de ATP y Pi para formar ATP (trifosfato de adenosina). Otro ejemplo es la unión de aminoácidos mediante enlaces peptídicos durante la traducción para formar polipéptidos en la polimerización por condensación. Esto es catalizado por la enzima peptiltransferasa. Como se mencionó, estas proteínas tienen un efecto sobre la estructura y función de la célula, lo que hace que se especialice. Los monómeros de glucosa de los alimentos también se pueden unir mediante enlaces glicosídicos en polimerización por condensación para formar el glucógeno polisacárido que se almacena en los músculos y el hígado (cuando estos depósitos están llenos se almacenan en los adipocitos / células grasas) para proporcionar una fuente de energía . Los mononucleótidos también se unen mediante enlaces fosfodiéster en la polimerización por condensación, durante la síntesis de ARNm en la transcripción (catalizada por ARN polimerasa que se une a la región promotora aguas arriba de un determinado gen, disparando el complejo de iniciación de la transcripción que se mueve a lo largo del gen, sintetizando ARNm en el camino ) permitiendo la siguiente etapa de síntesis de proteína (traducción) y durante la síntesis de ADN en la replicación semi conservativa, que permite a una célula replicar su ADN en interfase, por lo que puede dividirse por mitosis o meiosis.
