¿Cuál es la conexión entre las enzimas y los sustratos?

Las enzimas y los sustratos están relacionados de dos maneras clave porque interactúan frecuentemente entre sí en muchos procesos biológicos. Primero, las enzimas y los sustratos a menudo son específicos entre sí y poseen formas complementarias que les permiten unirse. En segundo lugar, las enzimas pueden alterar los sustratos catalizando reacciones químicas o modificando estructuras. Juntos sufren transformaciones, que incluyen el complejo sustrato enzimático (ES), estados intermedios y estados de transición.

Se cree que hay alrededor de 75,000 enzimas en el cuerpo humano, muchas de las cuales son específicas de ciertos sustratos. Las enzimas y los sustratos se unen entre sí y se asocian a través de diversas interacciones, incluidos enlaces de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas y enlaces covalentes. Esta unión inicial se conoce como un modelo de ajuste inducido, en lugar de un modelo de cerradura y llave, porque cada molécula cambia en respuesta a la unión con la otra molécula para formar una nueva forma tridimensional. Juntos, la enzima y el sustrato comprenden el complejo ES, en el que pueden ocurrir reacciones químicas.

Durante una reacción catalizada, las enzimas y los sustratos interactúan para producir nuevos productos. Si bien la enzima permanece sin cambios después de que se completa la reacción, el sustrato a menudo se modifica, a veces cambiando completamente en una nueva molécula o moléculas. A pesar de permanecer sin cambios, la enzima desempeña un papel importante en las reacciones químicas que tienen lugar porque reduce la energía de activación para que la reacción continúe. Esto significa que la energía presente en las interacciones químicas de la enzima y el sustrato es suficiente para superar el obstáculo energético de la reacción.

A lo largo de la reacción, las enzimas y los sustratos pasan por diferentes etapas. Algunos de estos, conocidos como etapas intermedias o intermedios químicos, implican la formación de nuevas moléculas transitorias. La enzima puede estabilizarlos y catalizar más reacciones para cambiar estas moléculas en los productos deseados.

Los estados de transición son otros complejos formados entre enzimas y sustratos que son increíblemente de corta duración y alta energía. Con frecuencia ocurren en el momento de la ruptura, reforma o reorganización de la unión en la reacción. Las enzimas a menudo están estructuradas para reducir la energía de los estados de transición a través de enlaces estabilizadores, y a menudo esta reducción de energía es lo que reduce la energía de activación de la reacción.

Aunque hay muchos pares de sustratos enzimáticos, muchas enzimas pueden corresponder a múltiples sustratos. De hecho, se necesitan muchas enzimas para unir dos sustratos en una sola molécula o para romper un solo sustrato en dos moléculas de producto resultantes. También hay muchas enzimas que no son específicas, lo que significa que pueden apuntar a más de un sustrato, dependiendo de las condiciones dentro de la célula.