Las enzimas y por qué son importantes: Q&A

    Saludos a todos los nuevos lectores y muchas gracias por ayudar a My Biolodge a superar las mil visitas. Para este artículo, he decidido cambiar un poco la dinámica y hacer una sesión de Questions and Answers (lit. preguntas y respuestas) como lo hice en ocasiones anteriores con la genética de conservación y la biotecnología industrial ya que este es un tema que muchas personas conocen más no conocen muy bien cómo funciona en realidad. Comenzemos.

   "¿Qué son las enzimas y cómo funcionan?"

  Las enzimas son formadas por aminoácidos y consisten de una proteína (usualmente por proteínas globulares) y de un elemento que no es una proteína conocido como el co-factor; el cual puede ser de tres tipos: orgánico (los cuales están unidos de forma permanente a la enzima); catión, que es un ion metálico con carga positiva y se une de forma temporal a la proteína que conforma la enzima causando que esta gane parte de esta carga positiva y molécula orgánica, la cual es comúnmente una proteína y no se une de forma permanente a la proteína más se combina de forma temporal con el complejo enzima-sustrato. Las propiedas de los enlaces intramoleculares e intermoleculares que unen a las estructuras que conforman a la proteína se ven afectados por los cambios en el pH y en la temperatura y de la misma manera afecta la forma de la enzima, haciendo que la habilidad de catalización de la enzima sea sensible a dichos cambios. Al saber esto, podemos deducir que las enzimas son sustancias bioquímicas las cuales ayudan a que las reacciones bioquímicas se realizen de una forma más rápida y con un menor gasto de energía mediante el uso de rutas de reacción que requieran de menor energía para activarse, y las enzimas, al igual que los catalizadores químicos, no afectan el equilibrio de la reacción, sólo la velocidad con la que esta ocurre. Con respecto a su funcionamiento, las enzimas requieren entrar en contacto con la molécula para tener suficiente energía para iniciar la reacción, y para ello las enzimas cuenta con un sitio activo el cual al vincularse con una molécula reaccionante (llamada sustrato) proveerá la energía para que se inicie la reacción. El sitio activo es especializado y se adecúa específicamente a un tipo de sustrato determinado y por ello existen muchísimos tipos de enzimas las cuales se encargan de facilitar muchos tipos de reacciones bioquímicas que se encuentran en todo tipo de organismos biológicos y en la naturaleza. Por ejemplo, la maltasa es una enzima la cual tiene la tarea específica de romper la maltosa (un tipo de carbohidrato) en dos glucosas.

  "Eso se lee bastante complicado y no entiendo en qué nos ayudan las enzimas. ¿Qué se supone que hacen?"

  Aunque entender la parte química de las enzimas es un poco tedioso, su concepto es muy sencillo, son sustancias que ayudan a que las reacciones químicas sucedan más rápido, no se pone más sencillo que eso. Con respecto a su importancia, las enzimas ayudan y están presentes en todo tipo de reacciones de todo tipo de organismos con las que somos familiares, entre ellos podemos nombrar el ciclo de Krebs (entre ellas podemos resaltar la cintrato sintasa que cataliza la primera reacción de este ciclo), el proceso de digestión (las enzimas digestivas se encargan de romper los polímeros presentes en los alimentos para su absorción), la fotosíntesis (donde la PEP Carboxilasa que actúa en la reacción de las moléculas de dióxido de carbono con el PEP fosfoenolpiruvato) y muchísimas más. Si todos estos procesos no contaran con la ayuda de las enzimas probablemente no funcionarían de la misma manera ni serían tan eficientes. Un ejemplo seria la intolerancia a la lactosa, que es causada porque el instestino de la persona no produce lactasa, la enzima que participa en el rompimiento de la lactosa y por ello es incapaz de sintetizarla correctamente. 

La intolerancia a la lactosa es producida por la falta de lactasa. Foto:Pixabay

  "Ahora entiendo un poco más, ¿hay formas de usar las enzimas para otras cosas o hacerlas todavía más eficientes?"

  Eso es lo que los científicos están intentando lograr actualmente. Para ello, se ha estudiado la configuración de los aminoácidos que forman la enzima, su estructura y la relación de esta con su funcionamiento, esto se logra analizando la estructura de la secuencia de ADN que codifica la enzima, para el estudio del funcionamiento de una enzima se emplea la clonación de un gen parte de la enzima y se introduce en un vector para lograr la producción de un clon. Todo esto es con el fin de comprender totalmente a la enzima para lograr manipularla a un nivel genético para aumentar su rendimiento o rango de funciones, producir enzimas artificiales o crear nuevos tipos de enzimas. Si esto se logra, las posibilidades de uso son muy amplias, especialmente en el tratamiento de enfermades causadas por falta de enzimas, producción de medicamentos y en industrias de todo tipo ya que, al lograr controlar las enzimas, se logran procesos rápidos y eficientes que no requieren de tanto gasto de energía. La nueva rama de la ingeniería que estudia este tema es la ingeniería de enzimas (más información en inglés aquí) la cual se encarga de utilizar las técnicas de la bioingeniería, la ingeniería genética y la biotecnología para buscar la forma de usar las enzimas a nuestro favor.

  "Wow. No sabía que las enzimas eran tan útiles"

  En realidad yo tampoco sabía hasta hace muy poco, pero estudio bioingeniería y es una de las subramas en mayor desarrollo, por lo cual decidí aprender más sobre el tema.

  Y así concluye esta sesión de Q&A, el material online sobre los usos de las enzimas y la ingeniería de enzimas es muy escaso en todos los idiomas debido a la novedad del tema así que me referí en gran parte a este artículo de Science J Rank para explicar ese contenido. Si deseas saber más sobre cómo funciona la energía de activación de las enzimas puedes ver este vídeo de Khan Academy. Además, los quiero invitar a revisar el archivo del blog donde podrán leer mis artículos del 2014 donde podrán encontrar artículos sobre algunos de los términos que son de alta importancia para el estudio de la biología como genética, la clonación, el ADN recombinante, las mutaciones y el ADN, entre otros. No olvides dejarme tus sugerencias para artículos en los comentarios.