Enzims i la seva Classificació

Enzims

• Els enzims són proteïnes altament especialitzades en la catalització de les reaccions biològiques, accelerant la velocitat de les reaccions.
• Estan presents a gairebé totes les rutes metabòliques, fent que les reaccions es produeixin a una velocitat adequada per a la cèl·lula.
• Es caracteritzen per la seva especificitat, actuant sobre substàncies específiques anomenades substrats per a originar un producte de reacció.
• Tenen un alt poder catalític, augmentant la velocitat de les reaccions de forma considerable en absència d'enzims.

Classificació dels enzims

• Els enzims es classifiquen segons el tipus de reacció que catalitzen en sis grups principals:
  • Oxidoreductases: Reaccions d'oxidació-reducció. Exemple: Lactat deshidrogenasa.
  • Transferases: Transfereixen grups funcionals. Exemple: Hexoquinasa.
  • Hidrolases: Reaccions de hidròlisi. Exemple: Amilasa.
  • Liases: Trenquen enllaços químics. Exemple: Fumarasa.
  • Isomerases: Converteixen una molècula en un isòmer seu. Exemple: Fosfoglucosa isomerasa.
  • Liases: Formen dobles enllaços o cicles. Exemple: Fumarasa.
• Aquests grups es divideixen encara més en subgrups per a una classificació més precisa.

Estructura i especificitat del substrat

• Centre actiu: Zona a la qual s'uneix el substrat i on es produeix la reacció catalitzada. Conté aminoàcids implicats en la catalització i en la unió al substrat.
• Centre al·lostèric: Un altre zona de l'enzim on s'uneixen molècules reguladores que influeixen en l'activitat enzimàtica.
• Els enzims tenen una estructura tridimensional específica, fonamental per a la seva funció, i la seva forma afecta la seva capacitat per unir-se al substrat.

Cofactors

• Els cofactors són components no proteics que necessiten alguns enzims per a la seva activitat catalítica.
• Poden ser ions metàl·lics (com el Fe o Mg) o molècules orgàniques (com les vitamines).
• Alguns cofactors s'uneixen fortament als enzims formant un complex anomenat holoenzim.
• Aquesta unió amb els cofactors en una forma d'enzim inactiva, l'apoenzim, és crucial per a la seva activitat.

Mecanisme d'acció enzimàtica

• Els enzims actuen com a catalitzadors que disminueixen l'energia d'activació, accelerant la velocitat de les reaccions.
• La reacció passa a través d'un estat de transició, on les molècules presenten la màxima energia.
• Els enzims ajuden a estabilitzar l'estat de transició, reduint l'energia d'activació necessària i accelerant la formació dels productes.
• Reconèixement: L'enzim s'uneix al substrat.
• Formació del complex enzim-substrat (E-S): L'enzim s'uneix al substrat a través del seu lloc actiu.
• Transformació del complex enzim-substrat (E-S) en complex enzim-producte (E-P): Al formar-se l'estat de canvi, l'enzim transforma el substrat en un producte.
• Dissociació del complex enzim-producte (E-P): El producte es desprèn de l'enzim, que queda lliure per a un altre cicle de reaccions.

Catàlisi i cinètica enzimàtica

• Els enzims disminueixen l'energia d'activació que es necessita per iniciar les reaccions.
• Una reacció necessita un nivell mínim d'energia per a començar la reacció: Energia d'activació
• Els enzims no alteren els reactius ni els productes.
• L'energia total a la reactió no es veu alterada
• Velocitat de reacció: Quantitat de producte que es produeix per unitat de temps
• La velocitat de la reacció depen dels reactius, de l'enzim, de la temperatura, pH (entre d'altres)
• Els enzims actuen com a catalitzadors, influenciant directament la velocitat a la que es produeix una reacció.

Equació de Michaelis-Menten

• La corba de Michaelis-Menten describe la velocitat d'una reacció enzimàtica en funció de la concentració de substrat.
• A baixes concentracions de substrat, la velocitat és proporcional a la concentració de substrat.
• A altes concentracions de substrat, la velocitat es manté constant.
• El valor de Km, anomenat constant de Michaelis-Menten, és típic d'un enzim i indica l'afinitat de l'enzim per al seu substrat (alta afinitat implica menor valor de Km). Vmax és la velocitat màxima.

Inhibició enzimàtica

• Els inhibidores enzimàtics redueixen o aturen l'activitat catalítica dels enzims, afectant la velocitat i/o l'eficàcia de les reaccions.
• Hi ha diversos tipus d'inhibició reversibles: competitiva, acompetitiva i no competitiva.
• Hi ha inhibició irreversible.

Regulació de l'activitat enzimàtica

• Els enzims es regulen de diverses maneres:
• Nivell genètic: Regulació de la producció d'enzims.
• Nivell retroactiu: Producte de la reacció enzimàtica influeix en l'activitat de l'enzim.
• Nivell hormonal: Hormones regulen la seva activitat.
• Nivell estructural: Forma de l'enzim pot influir en la seva activitat.
• Compartimentació cel·lular: Localització de l'enzim en determinades regions de la cèl·lula.

Enzims presents al plasma

• Els enzims presents al plasma s’utilitzen en el diagnòstic de diverses malalties, ja que els nivells d’enzims poden estar elevats si hi ha danys a determinats òrgans.
• Els isoenzims poden ser una font essencial d’informació per ajudar a diagnosticar patologies o determinar la causa d’una alteració.

Activitat enzimàtica i diagnòstic clínic

• L'anàlisi d'enzims en líquids biològics (com sèrum o plasma) és una eina important en el diagnòstic clínic.
• Els nivells elevats d'enzims poden indicar danys a òrgans o teixits específics, ajudant a l'elaboració d'un diagnòstic.
• L'anàlisi d'isoenzims pot ajudar a distingir entre diferents danys orgànics (més específic).

Factors que influeixen en la cinètica enzimàtica

• Concentració de substrat: A més substrat, més velocitat fins que arriba a la saturació • pH: Cada enzim té un rang de pH òptim. Fora d'aquest rang, es desnaturalitza i redueix l'activitat • Temperatura: Un augment de la temperatura augmenta la velocitat fins que es desnaturalitza l'enzim • Força iònica: El medi iònic afecta l'activitat enzimàtica • Concentració d'enzim: Més enzim, més velocitat, fins a la saturació.