Cinética Enzimática, Regulación del Metabolismo y Vitaminas

Cinética y Actividad Enzimática

Velocidad máxima de reacción ($V_{\text{máx}}$): Se alcanza cuando todas las moléculas de la enzima están saturadas u ocupadas por moléculas de sustrato (saturación de la enzima).

Factores que Afectan a la Velocidad de Reacción

• Concentración de sustrato: A mayor concentración, mayor cantidad de sustrato se unirá a la enzima hasta alcanzar el punto de saturación.
• Temperatura: Incrementa la movilidad molecular, aumentando el número de choques y, por consiguiente, la velocidad de reacción. Existe una temperatura óptima específica para cada enzima; si la temperatura supera dicho umbral, la enzima se desnaturaliza perdiendo su función.
• pH: Presenta dos valores límite entre los cuales la enzima resulta eficaz. En el punto intermedio se sitúa el pH óptimo; si se sobrepasan los valores límite superior o inferior, la proteína se desnaturaliza.

Inhibición Enzimática

Un inhibidor enzimático es un ion o molécula orgánica que reduce o detiene por completo la actividad de una enzima (por ejemplo, la penicilina).

Tipos de Inhibición

• Por retroalimentación (feedback): El inhibidor es el propio producto final de la reacción, el cual bloquea la vía metabólica cuando ya no se requiere sintetizar más cantidad.
• Irreversible: El inhibidor se une permanentemente al centro activo inutilizándolo de forma definitiva.
• Reversible: Tras retirar el inhibidor, la enzima recupera su funcionalidad. Se clasifica en:
  • Competitiva.
  • No competitiva.
  • Acompetitiva (por bloqueo del complejo enzima-sustrato).

Enzimas Alostéricas y Regulación Metabólica

Las enzimas alostéricas pueden adoptar dos conformaciones estables distintas (activa e inactiva). Cuentan, además del centro activo, con un centro alostérico o regulador al que se acopla un ligando (que puede actuar como activador o inhibidor). Están compuestas por protómeros, cada uno dotado de un centro activo y un centro alostérico.

Mecanismos de Regulación de Rutas Metabólicas

• Variación de la síntesis enzimática: Aumento o disminución en la tasa de expresión y síntesis de la enzima.
• Regulación de la actividad enzimática: Mediante la síntesis de precursores inactivos (zimógenos) que solo se activan cuando son requeridos, o a través de interacciones alostéricas.

Mecanismos de Autorregulación Alostérica

• Inhibición por feedback (retroinhibición): El producto final se fija al centro alostérico, induciendo la transición alostérica de la enzima hacia su conformación inactiva.
• Inducción enzimática: El sustrato inicial se une al centro alostérico, provocando que la enzima pase a su conformación activa.

Clasificación de las Enzimas según la Reacción Catalizada

1. Oxidorreductasas (por ejemplo, las oxidasas).
2. Transferasas (por ejemplo, la glucoquinasa).
3. Hidrolasas (por ejemplo, las amidasas).
4. Liasas (por ejemplo, las desaminasas).
5. Isomerasas.
6. Ligasas.

Vitaminas

Las vitaminas son compuestos orgánicos requeridos en pequeñas cantidades para el correcto funcionamiento del organismo. Actúan como precursores de coenzimas u otras moléculas metabólicamente activas. Los animales necesitan ingerirlas obligatoriamente a través de la dieta (al ser incapaces de sintetizarlas), a diferencia de las plantas que sí pueden producirlas. Determinadas vitaminas se incorporan a partir de los alimentos en forma de provitaminas.

Son sustancias lábiles que se degradan con facilidad ante variaciones térmicas o exposición a la luz; el proceso culinario de cocción puede llegar a reducir su contenido a la mitad.

Clasificación según su Solubilidad

1. Vitaminas Hidrosolubles

Solubles en agua y con una óptima difusión a través del torrente sanguíneo. Desempeñan su función como coenzimas o como sus precursores directos:

• Vitaminas del complejo B: Intervienen en múltiples rutas metabólicas y en la eritropoyesis (formación de glóbulos rojos); su carencia desencadena cuadros de anemia (por ejemplo, la vitamina B1 participa en la transferencia de grupos aldehído).
• Vitamina C (ácido ascórbico): Participa activamente en la biosíntesis del colágeno y actúa como cofactor en reacciones de hidroxilación; su deficiencia produce escorbuto.

2. Vitaminas Liposolubles

De naturaleza lipídica, son solubles en disolventes orgánicos y tienden a acumularse en el tejido adiposo:

• Vitamina A (retinol): Protege los tejidos epiteliales y resulta indispensable para la percepción visual mediante la estimulación del nervio óptico.
• Vitamina K: Participa en la síntesis de la protrombina, proteína precursora de la trombina, clave en la coagulación sanguínea.
• Vitamina E (tocoferol): Ejerce una potente función antioxidante, previniendo que el oxígeno oxide y rompa los dobles enlaces presentes en los ácidos grasos insaturados.