Ver o código fonte de «Enzima»

{{1000}}
[[Ficheiro:Purine Nucleoside Phosphorylase.jpg|miniatura|Modelo do '''enzima''' ''purina nucleósido fosforilase'' (PNP) xerado por computador.]]
Os/as '''enzimas'''<ref>{{DRAG|enzima}}</ref> (ou '''encimas''')<ref>{{DRAG|encima}}</ref> son un grupo de [[materia orgánica|compostos orgánicos]] de natureza en xeral [[proteína|proteica]] (existen tamén enzimas constituídos por [[ARN]], chamados [[ribozima]]s)<ref>Lilley D (2005). "Structure, folding and mechanisms of ribozymes". Curr Opin Struct Biol 15 (3): 313–23.[[DOI]]:[http://dx.doi.org/10.1016%2Fj.sbi.2005.05.002 10.1016/j.sbi.2005.05.002] PMID [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10960319 15919196]</ref><ref>Cech T (2000). "Structural biology. The ribosome is a ribozyme". Science 289 (5481): 878–9. [[DOI]]:[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9311771 PMID 9311771]</ref>, con actividade intra ou extracelular que teñen funcións catalíticas, catalizando reaccións químicas, que, sen a súa presenza, serían imposibles ou non poderían ter lugar á velocidade axeitada. Isto conséguese a través da diminución da [[enerxía de activación]] precisa para que se dea unha reacción química, resultando no aumento da velocidade desta e posibilitando así o [[metabolismo]] dos [[ser vivo|seres vivos]]. A capacidade catalítica dos enzimas fainos adecuados para aplicacións industriais, como na [[industria farmacéutica]] ou na [[industria alimentar|alimentaria]].

En sistemas vivos, a maioría das reaccións bioquímicas danse en [[vía metabólica|vías metabólicas]], secuencias de reaccións nas que o produto dunha reacción utilízase como reactivo na seguinte. Diferentes enzimas catalizan os diferentes pasos das vías metabólicas, actuando de forma concertada de xeito que non se interrompa o fluxo nesas vías. Ademais, a actividade de cada enzima pode ser [[regulación enzimática|regulada]], aumentándoa, diminuíndoa ou mesmo deténdoa, co obxectivo de modular o fluxo da vía metabólica na que se insire.

O ramo da [[bioquímica]] adicado ao estudo e caracterización dos enzimas é a [[enzimoloxía]].

== Actividade enzimática ==

Os enzimas transforman unha substancia, chamada [[substrato (bioquímica)|substrato]], noutra diferente denominada [[produto (bioquímica)|produto]], e son extremadamente específicas para a reacción que catalizan. Isto quere dicir que, en xeral, un mesmo enzima cataliza un e só un tipo de reacción química (aínda que poden existir varios enzimas que catalicen a mesma reacción). Consecuentemente, o tipo de enzimas atopados nunha célula determina o tipo de [[metabolismo]] que a célula efectúa.

A velocidade da reacción catalizada por un enzima aumenta debido á diminución da [[enerxía de activación]] necesaria para transformar o substrato no produto. A aceleración da reacción pode ser da orde de varios millóns de veces: por exemplo, o enzima orotidina-5'-fosfato descarboxilase diminúe o tempo da reacción que cataliza de 78 millóns de anos a 25 milisegundos.<ref name=proficient>A. Radzicka, R. Wolfenden (1995), "A proficient enzyme.", ''Science'', '''6'''(267), p. 90-931</ref>

Ao seren catalizadores, os enzimas non son consumidos na reacción e non alteran o [[equilibrio químico]] da mesma.

A actividade enzimática pode depender da presenza ou non de determinadas moléculas, xenericamente chamadas cofactores. A natureza química dos cofactores é moi variable, podendo ser por exemplo un ou máis [[Ión|ións metálicos]] (coma o ferro), ou unha [[molécula orgánica]] (como a [[vitamina B]]<sub>12</sub>). Estes cofactores poden participar directamente na reacción enzimática, ou permitir ao enzima adoptar unha conformación idónea para a catálise.

Outras substancias son capaces de inhibir a actividade dalgúns enzimas, diminuíndoa ou eliminándoa totalmente; son os chamados [[inhibidor enzimático|inhibidores enzimáticos]].

Polo feito de seren proteínas con [[estrutura das proteínas|estrutura terciaria ou cuaternaria]], os enzimas presentan pregamentos tridimensionais nas súas [[polipéptido|cadeas polipeptídicas]], o que lles confire unha forma característica e exclusiva. Así, diferentes enzimas presentan diferentes formas e polo tanto diferentes papeis biolóxicos. Para que un enzima actúe, é preciso que , por así dicilo, os substratos encaixen no [[centro activo]] do enzima. Este "encaixe" porén depende da forma, isto é, do contorno do enzima. Por iso os substratos que se axustan nun enzima determinado non o fan noutros diferentes e a reacción non ocorre; de aí a especificidade dos enzimas en canto aos substratos sobre os que actúan. Unha vez ocorrido o encaixe, fórmase o chamado complexo enzima-substrato, que se asemella ao sistema chave-pechadura. A parte do enzima onde se encaixa o substrado é denominado sitio ou centro activo). No caso de substancias que reaccionan entre si, a acción catalítica dos enzimas facilita dita reacción, tornándose máis rápida ao aproximárense as moléculas que tiñan que reaccionar. Trala reacción, o enzima deslígase do substrato e permanece intacto.

== Localización ==

Podemos atopar enzimas en case todas as estruturas celulares e [[fluídos corporais]]. Algúns teñen unha localización específica, de tal xeito que poden servir para indicar que estamos en presenza dun [[Tecido (bioloxía)|tecido]], [[secreción]] ou [[célula|fragmento celular]] determinado verificando a actividade dun enzima dado.

== Historia ==
[[Ficheiro:Eduardbuchner.jpg|miniatura|175px|dereita|[[Eduard Buchner]]]]
Entre o final do śeculo XVII e o inicio do XVIII xa se sabía que as secrecións [[estómago|estomacais]] eran capaces de dixerir a [[carne]]<ref name=Rene>René Antoine Ferchault de Réaumur (1752), "Observations sur la dixestion des oiseaux", ''Histoire de l'academie royale des sciences'', '''1752'''p. 266, 461</ref>; coñecíase tamén a conversión de [[amidón]] en [[azucre]]s pola acción da saliva e extractos [[vexetal|vexetais]]. O mecanismo subxacente a estas transformacións non era, porén, coñecido<ref>[http://etext.lib.virginia.edu/toc/modeng/public/Wil4Sci.html Williams, H. S. (1904) A History of Science: in Five Volumes. Volume IV: Modern Development of the Chemical and Biological Sciences Harper and Brothers (New York)]</ref>.

Os enzimas foron descubertos no século XIX, aparentemente por [[Pasteur]], que concluíu que a [[fermentación]] do azucre en [[alcohol]] polo [[lévedo]] era catalizada por fermentos. Postulou, pois, que eses fermentos (os enzimas) eran inseparables da estrutura das células vivas do lévedo. Pasteur declarou que "a [[fermentación alcohólica]] é un acto correlacionado coa vida e organización das células do fermento, e non coa súa morte ou putrefacción"<ref>J. Dubos (1951), "Louis Pasteur: Free Lance of Science, Gollancz." ''in'' K.L. Manchester (1995), "Louis Pasteur (1822–1895)--chance and the prepared mind.", ''Trends in Biotechnology'', '''13'''(12), p.511-515</ref>.

En [[1878]], [[Willhelm Kühne]] empregou por vez primeira o termo "enzima" para describir este fermento, facendo uso da palabra grega ενζυμον, que significa "levedar". O termo pasou a ser máis tarde usado para denominar ás proteínas con capacidade catalítica, mentres que o termo "fermento" refírese á actividade exercida por organismos vivos.

En [[1897]], [[Eduard Buchner]] descubriu que os extractos de lévedo podían fermentar o azucre ata alcohol e probou que os enzimas implicados na fermentación alcóholica continuaban a funcionar mesmo cando se eliminaban as células vivas. Este descubrimento valeulle o premio [[Nobel de Química]] en [[1907]]<ref>[http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1907/buchner-bio.html Nobel Laureate Biography of Eduard Buchner at http://nobelprize.org] Accessed 04 April 2007</ref>.

Restaba por determinar cal era a natureza dos enzimas. Alguúns afirmaban que as proteínas, asociadas á actividade enzimática, non eran máis có soporte do verdadeiro enzima, e, por si mesmas, eran incapaces de [[catálise]]. En 1926, James B. Sumner pruficou e cristalizou a [[urease]], amosando que se trataba dunha proteína pura, e fixo o mesmo, en [[1937]], coa [[catalase]]. A proba final foi feita por Northrop e Stanley en 1930, co estudo de tres enzimas dixestivos, a [[pepsina]], a [[tripsina]] e a [[quimotripsina]], polo que recibiron o premio [[Nobel de Química]] en 1946<ref>[http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1946/ 1946 Nobel prize for Chemistry laureates at http://nobelprize.org] Accessed 04 April 2007</ref>.

J.B.S. Haldane escribiu un tratado titulado "Enzimas", onde facía a suxestión de que as interaccións por enlaces químicos débiles entre o enzima e o substrato poderían permitir a separación da molécula do substrato e catalizar a reacción.

A cristalización de enzimas purificados permitiu que as súas estruturas moleculares puidesen ser examinadas por [[cristalografía de raios X]], o que aconteceu primeiro coa [[lisozima]], un enzima que aparece na saliva, bágoas e na clara de ovo e que destrúe a parede celular de bacterias, en 1965<ref>Blake CC, Koenig DF, Mair GA, North AC, Phillips DC, Sarma VR. (1965). "Structure of hen egg-white lysozyme. A three-dimensional Fourier synthesis at 2 Angstrom resolution". Nature 22 (206): 757-761 PMID 5891407</ref>. Comezan deste xeito a [[bioquímica]] e bioloxía estruturais, que se esforzan por comprender o funcionamento dos enzimas a nivel atómico.

A tentativa de comprender o mecanismo da [[catálise enzimática]] a nivel [[mecánica cuántica|cuántico]] foi facilitada recentemente polo aumento da capacidade aritmética dos [[computador]]es.

== Estruturas e mecanismos ==
{{Artigo principal|Catálise}}
[[Ficheiro:Carbonic anhydrase.png|miniatura|dereita|250px|Diagrama [http://www.rcsb.org/pdb/explore.do?structureId=1MOO PDB 1MOO] mostrando a [[anhidrasa carbónica|anhidrase carbónica]] II. A esfera de cor cincenta é un ión de [[cinc]] que funciona coma cofactor no [[sitio activo]].]]

Os enzimas son proteínas, e aínda que son xeralmente grandes poden ter un tamaño moi variable, dende os 62 residuos de [[aminoácido]]s do [[monómero]] do enzima [[4-oxalocrotonato tautomerase]]<ref>Chen LH, Kenyon GL, Curtin F, Harayama S, Bembenek ME, Hajipour G, Whitman CP (1992). "4-Oxalocrotonate tautomerase, an enzyme composed of 62 amino acid residues per monomer". J. Biol. Chem. 267 (25): 17716-21. [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1339435?dopt=Abstracthttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1339435?dopt=Abstract PMID 1339435]</ref>, ata un tamaño de 2500 residuos, como é o caso da [[ácido graxo sintase]].<ref>Smith S (1994). [http://www.fasebj.org/cgi/reprint/8/15/1248 "The animal fatty acid synthase: one gene, one polypeptide, seven enzymes"]. FASEB J. 8 (15): 1248–59. PMID 8001737</ref> A actividade dos enzimas está determinada pola súa [[Estrutura cuaternaria das proteínas|estrutura cuaternaria]].<ref>Anfinsen C.B. (1973). "Principles that Govern the Folding of Protein Chains". Science: 223–230. PMID 4124164</ref> En calquera caso, a maioría de enzimas son moito maiores có [[substrato encimático|substrato]] sobre o cal actúan, e só unha pequena porción do enzima (entre 3 e 4 aminoácidos) está envolta na catálise.<ref>[http://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/CSA/ The Catalytic Site Atlas at The European Bioinformatics Institute] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20130803032349/http://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/CSA/ |date=03 de agosto de 2013 }} Accessed 04 April 2007</ref> A rexión que contén estes residuos catalíticos, que se liga ao substrato e que leva a cabo a reacción, denomínase sitio ou [[centro activo]]. Os enzimas tamén poden posuír sitios aos que se ligan [[cofactor]]es necesarios para o bo desempeño da reacción. Algúns enzimas tamén poden presentar centros de unión para outras moléculas de pequeno tamaño, que poden ser tanto produtos coma substratos, directos ou [[vía metabólica|indirectos]], da reacción catalizada. Estas ligazóns serven para aumentar ou diminuír a actividade do enzima, dando orixe a un modo de regulación por [[retroalimentación]].

Coma todas as proteínas, os enzimas están formados por longas cadeas lineais de aminoácidos que sofren un [[pregamento de proteínas|pregamento]] que ten como resultado unha moilécula de [[Proteína#Estrutura tridimensional|estrutura tridimensional]]. Cada secuencia única de aminoácidos xera tamén unha estrutura tridimensional única que ten propiedades específicas. Cadeas individuais de proteínas poden agruparse ás veces e formar así un [[complexo proteico]]. A [[estrutura das proteínas|estrutura da proteína]] pode chegar a desagregarse ou mesmo perder a súa actividade por mor dunha [[desnaturalización (bioquímica)|desnaturalización]], isto é, a alteración da conformación tridimensional polo aumento excesivo de temperatura, ou variacións fortes de [[pH]]. Segundo o enzima, a desnaturalización pode ter efectos reversibles ou irreversibles.

=== Especificidade ===
Os enzimas posúen en xeral unha elevada especificidade en relación ás reaccións que catalizan e aos substratos implicados nelas. A conformación tridimensional, a carga e outras características [[hidrófilo|hidrofílicas]]/[[hidrofobia|hidrofóbicas]] da proteína son responsables desta especificidade. Os enzimas exhiben tamén niveis altos de [[estereoespecificidade]], [[rexioselectividade]] e [[quimioselectividade]],<ref>Jaeger KE, Eggert T. (2004). "Enantioselective biocatalysis optimized by directed evolution.". Curr Opin Biotechnol. 15(4): 305–313. PMID 15358000</ref> chegando a poder distinguir ás veces entre a [[enantiómero|forma α e β]] dun substrato. A vantaxe desta especificidade é a formación do produto que se precisa sen que se xeren outros secundarios.

Algúns dos enzimas máis precisos e específicos interveñen na copia e expresión do xenoma. Estes enzimas posúen mecanismos de ''[[proof-reading]]'' (corrección de erros de lectura). Un destes casos é a [[ADN polimerase|DNA polimerase]], que cataliza unha reacción nun primeiro paso, para de seguida confirmar, nun segundo paso, se o produto é o correcto.<ref>Shevelev IV, Hubscher U. (2002). "The 3' 5' exonucleases.". Nat Rev Mol Cell Biol. 3 (5): 364–376. PMID 11988770</ref> Este proceso en dúas etapas ten como resultado taxas de erro ínfimas, na orde dunha por cada cen millóns de reaccións, no caso de polimerases de [[mamífero]]s.<ref>Berg J., Tymoczko J. and Stryer L. (2002) Biochemistry. W. H. Freeman and Company [//gl.wikipedia.org/wiki/Especial:Fontes_bibliogr%C3%A1ficas/0716749556 ISBN 0-7167-4955-6]</ref> Pódense atopar mecanismos de revisión semellantes na [[ARN polimerase|RNA polimerase]],<ref>Zenkin N, Yuzenkova Y, Severinov K. (2006). "Transcript-assisted transcriptional proofreading.". Science. 313: 518–520. PMID 16873663</ref> na [[aminoacil-ARNt sintetase|aminoacil-tRNA sintetase]]<ref>Ibba M, Soll D. (2000). "Aminoacyl-tRNA synthesis.". Annu Rev Biochem. 69: 617–650 PMID 10966471</ref> e mais nos [[ribosoma]]s.<ref>Rodnina MV, Wintermeyer W. (2001). "Fidelity of aminoacyl-tRNA selection on the ribosome: kinetic and structural mechanisms.". Annu Rev Biochem. 70: 415–435. PMID 11395413</ref>

Algúns enzimas que producen [[metabolito secundario|metabolitos secundarios]] son descritos coma ''promiscuos'', xa que poden actuar sobre un longo espectro de diferentes substratos. Ten sido suxerido que este tipo de especificidade elongada é importante nos procesos de evolución de novas vías de biosíntese.<ref>Firn, Richard [http://www-users.york.ac.uk/~drf1/rdf_sp1.htm The Screening Hypothesis - a new explanation of secondary product diversity and function] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20061031063451/http://www-users.york.ac.uk/~drf1/rdf_sp1.htm |date=31 de outubro de 2006 }}</ref>

==== Modelo chave-pechadura ====
Os enzimas exhiben unha elevada especificidade. [[Emil Fischer]], en 1894, propuxo que ese feito era debido a que tanto os enzimas coma os substratos presentan formas xeométricas complementarias, de forma que encaixen de xeito máis preciso uns nos outros.<ref>Jaeger KE, Eggert T. (2004). «Enantioselective biocatalysis optimized by directed evolution.». Curr Opin Biotechnol. 15(4): pp. 305-313. PMID 15358000</ref> Este proceso é moitas veces coñecido como de chave-pechadura. Mais, a pesar de explicar a especificidade dos enzimas, este modelo falla en explicar a estabilización dos estados de transición que amosan os enzimas.

==== Modelo do encaixe inducido ====
[[Ficheiro:Induced fit diagram pt.svg|miniatura|450px|Diagramas que mostran a actividade enzimática a través do modelo do encaixe inducido.]] 
En 1958, [[Daniel Koshland]] suxeriu unha modificación ao modelo de chave-pechadura: dado que os enzimas son estruturas flexibles, a forma do centro activo varía constantemente ao interaccionar co substrato.<ref>Koshland D. E. (1958). "[http://www.pnas.org/cgi/reprint/44/2/98 Application of a Theory of Enzyme Specificity to Protein Synthesis] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070303145503/http://www.pnas.org/cgi/reprint/44/2/98|date=03 de marzo de 2007}}". Proc. Natl. Acad. Sci. 44 (2): 98–104.[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16590179?dopt=Abstract PMID 16590179</ref> Como resultado disto, o substrato non se liga simplemente a un sitio activo ríxido, senón que as [[cadea lateral|cadeas laterais]] dos aminoácidos que conforman os sitios activos sofren unha reorientación conforme o substrato entra, de xeito que as súas posicións potencien a acción catalítica do enzima. Nalgúns casos, coma nas glicosidases, a molécula de substrato tamén sofre alteracións na súa estrutura a medida que se achega ao sitio activo.<ref>Vasella A, Davies GJ, Bohm M. (2002). "Glycosidase mechanisms.". Curr Opin Chem Biol. 6 (5): 619–629.PMID 12413546</ref> O sitio activo continúa a sufrir modificacións ata que o substrato se atope completamente ligado, e é neste momento cando se determinan a súa conformación final e a carga.<ref>Boyer, Rodney. Concepts in Biochemistry {{en}}. 2nd ed. ed. New York, Chichester, Weinheim, Brisbane, Singapore, Toronto.: John Wiley & Sons, Inc.. p. 137–138.</ref>

=== Mecanismos ===
Os enzimas actúan de diversas formas, todas elas diminuíndo o valor de ΔG<sup>‡</sup>:<ref>Fersht, A (1985) ''Enzyme Structure and Mechanism'' (2nd ed) p50–52 W H Freeman & co, New York ISBN 0-7167-1615-1</ref>

* Reducindo a [[enerxía de activación]] creando un medio no cal o estado de transición se estabiliza (por exemplo, deformando o substrato -gastando enerxía neste paso- de xeito que diminúa a enerxía do [[estado de transición]] da reacción catalizada, resultando nunha diminución global da enerxía requirida para completar a reacción).
* Proporcionando unha vía alternativa (por exemplo, reaccionando co substrato para formaren un complexo enzima-substrato, de existencia imposible sen a presenza do enzima).
* Reducindo a variación de [[entropía]] da reacción ao orientar os substratos da forma correcta para que a reacción sexa máis doada. En auxencia do enzima, as moléculas colisionan en todas as direccións posíbles de xeito aleatorio, un proceso moito menos eficiente ca en presenza do enzima. Isto pásase por alto ao considerar ΔG<sup>‡</sup> soa.

==== Dinámica e funcións ====
Investigacións recentes achegaron novos coñecementos sobre o xeito en que se ligan a [[dinámica]] interna dun enzima e o seu mecanismo de [[catálise]]<ref>Eisenmesser EZ, Bosco DA, Akke M, Kern D. ''Enzyme dynamics during catalysis.'' Science. 2002 February 22;295(5559):1520–3. PMID 11859194</ref><ref>Agarwal PK. ''Role of protein dynamics in reaction rate enhancement by enzymes.'' J Am Chem Soc. 2005 November 2;127(43):15248-56. PMID 16248667</ref><ref>Eisenmesser EZ, Millet O, Labeikovsky W, Korzhnev DM, Wolf-Watz M, Bosco DA, Skalicky JJ, Kay LE, Kern D. ''Intrinsic dynamics of an enzyme underlies catalysis.'' Nature. 2005 November 3;438(7064):117-21. PMID 16267559</ref>. A dinámica interna dun enzima é descrita como o movemento das partes internas ([[aminoácido]]s individuais, [[polipéptido|grupos de aminoácidos]], un lazo da cadea, unha hélice α, follas β veciñas ou ata dominios proteicos enteiros) destas [[biomolécula]]s, que poden transcorrer a diversas escalas de tempo, dende [[femtosegundo]]s a segundos. Redes de residuos de aminoácidos dunha estrutura poden contribuír á catálise a través de movementos dinámicos<ref>Agarwal PK, Billeter SR, Rajagopalan PT, Benkovic SJ, Hammes-Schiffer S. (March 2002). "[http://www.pnas.org/cgi/content/full/99/5/2794 Network of coupled promoting motions in enzyme catalysis.] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070214012600/http://www.pnas.org/cgi/content/full/99/5/2794|date=14 de febreiro de 2007}}".Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 99: 2794–9. PMID 11867722</ref><ref>Agarwal PK, Geist A, Gorin A. Protein dynamics and enzymatic catalysis: investigating the peptidyl-prolyl cis-trans isomerization activity of cyclophilin A. Biochemistry. 2004 August 24;43(33):10605-18. PMID 15311922</ref><ref>Tousignant A, Pelletier JN. (Aug 2004). "[http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6VRP-4D4JYMC-6&_coverDate=08%2F31%2F2004&_alid=465962916&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_qd=1&_cdi=6240&_sort=d&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=613585a6164baa38b4f6536d8da9170a Protein motions promote catalysis.] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20091130073740/http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6VRP-4D4JYMC-6&_coverDate=08%2F31%2F2004&_alid=465962916&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_qd=1&_cdi=6240&_sort=d&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=613585a6164baa38b4f6536d8da9170a|date=30 de novembro de 2009}}". Chem Biol. 11 (8): 1037–42. PMID 15324804</ref><ref>{{Cita publicación periódica|título=Coupling between Catalytic Site and Collective Dynamics: A Requirement for Mechanochemical Activity of Enzymes|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S096921260500167X|revista=Structure|data=2005-6|páxina=893–904|volume=13|número=6|doi=10.1016/j.str.2005.03.015|lingua=en|nome=Lee-Wei|apelidos=Yang|nome2=Ivet|apelidos2=Bahar|PMC=1489920|ISSN=0969-2126|PMID=15939021|páxinas=}}</ref>. Estes de movementos nas proteínas son importantes na acción de diversos enzimas, mais o tipo de reacción que estes catalizan é o que determina que movementos son máis importantes: pequenas e rápidas [[vibración]]s ou lentas e significativas alteracións conformacionais. Estes estudos teñen consecuencias na comprensión dos efectos alostéricos, na produción industrial de enzimas e no desenvolvemento de novos [[fármaco]]s.

=== Regulación alostérica ===
{{Artigo principal|Alostería}}
Os centros alostéricos son sitios no enzima aos que se unen moléculas do medio celular. Os centros forman enlaces febles e non covalentes con estas moléculas, provocando un cambio na conformación do enzima. Este cambio na conformación afecta tamén ao centro activo, e polo tanto á eficiencia do enzima.<ref>Neet KE (1995). "Cooperativity in enzyme function: equilibrium and kinetic aspects". Meth. Enzymol. 249: 519–67. [[DOI]]:[http://dx.doi.org/10.1016%2F0076-6879%2895%2949048-5 10.1016/0076-6879(95)49048-5]. [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7791626 PMID 7791626]</ref>. As interaccións alostéricas poden tanto inhibir coma activar enzimas e é moi frecuente que os enzimas sexan controlados así no corpo.<ref>Changeux JP, Edelstein SJ (June 2005). "Allosteric mechanisms of signal transduction". Science 308 (5727): 1424–8. [[DOI]]:[http://dx.doi.org/10.1126%2Fscience.1108595 10.1126/science.1108595]. [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15933191 PMID 15933191]</ref>.

== Cofactores e coenzimas ==
{{Artigo principal|Cofactor|Coenzima}}

=== Cofactores ===
Algúns enzimas non necesitan compoñentes adicionais para mostraren unha actividade completa. Porén, outros requiren que se unan a eles moléculas non proteícas (cofactores) para poderen exercer a súa actividade. Os cofactores poden ser [[composto inorgánico|inorgánicos]] ([[Ión|ions metálicos]] e [[Complexo ferro-xofre|complexos ferro-xofre]]) ou [[composto orgánico|compostos orgánicos]] ([[flavina]] ou [[hemo]]). Os cofactores orgánicos (coenzimas) son normalmente [[grupo prostético|grupos prostéticos]], que están intimamente ligados aos enzimas aos que lles prestan asistencia. Os cofactores que presentan unións fortes aos enzimas son distintos doutros coenzimas, tal como a [[NADH]], xa que non son liberados do [[sitio activo]] durante a reacción catalizada.

Un exemplo dun enzima que contén un cofactor é a [[anhidrase carbónica]], que contén un ión [[cinc]] como cofactor.<ref>{{Cita publicación periódica |author= Fisher Z, Hernandez Prada JA, Tu C, Duda D, Yoshioka C, An H, Govindasamy L, Silverman DN and McKenna R.|year= 2005|title= Structural and kinetic characterization of active-site histidine as a proton shuttle in catalysis by human carbonic anhydrase II.| journal=Biochemistry.|volume= 44(4)|pages= 1097-115|id= PMID 15667203}}</ref> Estas moléculas que posúen unha unión estreita cos enzimas atópanse normalmente no sitio activo e están envolvidas na reacción catalítica. Por exemplo, a flavina e grupos hemo están moitas veces implicados en reaccións de [[oxidación]]-[[redución]].

Os enzimas que requiren un cofactor pero que non se ligan a estes denomínanse '''apoenzimas'''. Un apoenzima xuntamente co(s) seu(s) cofactor(es) denomínase holoenzima. A maioría dos cofactores non se ligan por [[enlace covalente|covalencia]] a un enzima, senón que establecen enlaces menos fortes. Porén, os [[grupo prostético|grupos prostéticos]] orgánicos poden ligarse de maneira covalente. Un exemplo diso é o enlace do [[pirofosfato de tiamina]] ao enzima [[piruvato deshidroxenase]].

=== Coenzimas ===
[[Ficheiro:NADH-3D-vdW.png|miniatura|esquerda|100px|Modelo tridimensional do coenzima NADH.]]
Os [[coenzima]]s son pequenas moléculas que transportan [[radical (química)|grupos químicos]] dun enzima a outro.<ref>AF Wagner, KA Folkers (1975) ''Vitamins and coenzymes.'' Interscience Publishers New York| ISBN 0-88275-258-8</ref> Algúns destes compostos químicos, como a [[riboflavina]], a [[tiamina]] e o [[ácido fólico]], son [[vitamina]]s, compostos que non son sintetizados no organismo e que teñen que ser asimilados a través da [[dieta]]. Os grupos químicos transportados inclúen o ión [[hidruro]] (:H<sup>-</sup>) transportado polo [[dinucleótido de nicotinamida e adenina|NAD<sup>+</sup>]] ou o [[NADP|NADP<sup>+</sup>]], o [[grupo acetilo]] transportado polo [[coenzima A]], os grupos [[formilo]], [[metenilo]] e [[metilo]] transportados polo [[ácido fólico]] e o grupo metilo transportado pola [[S-adenosilmetionina]].

Dado que os coenzimas son modificadas quimicamente como consecuencia da acción enzimática, é útil consideralos como unha clase especial de substratos, ou substratos secundarios, que son comúns en moitos tipos de enzimas diferentes. Por exemplo, sábese que existen cerca de 700 enzimas que utilizan o coenzima NADH.<ref>[http://www.brenda.uni-koeln.de/ BRENDA The Comprehensive Enzyme Information System] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20081211024816/http://www.brenda.uni-koeln.de/ |date=11 de decembro de 2008 }} Accessed 04 April 2007</ref>

Os coenzimas sofren rexeneración e as súas concentracións son mantidas a un nivel estable dentro da célula. Por exemplo, o NADPH é rexenerado a través da [[vía da pentosa fosfato]] e a ''S''-adenosilmetionina é rexenerada pola metionina adenosiltransferase.

== Termodinámica ==
[[Ficheiro:ActivationEnergyInt.svg|miniatura|dereita|300px|Diagrama dunha reacción catalítica, mostrando o nivel de enerxía en cada etapa da reacción. Normalmente, o substrato necesita dunha cantidade elevada de enerxía para conseguir chegar ao estado de transición, decaendo despois ata un produto final. O enzima estabiliza o estado de transición, reducindo o valor de enerxía necesario para que se formen os produtos. A liña en vermello (continua) representa a reacción en ausencia de catalizador; a azul (a trazos), en presenza de enzima. S: nivel de enerxía do(s) substrato(s); P: nivel de enerxía do(s) produto(s); G: enerxía de Gibbs; R: coordenada de reacción (sentidos de progresión da reacción); ΔG'º: enerxía libre patrón bioquímica; ΔG<sup>‡</sup>: enerxía de activación (S-P: do(s) substrato(s); P-S: do(s) produto(s)).]]

{{Artigo principal|enerxía de activación, equilibrio termodinámico, equilibrio químico}}

Tal e como acontece con todos os compostos catalizadores, os enzimas non alteran o punto do [[equilibrio químico]] da reacción. Normalmente, en presenza dun enzima, a reacción desenvólvese na mesma dirección que tomaría se el non estivese presente, pero de maneira máis rápida. Non obstante, en ausencia de enzima, outras posibles reaccións "espontáneas" non catalizadas poderían orixinar produtos diferentes, porque nesas condicións ditos produtos se forman máis rápido.

Ademais, os enzimas poden executar dúas ou máis reaccións, de tal maneira que a actuación nunha reacción termodinamicamente favorable poida facilitar a actuación nunha reacción menos favorable. Por exemplo, a enerxía dispoñibilizada pola [[hidrólise do ATP|hidrólise]] do [[Adenosina trifosfato|ATP]] é normalmente utilizada para executar outras reaccións.

Os enzimas catalizan as reaccións en ambos os sentidos. Non alteran o equilibrio en si, senón a velocidade en que este é alcanzado. Por exemplo, a [[anhidrase carbónica]] cataliza a súa reacción nas dúas direccións, dependendo da [[concentración]] dos seus reaccionantes.

: <math>\mathrm{CO_2 + H_2O
{}^\mathrm{\quad Anhidrase\ carbonica}
\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!
\overrightarrow{\qquad\qquad\qquad\qquad}
H_2CO_3}</math> (en [[Tecido (bioloxía)|tecidos]]; alta concentración de CO<sub>2</sub>)

: <math>\mathrm{H_2CO_3
{}^\mathrm{\quad Anhidrase\ carbonica}
\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!
\overrightarrow{\qquad\qquad\qquad\qquad}
CO_2 + H_2O}</math> (nos [[pulmón]]s; baixa concentración de CO<sub>2</sub>)

Se o equilibrio estiver substancialmente desprazado para unha das direccións, isto é, se for unha reacción moi [[exergónica]], a reacción é ''efectivamente'' irreversible''. Nestas condicións, o enzima só catalizará a reacción na dirección termodinamicamente permitida.

== Cinética ==
[[Ficheiro:Simple mechanism pt.svg|miniatura|esquerda|300px|Mecanismo de reacción dun enzima con substrato único. O enzima (E) liga o substrato (S) e libera o produto (P).]]

A [[cinética enzimática]] é o estudo do mecanismo polo cal os enzimas ligan substratos e os transformam en produtos. Para o seu estudo utilízanse datos sobre a velocidade de reacción de enzimas a través de ensaios enzimáticos.

En [[1902]], [[Victor Henri]]<ref>{{Cita publicación periódica|author=Henri,V.|year=1902|título= Theorie generale de l'action de quelques diastases|journal=Compt. rend. hebd. Acad. Sci. Paris|volume= 135|pages= 916-919}}</ref> propuxo unha teoría cuantitativa de cinética enzimática, mais os seus datos experimentais tiñan pouca utilidade porque non se consideraba entón a importancia da [[concentración]] do [[ion]] H<sup>+</sup>. Despois de que [[Peter Lauritz Sørensen]] definise a escala [[logaritmo|logarítmica]] de [[pH]] e introducise o concepto de [[solución tampón]] en [[1909]]<ref>{{Cita publicación periódica|author=Sørensen,P.L.|year=1909|título= Enzymstudien {II}. Über die Messung und Bedeutung der Wasserstoffionenkonzentration bei enzymatischen Prozessen|journal=Biochem. Z.|volume= 21|pages= 131-304}}</ref>, o [[lista de químicos|químico]] [[Alemaña|alemán]] [[Leonor Michaelis]] e a [[biomedicina|biomédica]] [[Canadá|canadense]] [[Maud Menten|Maud Leonora Menten]] repetiron as experiencias de Henri e confirmaron a súa ecuación, sendo esta cinética coñecida como '''cinética de Henri-Michaelis-Menten''' (moitas veces simplificado como '''cinética de Michaelis-Menten''')<ref>{{Cita publicación periódica|author=Michaelis L., Menten M.|year=1913|título= Die Kinetik der Invertinwirkung|journal=Biochem. Z.|volume= 49|pages= 333–369}} [http://web.lemoyne.edu/~giunta/menten.html English translation] Visitado o 6 de Abril de [[2007]]</ref>. Este traballo foi desenvolvido por [[G. E. Briggs]] e [[J. B. S. Haldane]], que derivaron ecuacións cinéticas usadas aínda hoxe en día<ref>{{Cita publicación periódica|url=http://www.biochemj.org/bj/019/0338/bj0190338_browse.htm|author=Briggs G. E., Haldane J. B. S.|year=1925|título= A note on the kinetics of enzyme action|journal=Biochem. J.|volume=19|pages=339–339|id= PMID 16743508}}</ref>.

Henri contribuíu significativamente a este campo ao teorizar que as reaccións enzimáticas ocorrían en dous pasos. No primeiro, o substrato lígase de forma reversible ao enzima, formando o complexo enzima-substrato. Este complexo é por veces designado como complexo de Michaelis. O enzima cataliza entón o paso químico da reacción e libera o produto.

[[Ficheiro:Michaelis-Menten.png|miniatura|300px|dereita|Curva de saturación nunha reacción enzimática, mostrando a relación entre a concentración de substrato (<nowiki>[S]</nowiki>) e a velocidade (''V'').]]
Os enzimas poden catalizar ata varios millóns de reaccións por segundo. Por exemplo, a reacción catalizada pola orotidina 5'-fosfato descarboxilase ten unha [[semivida]] de 78 millóns de anos en ausencia de enzima, diminuíndo a apenas 25 milisegundos en presenza deste<ref>{{Cita publicación periódica |author=Radzicka A, Wolfenden R.|year= 1995|título= A proficient enzyme. |journal= Science |volume=6|issue=267|pages=90–931|id= PMID 7809611}}</ref>. As velocidades de reacción dependen das condicións en que os enzimas se encontran e da concentración de substrato. Condicións de alta [[temperatura]], [[pH]] extremos ou altas concentracións [[Sal (química)|salinas]] desestabilizan a [[estrutura das proteínas|estrutura da proteína]], [[desnaturalización (bioquímica)|desnaturalizándoa]]. Por outro lado, en xeral, un aumento na concentración de substrato tende a aumentar a actividade enzimática.

Experimentalmete, encóntrase a velocidade máxima de reacción aumentando progresivamente a concentración de substrato, ata que se chega a unha velocidade constante de formación de produto. Tal cousa é visíble na curva de saturación do gráfico da dereita. A saturación acontece porque, a medida que aumentada a concentración de substrato, aumenta tamén a cantidade de enzima presente en forma de complexo enzima-substrato (ES). Á ''velocidade máxima'', ''V''<sub>max</sub>, todos os centros activos están ocupados (saturados) con substrato, ou sexa, non existe enzima libre para ligar máis substrato e a concentración de complexo ES é igual á concentración de enzima.

A actividade dun enzima é xeralmente descrita a través de ''V''<sub>max</sub> e tamén da ''constante de Michaelis-Menten'', ''K''<sub>M</sub>, que representa a concentración de substrato á cal se detecta unha velocidade de reacción igual á metade de ''V''<sub>max</sub>. Cada enzima posúe un ''K''<sub>M</sub> característico para un substrato dado; este parâmetro é moitas veces usado para demostrar a forza de unión dun substrato ao enzima. Tamén se usa outra constante cinética, ''k''<sub>cat</sub>, para describir o comportamento dun enzima, representando o número de moléculas de substrato que poden ser catalizadas por centro activo por segundo.

A eficiencia catalítica dun enzima pode expresarse a través da ''constante de especificidade'', igual á razón ''k''<sub>cat</sub>/''K''<sub>m</sub>. A constante de especificidade relaciónase tanto coa afinidade da unión do substrato ao enzima coma coa capacidade catalítica deste, polo que é útil para a comparación entre diferentes enzimas, ou o mesmo enzima con diferentes substratos. Existe un valor máximo teórico para esta constante, cerca de 10<sup>8</sup> to 10<sup>9</sup> M<sup>−1</sup> s<sup>−1</sup>, denominado límite de [[difusión]]. Considerando que cada colisión entre enzima e substrato resulta en catálise, a velocidade global de formación do produto non estará limitada pola velocidade de reacción do enzima senón pola velocidade de difuson das [[molécula]]s en [[solución]]. Enzimas que posúan unha constante de especificidade preto deste valor son designados como enzimas cataliticamente (ou cineticamente) perfectos; alguús exemplos inclúen os enzimas [[triosa fosfato isomerase]], [[anhidrase carbónica]], [[acetilcolinesterase]], [[catalase]], [[fumarase]], [[beta-lactamase|ß-lactamase]] e [[superóxido dismutase]].

A cinética de Michaelis-Menten baséase na [[lei da acción das masas]], que deriva das asuncións sobre [[difusión]] libre e sobre colisións aleatorias con base [[termodinámica]]. Non obstante, moitos dos procesos bioquímicos ou celulares non se comportan da forma prevista por estes modelos debido á alta concentración de substancias no medio celular, separación de fases entre enzima, substrato e produto e restrición do movemento molecular a unha ou dúas dimensións<ref>{{Cita publicación periódica |author=Ellis RJ |título=Macromolecular crowding: obvious but underappreciated |journal=Trends Biochem. Sci. |volume=26 |issue=10 |pages=597-604 |year=2001 |pmid=11590012}}</ref>. Nestas situacións, é aplicável un modelo [[fractal]] da cinética de Michaelis-Menten<ref>{{Cita publicación periódica |author=Kopelman R |título=Fractal Reaction Kinetics |journal=Science |volume=241 |issue=4873 |pages=1620–26 |year=1988 |DOI=10.1126/science.241.4873.1620}}</ref><ref>{{Cita publicación periódica |author=Savageau MA |título=Michaelis-Menten mechanism reconsidered: implications of fractal kinetics |journal=J. Theor. Biol. |volume=176 |issue=1 |pages=115-24 |year=1995 |pmid=7475096}}</ref><ref>{{Cita publicación periódica |author=Schnell S, Turner TE |título=Reaction kinetics in intracellular environments with macromolecular crowding: simulations and rate laws |journal=Prog. Biophys. Mol. Biol. |volume=85 |issue=2–3 |pages=235-60 |year=2004 |pmid=15142746}}</ref><ref>{{Cita publicación periódica |author=Xu F, Ding H |título=A new kinetic model for heterogeneous (or spatially confined) enzymatic catalysis: Contributions from the fractal and jamming (overcrowding) effects |journal=Appl. Catal. A: Gen. |volume=317 |issue=1 |pages=70–81 |year=2007 |doi=10.1016/j.apcata.2006.10.014}}</ref>.

Algúns enzimas presentan unha cinética máis rápida que as velocidades de difusión, o que aparenta ser algo imposible. Téñense usado diversos mecanismos para explicar este fenómeno. Unha explicación é que algúns enzimas acelerasen a súa catálise ao captar e orientar o seu substrato usando [[dipolo]]s eléctricos. Outros modelos usan un mecanismo [[mecánica cuántica|cuántico]]-[[mecánica clásica|mecánico]] de ''tunneling'', no que un protón ou electrón poden atravesar barreiras de activación, aínda que o modelo de ''tunneling'' de protóns sexa controvertido<ref>{{Cita publicación periódica|author= Garcia-Viloca M., Gao J., Karplus M., Truhlar D. G.|year= 2004|title= How enzymes work: analysis by modern rate theory and computer simulations.|journal= Science|volume=303|issue=5655|pages=186–195|id= PMID 14716003}}</ref><ref>
{{Cita publicación periódica|author=Olsson M. H., Siegbahn P. E., Warshel A.|year= 2004|título= Simulations of the large kinetic isotope effect and the temperature dependence of the hydrogen atom transfer in lipoxygenase|journal = J. Am. Chem. Soc.|volume=126|issue=9|pages=2820-1828|id= PMID 14995199}}</ref>, tendo sido non obstante observado na [[triptamina]]
<ref>{{Cita publicación periódica|author=Masgrau L., Roujeinikova A., Johannissen L. O., Hothi P., Basran J., Ranaghan K. E., Mulholland A. J., Sutcliffe M. J., Scrutton N. S., Leys D.|year= 2006|título= Atomic Description of an Enzyme Reaction Dominated by Proton Tunneling|journal= Science| volume=312|issue=5771|pages=237–241|id= PMID 16614214}}</ref>. Estes modelos suxiren que a catálise enzimática posiblemente pode describirse mellor en termos de "atravesar un barreira" en detrimento do modelo tradicional de "pasar por riba" dunha barreira enerxética diminuída.

== Inhibición ==
[[Ficheiro:Competitive inhibition int.svg|miniatura|400px|Os inhibidores competitivos líganse de maneira reversible ao enzima, prevenindo a unión do substrato. Por outro lado, a unión do substrato prevén a unión do inhibidor. O substrato e o inhibidor compiten polo enzima. a) Reacción normal, (b) Inhibición. S: substrato; E: enzima; I: inhibidor; A: centro activo. (1) O substrato lígase ao enzima; (2) O enzima libera produtos; (3) O inhibidor lígase ao enzima; (4) O inhibidor compite co substrato.]]

<!-- [[Ficheiro:Inhibition.png|miniatura|400px|Tipos de inhibición. Esta clasificación foi introducida por [[W.W. Cleland]]<ref>{{Cita publicación periódica|author=Cleland, W.W.|year=1963|title= The Kinetics of Enzyme-catalyzed Reactions with two or more Substrates or Products 2. {I}nhibition: Nomenclature and Theory|journal=Biochim. Biophys. Acta|volume= 67|pages= 173-187}}</ref>.]] -->

{{Artigo principal|Inhibidor enzimático}}
As taxas de reacción enzimáticas poden ser diminuídas por acción de varios tipos de [[Inhibidor enzimático|inhibidores enzimáticos]].

;Inhibición competitiva
Na [[inhibición competitiva]], o inhibidor e o substrato compiten polo enzima, isto é, non se poden unir ao mesmo tempo ao enzima. Os inhibidores son moitas veces semellantes ao substrato do enzima. Por exemplo, o [[metotrexato]] é un inhibidor competitivo do enzima [[dihidrofolato redutase]], que cataliza a redución do [[dihidrofolato]] a [[tetrahidrofolato]]. A similitude entre as estruturas do ácido fólico e desta droga móstranse na figura adxacente. Na inhibición competitiva, a velocidade máxima da reacción non se ve alterada, pero requírense niveis máis altos de concentración do substrato para atinguir unha determinada velocidade máxima, aumentando o K<sub>M</sub> aparente. Na inhibición competitiva aumentando a concentración de substrato pode reverterse a inhibición.

;Inhibición acompetitiva ou incompetitiva
Na [[inhibición acompetitiva]] ou incompetitiva, o inhibidor non se pode ligar ao enzima no estado libre, senón soamente ao complexo E-S. O complexo E-I-S así formado, é enzimaticamente inactivo. Este tipo de inhibición é raro, mais pode ocorrer en enzimas [[multimérico]]s.

;Inhibición non-competitiva
Os [[inhibición non-competitiva|inhibidores non-competitivos]] poden ligarse ao enzima e ao substrato ao mesmo tempo, ou sexa, nunca se ligan ao sitio activo. Quer o complexo E-I, quer o complexo E-I-S, son enzimaticamente inactivos. Tanto o K<sub>M</sub> aparente como o V<sub>max</sub> cambian neste caso, pois o inhibidor non pode ser desligado do enzima por un aumento da con•centración de substrato (en contraste co que acontece na inhibición competitiva).

;Inhibición mixta
Este tipo de inhibición aseméllase á inhibición non-competitiva. Neste caso, o complexo E-I-S posúe actividade enzimática residual.

En moitos organismos, os inhibidores poden actuar como parte do mecanismo de [[retroalimentación]]. Se un enzima produce unha determinada substancia en demasía, esa substancia poderá actuar como inhibidor do enzima, no inicio da [[vía metabólica|vía]] que a produce, causando a redución ou parada da produción da substancia cando esta se acumula. Esta é unha forma de [[retroalimentación negativa]]. Enzimas que están suxeitos a esta forma de regulación son moitas veces multiméricos e posúen sitios de unión [[regulación alostérica|alostéricos]] para substancias reguladoras. Os seus gráficos substrato/velocidade non teñen a forma [[hipérbole|hiperbólica]] senón forma sigmoide (curva en forma de ''S'')

[[Ficheiro:Methotrexate and folic acid compared.png|miniatura|400px|dereita|O ácido fólico (á esquerda) e a droga anticanceríxena metotrexato son semellantes na súa estrutura. Como resultado, o metotrexato é un inhibidor competitivo de moitos dos enzimas que utilizan os folatos.]]

Os inhibidores irreversibles reaccionan co enzima e formam [[enlace covalente|enlaces covalentes]] coa [[cadea polipeptídica]]. Este tipo de inactivación é irreversible. Un exemplo de inhibidor irreversible é a eflornitina, unha substancia utilizada no tratamento da doenza do sono<ref name="Poulin">Poulin R, Lu L, Ackermann B, Bey P, Pegg AE. [http://www.jbc.org/cgi/reprint/267/1/150 ''Mechanism of the irreversible inactivation of mouse ornithine decarboxylase by alpha-difluoromethylornithine. Characterization of sequences at the inhibitor and coenzyme binding sites.''] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090124095637/http://www.jbc.org/cgi/reprint/267/1/150|date=24 de xaneiro de 2009}} J Biol Chem. 1992 Jan 5;267(1):150–8. PMID 1730582</ref>. A [[penicilina]] e a [[aspirina]] tamén actúan deste modo. Nestes casos, o composto lígase ao centro activo e o enzima convérteo a unha forma activada que reacciona irreversibelmente cun ou máis residuos de [[aminoácido]]s.

=== Usos de inactivadores ===
Os inactivadores son moitas veces usados como [[medicamento]]s, mais tamén poden actuar como [[veleno]]s. De todos os xeitos, a diferenza entre un medicamento e un veleno é normalmente unha cuestión de dose, visto que a maior parte dos medicamentos e drogas son tóxicas a partir de certo nivel. Como dixo [[Paracelso]]: "''Todas as cousas son un veleno e nada existe sen veleno, só a dose é razón para que unha cousa non sexa un veleno''"<ref>Ball, Philip (2006) ''The Devil's Doctor: Paracelsus and the World of Renaissance Magic and Science.'' Farrar, Straus and Giroux ISBN 0-374-22979-1</ref> Igualmente, os [[antibiótico]]s e outras drogas anti[[infección|infecciosas]] son simplemente velenos que matan o axente patogénico e non o [[hospedeiro]] deste.

Un exemplo dun inactivador que é usado como medicamento é a [[aspirina]], que inhibe a [[ciclooxixenase 1]] e a [[ciclooxixenase 2]], que son enzimas que producen un mensaxeiro que actúa en casos de [[inflamación]], neste caso unha [[prostaglandina]], suprimindo así a dor e a inflamación. O [[cianuro]] é un inactivador enzimático irreversible, que se combina con [[cobre]] e [[cinc]] no [[sitio activo]] do enzima [[citocromo c oxidase]], bloqueando a [[respiración celular]].<ref>{{Cita publicación periódica|url=http://www.jbc.org/cgi/reprint/265/14/7945|author=Yoshikawa S and Caughey WS.|year=1990|volume=265|issue=14|título=Infrared evidence of cyanide binding to iron and copper sites in bovine heart cytochrome c oxidase. Implications regarding oxygen reduction.|journal=J Biol Chem.|pages=7945–7958|id=PMID 2159465|apelidos=|data-acceso=15 de agosto de 2010|data-arquivo=25 de setembro de 2008|url-arquivo=https://web.archive.org/web/20080925034139/http://www.jbc.org/cgi/reprint/265/14/7945|url-morta=yes}}</ref>

== Funcións biolóxicas ==
[[Ficheiro:Firefly Luciferase Crystal Structure.rsh.png|miniatura|dereita|175px|A acción da luciferase induce [[bioluminescencia]] nos [[vagalume]]s]]
Os enzimas exercen unha gran variedade de funcións nos organismos vivos. Son indispensables para a [[transdución de sinais]], na regulación celular, moitas veces por acción de [[quinase]]s e [[fosfatase]]s.<ref>{{Cita publicación periódica |author= Hunter T.|year= 1995|título= Protein kinases and phosphatases: the yin and yang of protein phosphorylation and signaling.|journal= Cell.|volume= 80(2)|pages= 225–236|id= PMID 7834742}}</ref> A través da súa acción poden xerar movemento, como no caso da [[miosina]] que hidroliza [[adenosín trifosfato|ATP]], xerando [[contracción muscular|contraccións musculares]]. Tamén moven carga a través da célula, a través da acción do [[citoesqueleto]].<ref>{{Cita publicación periódica|título=A Millennial Myosin Census|url=https://www.molbiolcell.org/doi/10.1091/mbc.12.4.780|revista=Molecular Biology of the Cell|data=2001-04|ISSN=1059-1524|PMC=32266|PMID=11294886|páxina=780–794|volume=12|número=4|doi=10.1091/mbc.12.4.780|lingua=en|nome=Jonathan S.|apelidos=Berg|nome2=Bradford C.|apelidos2=Powell|nome3=Richard E.|apelidos3=Cheney|nome-editor=Thomas D.|apelidos-editor=Pollard}}</ref> Algúns enzimas son ATPases (funcionan como [[bomba iónica|bombas iónicas]]), que se localizan na [[Membrana plasmática|membrana celular]], estando implicadas no proceso do [[transporte activo]]. Algunhas funcións máis exóticas son tamén operadas por enzimas, como é o caso da [[luciferase]] que xera luz nos [[vagalume]]s.<ref>{{Cita publicación periódica|título=Molecular biology of bacterial bioluminescence|url=https://journals.asm.org/doi/10.1128/mr.55.1.123-142.1991|revista=Microbiological Reviews|data=1991-03|ISSN=0146-0749|PMC=372803|PMID=2030669|páxina=123–142|volume=55|número=1|doi=10.1128/mr.55.1.123-142.1991|lingua=en|nome=E A|apelidos=Meighen}}</ref> Os [[virus]] poden conter enzimas que os axudan na infección de células ([[integrase do VIH]] e [[transcriptase inversa]]) ou na liberación celular de virus ([[neuraminidase]] no virus [[influenza]]).

Os enzimas exercen importantes funcións no [[aparato dixestivo]] dos animais. Enzimas como as [[amilase]]s e [[protease]]s, rompen grandes moléculas como o [[amidón]] e [[proteína]]s, respectivamente, en moléculas de menores dimensións, de maneira a que estas poidan ser absorbidas no [[intestino]]. O amidón non é absorbible no intestino, mais os enzimas hidrolizan as cadeas de amidón en moléculas menores tales como a [[maltosa]] e a [[glicosa]], posibilitando desta maneira a súa absorción. Diferentes enzimas actúan sobre diferentes tipos de alimento. Nos [[ruminante]]s, que posúen unha dieta [[herbívoro|herbívora]], as bacterias do seu aparato dixestivo producen un enzima denominado [[celulase]] que rompe as paredes celulares das células vexetais.

Os enzimas poden traballar en conxunto, seguindo unha orde de actuación específica. Desta maneira poden formar [[vía metabólica|vías metabólicas]]. Nestas vías, un enzima procesa o produto da acción doutro enzima como o seu substrato. Despois da reacción catalítica, o produto é entregado ao seguinte enzima da vía. Ás veces, máis dun enzima pode catalizar a mesma reacción, en paralelo. Isto permite unha regulación máis complexa:<!--with for example a low constant activity being provided by one enzyme but an inducible high activity from a second enzyme.-->

Os enzimas determinan os sucesivos pasos das vías metabólicas. Sen a presenza de enzimas, o metabolismo non progresaría a través dos mesmo pasos, nin sería suficientemente rápido servir ás necesidades da célula. De feito, unha vía metabólica tan importante como a [[glicólise]] non podería existir sen a presenza de enzimas. A glicosa, por exemplo, pode reaccionar directamente co ATP para dar orixe a un produto [[fosforilación|fosforilado]] nun ou máis carbonos. Na ausencia de enzimas, este proceso é tán lento que se volve insignificante. Polo contrario, se adicionamos o enzima [[hexoquinase]], estas reacción lentas continúan a ser efectuadas, mais a fosforilación do carbono número 6 ocorre de maneira tan rápida que, se testamos a mestura pouco tempo despois, a [[glicosa-6-fosfato]] é o único produto significativo. Consecuentemente, pódese dicir que a rede de vías metabólicas existentes dentro de cada célula depende do conxunto de enzimas funcionais que están presentes.

== Control da actividade ==
A actividade enzimática na célula é controlada de cinco maneiras principais:
# A '''produción de enzima''' ([[transcrición (xenética)|transcrición]] e [[tradución (proteínas)|tradución]] dos [[xene]]s que [[código xenético|codifican]] o enzima) pode ser aumentada ou diminuída pola célula en resposta a cambios no ambiente celular. Esta forma de [[regulación xenética]] é designada como indución ou inhibición da expresión enzimática. Por exemplo, as [[bacteria]]s poden desenvolver [[resistencia a antibióticos]] como a [[penicilina]] porque son inducidas enzimas ([[beta-lactamase|β-lactamase]]s) que hidrolizan o anel β-lactámico presente na estrutura do antibiótico e esencial para a súa actividade biolóxica. Outro exemplo é a importancia dos enzimas [[fígado|hepáticos]] [[citocromo P450 oxidase]]s, implicadas no [[metabolismo de fármacos|metabolismo de desintoxicación]] de [[xenobiótico]]s.
# Os enzimas poden encontrarse compartimentados, de modo que difentes vías metabólicas (ou partes de vías metabólicas) ocorran en diferentes compartimentos celulares. Por exemplo, os [[ácido graxo|ácidos graxos]] son sintetizados por un conxunto de enzimas no [[citoplasma]], no [[retículo endoplasmático]] e no [[aparato de Golgi]] e usados por un conxunto diferente de enzimas como fonte de enerxía na mitocondria, a través da [[beta-oxidación|β-oxidación]].<ref>{{Cita publicación periódica|título=Role of long-chain fatty acyl-CoA esters in the regulation of metabolism and in cell signalling|url=https://portlandpress.com/biochemj/article/323/1/1/33577/Role-of-long-chain-fatty-acyl-CoA-esters-in-the|revista=Biochemical Journal|data=1997-04-01|ISSN=0264-6021|PMC=1218279|PMID=9173866|páxina=1–12|volume=323|número=1|doi=10.1042/bj3230001|lingua=en|nome=Nils Joakim|apelidos=FæRgeman|nome2=Jens|apelidos2=Knudsen}}</ref>
# Os enzimas poden ser regulados por '''inhibidores e activadores'''. Por exemplo, os produtos finais dunha vía metabólica dada son frecuentemente inhibidores dos enzimas que catalizan os primeiros pasos da vía (normalmente o primeiro paso factualmente irreversible), regulando así a cantidade de produto final producido pola vía. Este tipo de regulación denomínase mecanismo de ''feedback'' (ou retroalimentación) negativo porque a cantidade de produto final é regulada pola súa propia [[concentración (química)|concentración]]. Na práctica, o ''feedback'' negativo axusta a velocidade de síntese de [[metabolito]]s intermediarios da vía de acordo coa necesidade da célula. Este mecanismo axuda na distribución económica e eficiente de compostos, evitando a produción excesiva de produtos finais. Tal como outros mecanismos [[homeostase|homeostáticos]], o control da actividade enzimática axuda no mantemento dun ambiente interno estable en organismos vivos.
# Os enzimas poden ser regulados a través da súa '''[[modificación postraducional]]'''. Este tipo de modificación inclúe a [[fosforilación]], a [[miristoilación]] e a [[glicosilación]]. Por exemplo, a fosforilación de diversos enzimas, como a [[glicóxeno sintase]], en resposta a un sinal da [[insulina]], axuda no control da síntese ou degradación do [[glicóxeno]] e permite a resposta celular a variacións da [[glicemia]]<ref>{{Cita publicación periódica |url=http://jcs.biologists.org/cgi/content/full/116/7/1175|author= Doble B. W., Woodgett J. R. |year=2003|título= GSK-3: tricks of the trade for a multi-tasking kinase|journal=J. Cell. Sci.|volume=116|pages=1175–1186|id= PMID 12615961}}</ref>. Outro exemplo é a rotura da [[cadea polipeptídica]] da [[quimotripsina]], unha [[protease]] [[dixestión|dixestiva]] que é producida nunha forma inactiva ([[quimotripsinóxeno]]) no [[páncreas]] e transportada entón ao [[estómago]], onde se activa. Este mecanismo evita a dixestión de tecidos pancreáticos (ou outros) pola quimotripsina antes de entrar no tracto dixestivo. Este tipo de precursor inactivo dun enzima denomínase [[zimóxeno]].
# Algúns enzimas actívanse cando son '''colocadas nun ambiente diferente''' (por exemplo, pasan dun ambiente citoplasmático [[redución|redutor]] a un ambiente [[periplasma|periplasmático]] [[oxidación|oxidativo]]). Un exemplo encóntrase na [[hemaglutinina]] dos [[virus]] [[Influenza]] (virus da [[gripe]]), que sofre un cambio conformacional cando encontra o ambiente [[ácido|acídico]] de vesículas da célula hospedeira, provocando a súa activación<ref>{{Cita publicación periódica|url=http://dx.doi.org/10.1016/0092-8674(93)90260-W|author=Carr C. M., Kim P. S. |year=2003|título= A spring-loaded mechanism for the conformational change of influenza hemagglutinin|journal=Cell|volume=73|pages=823–832|id= PMID 8500173}}</ref>.

== Implicación en doenzas ==
[[Ficheiro:Phenylalanine hydroxylase brighter.jpg|miniatura|200px|[[Fenilalanina hidroxilase]]. [http://www.rcsb.org/pdb/explore.do?structureId=1KW0 PDB 1KW0] ]]
Dado que o control da actividade enzimática é esencial para a [[homeostase]], calquera alteración en xenes que codifiquen enzimas (mutacións ou delecións) poderá ter como efecto a aparición de [[doenza xenética|doenzas xenéticas]]. A importancia dos enzimas está demostrada polo feito de que unha doenza letal pode ser causada polo mal funcionamento dun único tipo de enzima entre os millares que están presentes no corpo humano.

Un exemplo diso é que o acontece co tipo mais común de [[fenilcetonuria]]. Unha [[mutación]] nun único aminoácido do enzima [[fenilalanina hidroxilase]], que cataliza o primeiro paso na degradación da [[fenilalanina]], ten como resultado a acumulación da fenilalanina e dos produtos asociados. Isto pode causar [[atraso mental]] se a doenza non for tratada.<ref>[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowSection&rid=gnd.section.234 Phenylketonuria: NCBI Genes and Disease] Accessed 04 April 2007</ref>

Outro exemplo acontece cando mutacións en xenes que codifican enzimas que interveñen na [[reparación do DNA]] causan certas síndromes de [[cancro]] hereditario, tal como o [[xeroderma pigmentoso]]. Defectos nestes enzimas diminúen a habilidade do noso organismo para reparar mutacións no xenoma. Isto causa unha lenta acumulación de mutacións e resulta no posible desenvolvemento de moitos tipos de [[cancro]] no paciente.

== Nomenclatura ==
A determinación do nome dos enzimas está normatizada por un comité especializado, o ''Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology ([[NC-IUBMB]])''.

=== Clases de enzimas ===

{| {{prettytable}}
|-
|Clase 1 
|[[Oxidorredutase]]s
|catalizan reaccións de oxirredución, transferindo electrons, hidruros (H<sup>-</sup>) ou protóns (H<sup>+</sup>).
|-
|Clase 2 
|[[Transferase]]s
|Transfiren grupos químicos entre moléculas.
|-
|Clase 3 
|[[Hidrolase]]s
|Utilizan a auga como receptor de [[grupo funcional|grupos funcionais]] doutras moléculas.
|-
|Clase 4 
|[[Liase]]s
|Forman ou destrúen dobres enlaces, respectivamente retirando ou adicionando grupos funcionais.
|-
|Clase 5 
|[[Isomerase]]s
|Transforman unha molécula nun [[isómero]] seu.
|-
|Clase 6 
|[[Ligase]]s
|Forman enlaces químicos por reaccións de condensación, consumindo enerxía en forma de ATP.
|-
|}

A partir destas categorías principais, os enzimas aínda son subdivididos noutras categorías, podendo ser identificados polo seu [[número EC]]; por exemplo, [https://web.archive.org/web/20100310130317/http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC5/4/2/2.html EC 5.4.2.2] é a [[fosfoglicomutase]].

== Aplicacións ==

Enzimas dixestivos tales como a [[amilase]], [[protease]] e [[lipase]], reducen os alimentos a compoñentes menores que son máis facilmente absorbidos no [[tracto dixestivo]].

Os enzimas fan unha grande contribución a numerosas industrias. Enzimas que procesan os alimentos tales como a glicoamilase poden reducir o alimento a glicosa.

Unha aplicación industrial importante é a produción de [[antibiótico]]s a larga escala. Encóntranse tamén determinados tipos de enzimas en produtos de limpeza, para axudar a dixerir graxas e proteínas presentes en nódoas.

Tamén se usan en investigación de laboratorio e na medición de concentracións de substancias con interese clínico (Patoloxía Clínica, análises clínicas).
<!--
<center>
{| {{prettytable}}
|bgcolor="#6495ed" width=10%  align=center|'''Sector'''
|bgcolor="#6495ed" width=10%  align=center|'''Aplicación'''
|bgcolor="#6495ed" width=25%  align=center|'''Enzimas utilizadas'''
|bgcolor="#6495ed" width=55%  align=center|'''Función'''
|-
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" rowspan="17" | '''[[Indústria alimentar]]''' 
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" rowspan="2" | '''[[Pan|Panificación]]''' 
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |''α-[[amilase]]'' [[fungi]]ne.
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |Catalizzano la conversione dell'[[amido]] presente nella [[farina]] in [[zuccheri]] semplici. Utilizzate nella produzione di pane in genere, si inattivano intorno ai 50°C e sono dunque distrutte durante il processo di cottura.
|-
| ''[[Proteasi]]''
| I produttori di [[biscotto|biscotti]] le utilizzando per ridurre la concentrazione di proteine nella farina.
|-
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |'''Alimenti per neonati'''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |''[[Tripsina]]''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |Proteasi utilizzata per ''predigerire'' gli alimenti destinati ai neonati.
|-
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" rowspan="6" | '''[[Birra|Birrificazione]]'''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" | Enzimi contenuti nell'[[Orzo (alimento)|orzo]].
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" | Degradano amido e proteine producendo zuccheri semplici, amminoacidi e brevi peptidi, utilizzati dai lieviti per la fermentazione.
|-
| Enzimi dell'orzo prodotti industrialmente.
| Largamente utilizzati per la birrificazione industriale come sostituto degli enzimi naturali dell'orzo.
|-
| ''Amilasi'', ''[[glucanasi]]'' e ''protease''
| Degradano i [[polisaccaridi]] e le proteine del [[malto]].
|-
| ''[[Beta glucosidasi]]''
| Ottimizza il processo di filtrazione.
|-
| ''[[Amiloglucosidasi]]''
| Permette la produzione di birre a basso contenuto [[caloria|calorico]].
|-
| ''Proteasi''
| Rimuovono la torbidezza che si genera durante la conservazione delle birre.
|-
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" | '''[[Succo di frutta|Succhi di frutta]]'''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" | ''[[Celulase]]'', ''[[pectinase]]''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" | Chiarificano i succhi di frutta
|-
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" rowspan="4" | '''[[Industria casearia]]'''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |''[[Rennina]]''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" | Derivata dallo [[stomaco]] di giovani [[ruminanti]] (come [[vitello|vitelli]] e [[agnello|agnelli]]), è usata nella manifattura di formaggi per idrolizzare proteine.
|-
| Vari enzimi prodotti da microrganismi
| Il loro impiego è crescente nel settore.
|-
| ''[[Lipase]]''
| Utilizzata nella produzione di formaggi come il [[Roquefort]].
|-
| ''[[Lactase]]''
| Degradano il [[lattosio]] a [[glucosio]] e [[galattosio]].
|-
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |'''Intenerimento della carne'''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |''[[Papaina]]''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |Con la sua azione proteolitica, ammorbidisce la carne per la cottura.
|-
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" rowspan="2"| '''Trattamento dell'[[amido]]'''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" | ''Amilasi'', ''[[amiloglucosidasi]]'' e ''glucoamilasi''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" | Convertono l'amido in glucosio (molto utilizzati nella produzione di [[sciroppo|sciroppi]]).
|-
| ''[[Glucosio isomerasi]]''
| Converte il glucosio in [[fruttosio]], per la produzione di sciroppi ad alta concentrazione di fruttosio (che, rispetto al [[saccarosio]], presenta alte caratteristiche dolcificanti e basso contenuto calorico).
|-
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" colspan="2"|'''[[carta|industria cartiera]]'''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |''Amilase'', ''[[xilanase]]'', ''celulase'' e ''[[ligninasi]]''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |Le amilasi favoriscono la degradazione dell'amido, al fine di ottenere una [[viscosità]] inferiore. Le xilanasi favoriscono lo sbiancamento della carta. Le cellulasi ammorbidiscolo le fibre. Le ligninasi rimuovono la [[lignina]] per rendere la carta più morbida.
|-
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" colspan="2"|'''Produzione di [[biocarburanti]]'''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |''[[Celulase]]''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |Utilizzate per degradare la cellulosa in zuccheri semplici utilizzabili per le [[fermentazioni]].
|-
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" rowspan="3" colspan="2"| '''[[Detersivi]]'''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |Soprattutto ''proteasi'' (in una specifica [[isoforma]] in grado di funzionare all'esterno delle cellule
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |Utilizzate nelle fasi di prelavaggio, con applicazione diretta sulle macchie di natura proteica.
|-
| ''Amilasi''
| Utilizzate per il lavaggio di [[stoviglie]] con macchie particolarmente resistenti di amido e derivati.
|-
| ''Lipasi''
| Utilizzate per ottimizzare la rimozione di macchie di unto e grassi di vario tipo.
|-
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" colspan="2"|'''[[Lente a contatto|Pulizia delle lenti a contatto]]'''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |''Proteasi''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |Permettono la rimozione di varie proteine dalle lenti, per prevenire eventuali infezioni.
|-
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" colspan="2"|'''[[Gomma (materiale)|Produzione di gomma]]'''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |''[[Catalasi]]''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |Consente la produzione di [[ossigeno]] a partire dal [[perossido]], per convertire il [[lattice]] in gomma schiumosa.
|-
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" colspan="2"|'''[[Fotografia]]'''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |''Proteasi'' (''[[ficina]]'')
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |Degradano la [[gelatina]] presente sulle [[pellicola|pellicole]] di scarto per il recupero del contenuto di [[argento]].
|-
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" colspan="2"|'''[[Bioloxía Molecular]]'''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |''[[Enzimi di restrizione]]'', ''[[DNA ligasi]]'' e ''[[polimerasi]]''
|style="border-top: solid 3px #aaaaaa;" |Utilizzate per la manipolazione del [[DNA]] nelle tecniche di [[ingegneria genetica]]. Ampi utilizzi in [[farmacoloxía]], [[agricoltura]] e [[medicina]] (tra cui la [[medicina forense]]).
|-
|}
</center>
-->

== Notas ==
{{Listaref|30em}}

== Véxase tamén ==
{{Commonscat}}
=== Outros artigos ===
* [[Ribozima]]
* [[Isoenzima]]
* [[Pseudoenzima]]
* [[Biosíntese]]
* [[Pregamento de proteínas]]
* [[Desnaturalización (bioquímica)]]
* [[Metaloproteína]]
* [[Abzima]]

{{Control de autoridades}}

[[Categoría:Proteínas]]
[[Categoría:Enzimas]]
[[Categoría:Catalizadores]]
[[Categoría:Artigos que toda Wikipedia debería ter (Ciencia)]]