Muchas reacciones bioquímicas en células vivas pueden ir en ambos sentidos. Por ejemplo, las células de los mamíferos sintetizan y catabolizan la glucosa. Las tasas de ocurrencia de estas reacciones deben regularse para evitar el desperdicio de energía a través del ciclo inútil. Este ciclo lleva a cabo reacciones opuestas a velocidades muy altas sin un flujo neto de sustrato en ninguna dirección. Según la segunda ley de la termodinámica, la entropía aumenta en las reacciones favorecidas, la entropía es una energía que se desperdicia y que no se puede utilizar para hacer el trabajo.
Las enzimas son importantes para cada cambio físico y químico en las células. Por lo tanto, la regulación de la actividad catalítica contribuye a comprender los errores innatos y a preservar la homeostasis.
La regulación de las acciones de las enzimas se puede lograr a través de:
- Compartimentación Se pueden localizar diferentes enzimas que tienen diferentes tareas en compartimentos particulares. Esto garantiza la eficiencia metabólica, así como la simplificación de la regulación. Por ejemplo, los cloroplastos tienen enzimas fotosintéticas, los lisosomas tienen enzimas hidrolíticas y las mitocondrias tienen enzimas para el metabolismo energético, la fosforilación oxidativa y el ciclo TCA.
- Modificación covalente. Esto también se conoce como interconversión enzimática. La mayoría de las enzimas se regulan mediante la adición de un fosfato (fosforilación), la eliminación de fosfato (desfosforilación), la adición de AMP (adenilación) u otras modificaciones covalentes. La modificación covalente causa cambios en la estructura de la enzima terciaria que cambia su actividad catalítica.
- Proteólisis parcial. Esto se refiere a una modificación covalente irreversible en la que los zimógenos o las proenzimas inactivas se activan por hidrólisis de uno o muchos enlaces peptídicos. Por ejemplo, la activación de proteasas (enzimas de digestión de proteínas) solo en el área digestiva evita la proteólisis de los constituyentes celulares. Del mismo modo, los factores de coagulación de la sangre solo se activan en los sitios de un corte para prevenir coágulos internos.
- Control de la concentración de enzimas. La concentración de una determinada enzima en una célula depende de la velocidad de su degradación y síntesis. La velocidad de síntesis de las enzimas se regula mediante la inducción y la represión del gen. Aparte de algunas excepciones, las tasas de reacción enzimática aumentan con un aumento en la concentración de enzimas.
- La concentración del sustrato. La velocidad de una reacción enzimática normalmente aumenta con un aumento en la concentración del sustrato hasta un máximo particular.
- La concentración del producto final. Cuando los productos finales de una reacción se acumulan, la velocidad de la reacción disminuye. En algunos casos, el producto final se combina con la enzima, por lo tanto, reduce aún más la velocidad.
- Temperatura. La velocidad de las reacciones enzimáticas está muy influenciada por la temperatura. Generalmente, la velocidad inicial de reacción enzimática aumenta con un aumento de la temperatura hasta que se alcanza un óptimo particular. Por encima de la temperatura óptima, la destrucción de la enzima comienza reduciendo así la velocidad de la reacción enzimática.
- pH del medio. La concentración de iones de hidrógeno en el medio afecta la actividad de las enzimas. La actividad de la enzima es máxima a un pH particular y disminuye rápidamente a ambos lados de este valor.
- Hidratación. El efecto del aumento de la hidratación sobre la actividad de las enzimas de los tejidos de las plantas se demuestra principalmente durante la germinación de las semillas. A medida que se produce la imbibición del agua durante la germinación, aumenta la actividad enzimática.
- Activadores. Los activadores se refieren a compuestos específicos que aceleran la velocidad de la reacción enzimática. Algunos activadores aumentan la actividad de casi todas las reacciones enzimáticas, como sales de metales alcalinotérreos, como iones de cloro, cobalto, níquel, manganeso y magnesio.
