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Las proteínas y las enzimas son dos nombres estrechamente relacionados que muchas veces se utilizan de forma errónea. Ambos se refieren a macromoléculas biológicas pero la definición de cada una se basa en criterios diferentes. Las proteínas se definen basándose en su composición química, mientras que las enzimas se definen con base en su función:

  • Proteína: es una macromolécula biológica formada por una o varias cadenas de aminoácidos.
  • Enzima: es una macromolécula biológica que cataliza reacciones biológicas.

Las proteínas tienen numerosas funciones; tienen funciones estructurales, transportan sustancias entre órganos y entre el exterior e interior celular, son los anticuerpos del sistema inmune, forman los receptores de membrana y muchas sustancias de señalización, y un larguísimo etcétera.

Otra función de las proteínas, una de las más importantes y de las mejor conocidas, es la catalización de reacciones biológicas; las proteínas que tienen esta función son las que actúan como enzimas. Prácticamente el 100% de los procesos metabólicos requieren la participación de enzimas para que transcurran a una velocidad suficiente como para mantener la vida.

Es muy frecuente que se entiendan las enzimas como proteínas con función catalítica, pero esto no siempre es así. No todas las enzimas son proteínas; existen otras macromoléculas biológicas con acción catalítica.

Hasta 1982 todas las enzimas conocidas eran proteínas, y todas las proteínas son el resultado de la transcripción del ADN, proceso en el que se forma ARN que es posteriormente traducido en proteínas. Ese año se descubrieron los ribozimas, moléculas de ácido ribonucléico (ARN) con función catalítica.

El descubrimiento de los ribozimas supuso la primera evidencia de que los nucleóticos, la unidad básica de la genética, no son meros portadores pasivos de información, la función catalítica de las ribozimas es esencial para la vida, y por tanto tienen un papel activo. Thomas Cech y Sidney Altman ganaron el Premio Nobel de química en 1989 por el descubrimiento de los ribozimas.

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Acción catalítica

La catálisis se define como el aumento de la velocidad de una reacción química causado por la participación de otra sustancia diferente a los sustratos y productos. Esta tercera sustancia recibe el nombre de catalizador y es capaz de disminuir la energía de activación de una determinada reacción, lo que permite una mayor velocidad sin aumentar la temperatura.

La catálisis enzimática participa prácticamente en el 100% de las reacciones metabólicas que ocurren en el interior celular. Algunas enzimas aumentan la velocidad de reacción millones de veces; algunas reacciones que no se producirían en miles de años, ocurren en unos milisegundos en el interior celular. Sin la presencia de enzimas estas reacciones serían demasiado lentas para mantener vida.

Las proteínas enzimáticas son muy numerosas. Casi todas son de tipo globular pero son muy heterogéneas y variables en tamaño. Pueden actuar solas o como parte de complejos enzimáticos en los que participan otras proteínas y otras sustancias, por ejemplo iones metálicos.

Los ribozimas (enzimas de ácido ribonucleico), por su parte, son moléculas formadas por una cadena de nucleótidos y catalizan unas reacciones muy específicas relacionadas con el procesamiento de ARN y la síntesis de proteínas. Al igual que las proteínas enzimáticas, los ribozimas pueden actuar solos o asociados a proteínas en complejos enzimáticos.

Muchos ribozimas son intrones autocatalíticos (una parte de la molécula cataliza una reacción en otra parte de la misma molécula). Entre las reacciones que catalizan los ribozimas destacan la maduración de ARNt y la transpeptidación.

El hecho de que el ARN pueda actuar como material genético que transmite información y como catalizadores biológicos es un argumento fuerte en la hipótesis del mundo de ARN, una de las principales hipótesis de abiogénesis (orgien de la vida). Según esta hipótesis, moléculas de ARN que se podían duplicar a sí mismas podrían estar en el origen de la vida, probablemente en forma de viroides cuya evolución daría lugar a las primeras células procariotas.

Las dos diferencias clave

  • Las proteínas son moléculas formadas por cadenas de aminoácidos y entre ellas hay muchas con actividad enzimática; otras proteínas tienen actividad transportadora, estructural, hormonal, inmunológica, etc.
  • Las enzimas son moléculas con función catalítica y casi todas las conocidas son proteínas. Los ribozimas son enzimas formadas por nucleótidos de ácido ribonucleico.

Referencias

  1. Clare Sansom. (29 de Febrero de 2016) When is an enzyme not a protein?. Chemistry World; The Royal Society of Chemistry.
  2. Theodor O. Diener. (2016) Viroids: “living fossils” of primordial RNAs?. Biology Direct 11: 15 doi: 10.1186/s13062-016-0116-7.

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