¿Por qué las enzimas aceleran las reacciones químicas?

Cómo funciona

Una reacción química consiste en que unas moléculas se rompen y se reorganizan para dar otras distintas. Las que hay al principio son las moléculas de partida, y las que quedan al acabar, las finales. Acelerar la reacción significa que, en el mismo tiempo, se transforman muchas más. Las células lo consiguen con unas moléculas que fabrican ellas mismas, las enzimas.

Toda reacción necesita una cantidad mínima de energía para arrancar, incluso las que después liberan energía. Se parece a ir en bicicleta de un valle a otro con una cuesta en medio. Aunque el segundo valle esté más bajo, primero hay que subir. La altura de esa cuesta es la energía de arranque, que en química se llama energía de activación.

Esa energía se gasta en deshacer las moléculas de partida y recomponerlas de otra manera. Cuanto más alta es la cuesta, más lenta va la reacción.

En lo alto de la cuesta, a mitad de la reacción, las moléculas están a medio deshacer y a medio rehacer. Ya no son las de partida y todavía no son las finales. Esa forma intermedia se llama estado de transición.

La enzima no empuja a las moléculas cuesta arriba. Abre un paso más bajo entre los dos valles, de modo que la subida exige menos energía. Los valles siguen a la misma altura, porque la enzima no cambia la energía de las moléculas de partida ni la de las finales.

Por eso una enzima no vuelve posible una reacción imposible. Solo acelera las que ya podían ocurrir sin ella.

Casi todas las enzimas son proteínas, unas cadenas largas de piezas pequeñas que toman una forma propia. El paso más bajo se abre en un hueco de esa forma. La molécula sobre la que trabaja la enzima, el sustrato, se pega a ese hueco, que se llama sitio activo.

A cada reacción le corresponde una enzima concreta, aunque algunas admiten varios sustratos parecidos. La razón está en el hueco. Las piezas que lo forman crean, por su tamaño, su carga eléctrica y su acidez, un ambiente en el que solo se sujeta un sustrato determinado, y durante poco tiempo.

En la práctica, el hueco retiene solo a la molécula que tiene la forma y las propiedades justas. La acidez, una de esas propiedades, es lo que hace agrio el zumo de limón.

Con el sustrato sujeto, la enzima le facilita el cambio. Si la reacción une dos moléculas, las junta y las coloca con las zonas que deben reaccionar frente a frente. Si la reacción rompe una molécula, la retuerce por donde debe partirse, y así cede con menos esfuerzo.

Al final la enzima suelta la molécula ya transformada y recupera su estado original. Queda libre para sujetar otro sustrato y repetir la operación. El paso de montaña tampoco se gasta por muchos ciclistas que lo crucen.