Una reacción no enzimática se refiere a una reacción química que ocurre sin la necesidad de la participación (o catálisis ) de una enzima. Aunque las enzimas actúan como catalizadores biológicos que reducen la energía de activación necesaria para que se produzcan las reacciones bioquímicas, no impiden la ocurrencia paralela de reacciones no enzimáticas.

En términos de principios termodinámicos, las mismas características de reacción se aplican tanto a las reacciones no enzimáticas como a las enzimáticas, si bien toda reacción enzimática también puede ocurrir, en principio, de forma no enzimática. Las reacciones no enzimáticas han sido esenciales para dar forma a la evolución de las vías metabólicas y se conservan como parte de muchas redes metabólicas modernas. Las reacciones no enzimáticas han proporcionado durante mucho tiempo la base necesaria para la selección evolutiva de las enzimas, ya que la presencia de enzimas no impide la ocurrencia de reacciones no enzimáticas en todo el panorama metabólico.Tres clases de reacciones no enzimáticas dominan el panorama metabólico moderno: Clase I, Clase II y Clase III .

Reacciones no enzimáticas de clase I Las reacciones de clase I se agrupan por su amplia reactividad química y baja especificidad para objetivos metabólicos. Estas incluyen reacciones de glicación, reacciones de Maillard (por ejemplo, en ciencia de los alimentos), reacciones de oxidación (por ejemplo, impulsadas por especies reactivas de oxígeno ) y modificaciones covalentes no enzimáticas de lípidos y proteínas (por ejemplo, alquilación, acilación ).Las descripciones de dichas reacciones se detallan en la tabla que aparece a continuación:

ReacciónDescripciónReferenciasGlicación La adición no enzimática de glucosa y/u otros azúcares reductores (por ejemplo, fucosa, ribosa) a las proteínas sin la intervención de enzimas, que ocurre como parte de un proceso fisiológico dentro del cuerpo.(Zheng et al., 2020) Reacciones de Maillard La conjugación no enzimática de compuestos que contienen grupos amino (por ejemplo, aminoácidos) y azúcares, que ocurre como parte del pardeamiento inducido por el calor en los alimentos (por ejemplo, para crear sabor).(Tessier, 2010)Alquilación no enzimáticaLa adición covalente no enzimática de grupos alquilo a proteínas u otras moléculas, inducida por metabolitos endógenos.(Zheng et al., 2020)Acilación no enzimáticaLa unión covalente no enzimática de un grupo acilo (generalmente proporcionado por un donante de acil-CoA) al residuo de aminoácido de una proteína.(Zheng et al., 2020)Reacciones de oxidaciónReacciones no enzimáticas en las que los sustratos se oxidan sin necesidad de enzimas, impulsadas principalmente por especies reactivas de oxígeno (ROS).(Piedrafita et al., 2015)

Reacciones no enzimáticas de clase II Las reacciones de clase II son altamente específicas y ocurren de forma puramente no enzimática, siendo un ejemplo bien conocido de ello la maduración de la vitamina D3 (ver más abajo). La mayoría de las reacciones de clase II son espontáneas y se producen sin necesidad de un catalizador o una fuente de energía atípica.

ReacciónDescripciónReferenciasMaduración de la vitamina D3La maduración no enzimática de la vitamina D3, donde la radiación UVB (por ejemplo, al incidir sobre la piel) convierte el 7-dehidrocolesterol en previtamina D3, que luego sufre una isomerización térmica para convertirse en vitamina D3.(Keller et al., 2015)

Reacciones no enzimáticas de clase III Las reacciones no enzimáticas de clase III ocurren en paralelo a las funciones enzimáticas y se observan ampliamente en todo el metabolismo, ya que muchas vías metabólicas descienden de la base evolutiva establecida por precursores presentes en varias vías o no enzimáticos. Por lo general, la reacción enzimática paralela existe para prevenir la formación de productos secundarios no deseados, que se generarían mediante el proceso no enzimático (por ejemplo, catálisis negativa). Las reacciones no enzimáticas de clase III ocurren en paralelo con las seis clases enzimáticas principales (es decir, oxidorreductasas, transferasas, hidrolasas, liasas, isomerasas, ligasas). En la tabla que aparece a continuación se detallan ejemplos de dichas reacciones:

ReacciónDescripciónReferenciasTransaminaciónLa transaminación espontánea no enzimática del ácido glioxílico y los aminoácidos (por ejemplo, en extractos bacterianos).(Campbell, 1956)IsomerizaciónLa isomerización no enzimática de los residuos de prolina (isomerización cis/trans) es un proceso lento y espontáneo que ocurre dentro de las cadenas polipeptídicas.(Stein, 1993)DescarboxilaciónLa descarboxilación espontánea, rápida y no enzimática del ácido aminomalónico para formar glicina.(Thanassi, 1970)Formación de oxiesterolesLa formación no enzimática de oxisteroles a partir del colesterol.(Iuliano, 2011)

Véase también Catálisis enzimática Vías metabólicas

Referencias

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