Las enzimas del suelo

Las enzimas regulan el metabolismo y la fisiología de los organismos (macro- y micro-) del suelo e influyen en el hábitat microbiano. Aunque las enzimas provienen siempre de organismos vivos, cuando estos mueren, algunas resisten y conservan su actividad en el suelo durante períodos prolongados, incluso pueden estar unidas a células muertas.

 

Las enzimas

Las enzimas son proteínas, o también dichos polímeros de aminoácidos, que actúan como catalizadores orgánicos, transformando sustancias orgánicas e inorgánicas sin que experimenten cambios. La energía necesaria para realizar una reacción química de manera natural, la enzima, que actúa de catalizador, produce la misma reacción disminuyendo la energía, lo cual permite que dichas reacciones químicas se produzcan a temperaturas y presiones que no suceden de forma habitual.

 

Catalisis enzimática

 

Esta energía, o energía de activación de la reacción química, es necesaria para desestabilizar suficientemente los enlaces químicos de un compuesto, con el objetivo de facilitar la formación de un producto o para colocar los constituyentes químicos para que se produzcan las reacciones.

Las enzimas se componen de aminoácidos unidos entre sí por enlaces peptídicos. Algunas también requieren la presencia de coenzimas o cofactores para su buen funcionamiento. Se pueden inmovilizar en los minerales del suelo o polimerizar en materia orgánica.

Los aminoácidos son moléculas dipolares, es decir, que pueden cargarse dependiendo del pH del ambiente. El punto isoeléctrico (pI) es el pH en que el aminoácido no tiene carga o es neutro. Si el pH del ambiente es inferior al pI, la carga general de los aminoácidos es positiva, y a la inversa, si el pH es superior al pI, la carga es negativa.

La mayoría de aminoácidos tienen un pI de entre 5 y 6,5, aunque hay los hay con valores de pI mucho mayores. Esto implica que en suelos neutros o moderadamente básicos, el pH es mayor que el pI, lo que implica que las proteínas de las paredes celulares de los microorganismos tienen una carga negativa.

 

Forma senzilla de describir la reacción catalizada por una enzima: el sustrato accede al sitio activo de la enzima, la enzima modifica su forma al unirse al sustrato y los productos de la reacción salen del sitio activo.
Se ofrecen dos ejemplos de reacciones enzimáticas: a) una enzima y un sustrato, y b) una enzima y diversos sustratos.

 

Tipos de enzimas

Las reacciones biológicas consisten en seis grandes grupos según sus actividades enzimáticas:

• Oxidorreductasas: son enzimas que oxidan un sustrato, eliminando un par de electrones y los átomos de hidrógeno acompañantes. Estos eletrones son transferidos a otros compuestos, reduciéndolos (reacción red-ox). Algunas como urato-oxidasa, peroxidasa o monofenol monoxigenasa catalizan catalizan la oxidacció y reducción de sustratos, siendo reacciones importantes a la hora de descomponer desechos orgánicos del suelo.
• Transferasas: son enzimas que transfieren grupos químicos. Por ejemplo, las transaminasas transfieren los grupos amino (NH₂), las transglicosidasas transfieren grupos de azúcares o las cinasas que transfieren grupos de fosfatos (PO₄^3-).
• Hidrolasas: son enzimas que rompen moléculas añadiendo agua a los enlaces. Algunos ejemplos son la glicosidasa, la peptidasa, la fosfatasa o la ureasa; en el caso de la fosfatasa, esta libera fósforo inorgánico de compuestos de fósforo orgánico, aportando nutrientes a plantas y microbios. Otras como la amilasa y la celulasa hidrolizan los enlaces entre los polímeros como almidón o celulosa y disponen los azúcares a disposición de los microorganismos.
• Liasas: son enzimas que dividen las moléculas. Entre ellas, la descarboxilasa o la desaminasa.
• Isomerasas: son enzimas que reordenan los átomos de las moléculas.
• Ligasas: son enzimas que sintetizan o reparan las moléculas.

 

La actividad enzimática varía según el tipo de suelo, varianza que depende del grado de adsorción de las enzimas al suelo, por lo que no todos los suelos tienen el mismo potencial de desactivar las enzimas, ni todas las enzimas se desactivan en la misma medida. Por ejemplo, la arcilla o el humus adsorben las enzimas limitando fuertemente su velocidad en la reacción.

 

Enzimas extracelulares

Las enzimas extracelulares, como la celulasa, pueden ser excretadas por los microorganismos al ambiente para descomponer grandes polímeros, aunque las cantidades excretadas suelen ser reducidas.

Estas enzimas extracelulares pueden ser desactivadas al ser adsorbidas por el suelo o ser desnaturalizadas por factores físicos y químicos, y servir finalmente, puesto que es una proteína, de sustrato de crecimiento para otros microrganismos.

 

Bibliografía

Mark Coyne; Microbiologia del suelo, un enfoque exploratorio.