Catalizadores y Enzimas
Por el Ing. Agr. Carlos González
Para armar una molécula hacen falta muchos
elementos, a saber:
1. Materia prima con la cual construir
1. Operarios especializados: las
enzimas
1. Transferencia de electrones y de materiales
preelaborados (dentro o fuera de la célula)
1. Energía para unir los átomos en las combinaciones
deseadas.
Las enzimas son las moléculas responsables de
"elegir" entre una enorme cantidad de reacciones posibles, cuáles de
ellas van a ocurrir y cuáles no.
¿Cómo actúan las enzimas?
Como vimos hasta ahora, la velocidad de las
reacciones dependen del contacto entre las unidades
químicas (átomos, moléculas, etc.), que a partir del movimiento térmico (calor)
producen colisiones entre esas mismas unidades. Por lo tanto para cada
temperatura existirá una velocidad de coalición determinada.
La energía que se necesita para que se
produzca una reacción determinada se llama "energía de activación".
Las reacciones químicas que se dan siempre
requieren de una gran energía de activación. Pero a diferencia de lo que ocurre
en un laboratorio, los organismos biológicos no están preparados para soportar
esa energía. Por ese motivo los sistemas vivos han desarrollado un compuesto
químico, que les sirve para llegar a una energía de activación alta sin
destruirse. Este compuesto se llama CATALIZADOR ,
el cual aumenta la velocidad de coalición molecular sin calor adicional
produciendo un proceso llamado catálisis.
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Energía
de los reactivos Energía
de activación en ausencia de enzima Energía
de activación en presencia de una enzima ( fig. 1) |
Energía |
Energía de los productos Curso de reacción |
En la naturaleza existen diversos catalizadores, pero aquellos que son producidos por los organismos vivos se los conoce como catalizador biológico o ENZIMA.(*)
La enzima es un complemento para el
movimiento térmico, ósea disminuye los recursos de la energía activación
permitiendo una velocidad de reacción, a una temperatura inferior a la
realmente necesaria (fig.1).
¿Qué tipo de molécula es una enzima?
Las enzimas son proteínas de tipo globular, complejas.
¿Qué característica presenta?
a. Es específicas
a. Actúa en baja concentración
a. No sufre modificaciones
a. Se recupera intacta al final de la reacción
- No afecta el equilibrio de la reacción, pero sí su velocidad.(**)
¿Cómo trabajan?
Deprime la energía de activación que se
requiere en una reacción química, estableciendo una asociación temporaria con
la o las moléculas que reaccionan.
Cuando se establece la unión entre una
sustancia y una enzima se llama modelo "llave-cerradura". De
esta manera se establece la especificidad de la enzima y el producto. El ajuste
de esa unión se logra a través del sitio activo que presenta la
enzima.
Una vez lograda la reacción, la enzima se
separa del producto final quedando intacta para una futura intervención.
En la última década se ha observado que
existe otro tipo de enganche entre el sustrato y la enzima, y que consiste en
que la enzima tiene la particularidad de deformar y modificar su sitio activo
el cual se adapta a la del producto, este modelo se llama "ajuste inducido"
(fig.2).
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sitio activo
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Enzima + sustrato = enzima-sustrato (complejo
llave cerradura) = enzima + productos Enzima + sustratos = enzima sustratos (complejo ajuste inducido) = enzima +productos |
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Formación de complejos enzima-sustrato (fig. 2) |
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Muchas veces la actividad enzimática, puede modificarse de acuerdo a diversas razones
como por ejemplo necesidades metabólicas.
Uno de los ejemplos más
clásicos es la “inhibición por producto final”.
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Enzima Q
Enzima H Enzima F Enzima U
INHIBICIÓN |
En
este caso se puede observar una serie de reacciones, cuyo producto final (Z),
es capaz de unirse a una enzima (Enzima Q) que cataliza a una sustancia A. El resultado final de esta acción es
la inhibición de dicha enzima, provocando que la cascada de reacciones no se
produzca y de esa manera no formar más el compuesto químico Z
(*)Generalmente, las enzimas se nombran
añadiendo la terminación "asa" a la raíz del nombre de la
sustancia sobre la actúan.
(**)La velocidad de las reacciones enzimáticas depende de la concentración del enzima, de la
concentración del sustrato (hasta un límite) y de la temperatura y el PH del
medio.