Ejercicio resuelto de Enzimas · Biología · Andalucía · 2020

Al investigar el efecto de la temperatura sobre la velocidad de una reacción enzimática se obtuvo la siguiente tabla. Proponga una explicación razonada al conjunto de resultados registrados en la misma. [1 punto]

$T\ (^{\circ}\text{C})$	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60 $V\ (\mu\text{M/min})$	0,5	0,9	1,4	2	2,7	3,3	3,7	3,6	2,3	0,9	0

$\textbf{Proponga una explicación razonada al conjunto de resultados registrados en la misma. [1 punto]}$

La tabla muestra una curva con dos tramos de sentido contrario, separados por un máximo, y cada tramo obedece a una causa distinta.

En el primer tramo, de $10$ a $40\ ^{\circ}\text{C}$, la velocidad crece de manera sostenida, de $0{,}5$ a $3{,}7\ \mu\text{M/min}$. La razón es puramente cinética: al subir la temperatura aumenta la energía cinética de las moléculas, y con ella la frecuencia de los choques eficaces entre la enzima y el sustrato, de modo que se forman más complejos enzima-sustrato por unidad de tiempo. Es el comportamiento de cualquier reacción química.

El máximo se alcanza a $40\ ^{\circ}\text{C}$, que es, por tanto, la temperatura óptima de esta enzima, el punto en que se equilibran el efecto favorable del calor sobre la velocidad y el desfavorable sobre la estructura de la proteína. Que esté próxima a $37\ ^{\circ}\text{C}$ sugiere que se trata de una enzima de un organismo homeotermo.

En el segundo tramo, a partir de $45\ ^{\circ}\text{C}$, la velocidad se desploma: baja a $2{,}3$ a los $50\ ^{\circ}\text{C}$, a $0{,}9$ a los $55$ y se anula a los $60\ ^{\circ}\text{C}$. Aquí la causa ya no es cinética, sino estructural: las enzimas son proteínas y el calor rompe los enlaces débiles, puentes de hidrógeno e interacciones hidrofóbicas, que mantienen sus estructuras terciaria y secundaria. La cadena se despliega, el centro activo se deshace y la enzima se desnaturaliza, perdiendo su capacidad catalítica.

Obsérvese que la curva no es simétrica: sube despacio a lo largo de $30$ grados y cae a cero en solo $20$. Es lo esperable, porque la desnaturalización es un proceso cooperativo y, además, irreversible, de modo que enfriar de nuevo la muestra no restituiría la actividad.