Ejercicio resuelto de Enzimas · Biología · 2024

En una comida familiar en la que se premia la croqueta más buena, Marta ingiere una pastilla de lactasa antes de darse el atracón correspondiente. Lo que padece Marta es una intolerancia a la lactosa, condición en la cual el cuerpo no puede digerir adecuadamente esta biomolécula. [1,5 puntos]

a) ¿Qué tipo de biomolécula es la lactosa? Explique su estructura.

b) La lactasa es una enzima. Defina enzima. ¿Cómo influye la temperatura sobre las mismas? ¿Y el pH?

c) En el modelo procariota del operón lac, dentro del contexto de la regulación génica, ¿qué ocurre cuando hay lactosa en el medio? Explique brevemente la estructura del operón lac.

$\textbf{a) ¿Qué tipo de biomolécula es la lactosa? Explique su estructura.}$

La lactosa es un glúcido, concretamente un disacárido.

Está formada por la unión de una $\beta$-D-galactosa y una D-glucosa mediante un enlace $\beta(1\to 4)$ O-glucosídico. Como en ese enlace solo interviene el carbono anomérico de la galactosa, la glucosa conserva libre el suyo y por eso la lactosa es un disacárido reductor.

$\textbf{b) La lactasa es una enzima. Defina enzima. ¿Cómo influye la temperatura sobre las mismas? ¿Y el pH?}$

Una enzima es un biocatalizador, casi siempre de naturaleza proteica, que acelera una reacción química disminuyendo su energía de activación, sin consumirse en ella y con una gran especificidad por su sustrato.

La actividad aumenta con la temperatura hasta alcanzar una temperatura óptima (en torno a 37 °C en los enzimas humanos), porque se favorecen los choques entre enzima y sustrato; por encima de ese valor cae en picado, ya que la enzima se desnaturaliza y su centro activo pierde la conformación adecuada.

Con el pH ocurre algo parecido: cada enzima tiene un pH óptimo, y los valores muy alejados alteran la ionización de los aminoácidos del centro activo y acaban desnaturalizando la proteína.

$\textbf{c) En el modelo procariota del operón lac, dentro del contexto de la regulación génica, ¿qué ocurre cuando hay lactosa en el medio? Explique brevemente la estructura del operón lac.}$

Cuando hay lactosa en el medio, esta actúa como inductor: se une a la proteína represora y le cambia la conformación, de modo que el represor ya no puede unirse al operador. La ARN polimerasa queda entonces libre para transcribir los genes estructurales y la bacteria fabrica las enzimas que degradan la lactosa. En ausencia de lactosa, el represor está unido al operador y los genes no se transcriben.

El operón lac está formado por un gen regulador (que se transcribe aparte y codifica el represor), un promotor donde se une la ARN polimerasa, un operador que actúa de interruptor y tres genes estructurales (lac Z, lac Y y lac A), que codifican la $\beta$-galactosidasa, la permeasa y la transacetilasa.