Ejercicio resuelto de Enzimas · Biología · Aragón · 2024

Suponga que está estudiando una enzima que convierte el sustrato A en un producto B. Responda las siguientes preguntas: [2 puntos]

a) Explique qué se entiende por temperatura óptima. [0,2 puntos]

b) Si realiza un experimento en el que parte de la temperatura óptima y la aumenta gradualmente hasta los $100\,^{\circ}\text{C}$, ¿cómo cree que cambiará la actividad enzimática? Razone el motivo. [0,8 puntos]

c) Si ahora parte de la temperatura óptima y la reduce gradualmente hasta los $0\,^{\circ}\text{C}$, ¿cómo cree que cambiará la actividad enzimática? Razone el motivo. [0,8 puntos]

d) Al añadir una sustancia X junto al sustrato A, observa que la velocidad de reacción disminuye de manera significativa. ¿Cómo podría explicarlo? [0,2 puntos]

$\textbf{a) Explique qué se entiende por temperatura óptima. [0,2 puntos]}$

La temperatura óptima de una enzima es aquella a la que su actividad catalítica es máxima, es decir, aquella a la que la velocidad de conversión del sustrato A en el producto B alcanza el valor más alto posible en las condiciones del ensayo. Por encima y por debajo de ese valor la actividad disminuye.

$\textbf{b) Si realiza un experimento en el que parte de la temperatura óptima y la aumenta gradualmente hasta los } 100\,^{\circ}\textbf{C, ¿cómo cree que cambiará la actividad enzimática? Razone el motivo. [0,8 puntos]}$

Al superar la temperatura óptima la actividad enzimática disminuye rápidamente hasta detenerse por completo. El motivo es que la enzima es una proteína cuya actividad depende de su conformación tridimensional: el calor rompe los enlaces débiles que la mantienen —puentes de hidrógeno, interacciones iónicas e hidrofóbicas—, de modo que la enzima se desnaturaliza y pierde su estructura terciaria y cuaternaria.

Al desnaturalizarse se deforma el centro activo y ya no puede reconocer ni fijar al sustrato A, por lo que la reacción se detiene. A los $100\,^{\circ}\text{C}$ la desnaturalización es total y, además, irreversible en la mayoría de los casos, así que la actividad no se recupera al enfriar de nuevo.

$\textbf{c) Si ahora parte de la temperatura óptima y la reduce gradualmente hasta los } 0\,^{\circ}\textbf{C, ¿cómo cree que cambiará la actividad enzimática? Razone el motivo. [0,8 puntos]}$

Al bajar la temperatura desde el óptimo la actividad enzimática también disminuye, pero por un motivo distinto: aquí no hay desnaturalización.

El descenso de temperatura reduce la energía cinética de las moléculas, tanto de la enzima como del sustrato. Con ello disminuyen la frecuencia y la eficacia de los choques entre el sustrato A y el centro activo de la enzima, de manera que se forma menos complejo enzima-sustrato por unidad de tiempo y la velocidad de formación del producto B cae. Cerca de $0\,^{\circ}\text{C}$ la movilidad es tan escasa que la actividad resulta prácticamente nula, pero como la enzima conserva intacta su estructura, al devolverla a la temperatura óptima la actividad se recupera.

$\textbf{d) Al añadir una sustancia X junto al sustrato A, observa que la velocidad de reacción disminuye de manera significativa. ¿Cómo podría explicarlo? [0,2 puntos]}$

La explicación más sencilla es que la sustancia X actúa como un inhibidor de la enzima: se une a ella e impide o dificulta la formación del complejo enzima-sustrato. Podría tratarse de un inhibidor competitivo, con estructura parecida a la de A, que compite con el sustrato por el centro activo, o de un inhibidor no competitivo, que se une a otro punto de la enzima y altera la conformación del centro activo.