Ejercicio resuelto de Enzimas · Biología · Aragón · 2020

Cuando las proteínas de la dieta llegan al estómago, donde el pH es de 2 aproximadamente, se desnaturalizan. Precisamente es en este órgano donde una enzima denominada pepsina se encarga de digerir parcialmente las proteínas, mediante la ruptura de los enlaces que hay entre los aminoácidos. Una vez que el contenido del estómago pasa al intestino, donde el pH es de 7 aproximadamente, la actividad de la pepsina se detiene y las proteínas siguen siendo digeridas por otras enzimas diferentes: [2 puntos]

a) ¿Qué significa que las proteínas de la dieta se desnaturalizan? ¿Por qué se desnaturalizan? Cite otro factor físico que produzca este mismo efecto. [0,5 puntos]

b) Según el enunciado, durante la digestión se rompen unos enlaces, ¿cómo se denominan? [0,2 puntos]

c) ¿Qué es una enzima? [0,5 puntos]

d) ¿Por qué la pepsina tiene actividad en el estómago y no en el intestino? ¿Por qué las enzimas intestinales sí que tienen actividad en esa región? [0,8 puntos]

$\textbf{a) ¿Qué significa que las proteínas de la dieta se desnaturalizan? ¿Por qué se desnaturalizan? Cite otro factor físico que produzca este mismo efecto. [0,5 puntos]}$

Que una proteína se desnaturaliza significa que pierde su estructura tridimensional, es decir, sus estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria, si la tuviese. La cadena queda desplegada al azar y, al perder su conformación nativa, pierde también su función biológica; con frecuencia precipita, porque quedan expuestos al agua sus radicales apolares. La estructura primaria, en cambio, no se ve afectada: los enlaces peptídicos no se rompen.

En el estómago se desnaturalizan por el pH tan bajo, en torno a $2$. La elevada concentración de protones del medio modifica las características electroquímicas de las cadenas laterales de los aminoácidos, que ganan o pierden carga; con ello varían las interacciones y los puentes que se establecen entre unos aminoácidos y otros —enlaces iónicos, puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas— y el plegamiento deja de ser estable.

Otro factor físico que produce el mismo efecto es la temperatura elevada, que rompe igualmente esos enlaces débiles; es lo que ocurre al cocinar un huevo. También lo provocan las radiaciones o la agitación mecánica intensa.

$\textbf{b) Según el enunciado, durante la digestión se rompen unos enlaces, ¿cómo se denominan? [0,2 puntos]}$

Son los enlaces peptídicos, los enlaces covalentes que unen entre sí los aminoácidos de la cadena, formados entre el grupo carboxilo de uno y el grupo amino del siguiente.

$\textbf{c) ¿Qué es una enzima? [0,5 puntos]}$

Las enzimas son catalizadores biológicos o biocatalizadores de las reacciones metabólicas: aceleran la velocidad de reacción disminuyendo su energía de activación, sin alterar el equilibrio de la reacción ni consumirse en ella, de modo que pueden actuar repetidamente. Su naturaleza es proteica, salvo las ribozimas, que son de ARN.

Actúan además con una especificidad muy alta, tanto de sustrato como de reacción, gracias a su centro activo, la región donde encaja el sustrato y que depende directamente de la conformación tridimensional de la proteína.

$\textbf{d) ¿Por qué la pepsina tiene actividad en el estómago y no en el intestino? ¿Por qué las enzimas intestinales sí que tienen actividad en esa región? [0,8 puntos]}$

Porque cada enzima tiene su propio pH óptimo, y el del estómago y el del intestino son muy distintos.

La actividad de una enzima depende de su estructura tridimensional, y esta a su vez del estado de ionización de los radicales de sus aminoácidos, que varía con el pH del medio. Por eso toda enzima presenta una actividad máxima a un pH determinado, su pH óptimo, y fuera de ese intervalo su estructura comienza a modificarse y cataliza cada vez con menos eficacia, hasta perder por completo la actividad si el pH se aleja demasiado.

La pepsina es una enzima gástrica y tiene un pH óptimo en torno a $1$ o $2$. En el estómago, por tanto, trabaja en condiciones ideales y digiere las proteínas con eficacia; pero al pasar el contenido al intestino, donde el pH es de $7$, se aleja tantísimo de su óptimo que su actividad se detiene.

Las enzimas intestinales, en cambio —la tripsina, la quimotripsina y las demás peptidasas del jugo pancreático e intestinal—, son enzimas distintas, con un pH óptimo próximo a $7$ u $8$. Encuentran allí precisamente las condiciones que necesitan y continúan la digestión de las proteínas donde la pepsina la dejó. Nótese que la desnaturalización previa en el estómago facilita el trabajo de todas ellas, porque deja los enlaces peptídicos accesibles.