Ejercicio resuelto de Enzimas · Biología · Aragón · 2020

Un grupo de científicos ha aislado dos bacterias diferentes, la bacteria A proviene de aguas antárticas, y la bacteria B proviene de la flora bucal de una persona. La gráfica adjunta muestra la velocidad de reacción de dos enzimas vitales para cada una de las bacterias citadas, en función de la temperatura: [2 puntos]



a) Defina centro activo. [0,2 puntos]

b) ¿Qué es la temperatura óptima de una enzima? ¿Cómo es posible que dos enzimas tengan una temperatura óptima diferente? [0,6 puntos]

c) ¿Qué ocurre a $10\,^{\circ}\text{C}$ con cada una de las enzimas? Razone la respuesta. [0,4 puntos]

d) ¿Qué ocurre a $38\,^{\circ}\text{C}$ con cada una de las enzimas? Razone la respuesta. [0,4 puntos]

e) ¿Podría la bacteria A proliferar en la boca de una persona? Razone la respuesta. [0,4 puntos]

$\textbf{a) Defina centro activo. [0,2 puntos]}$

El centro activo es la región de la enzima que se une al sustrato. Está formado por unos pocos aminoácidos que, aunque puedan estar alejados en la secuencia, quedan próximos en el espacio al plegarse la proteína, y configuran un hueco de forma y propiedades químicas complementarias a las del sustrato. De él dependen tanto la especificidad de la enzima como su capacidad catalítica.

$\textbf{b) ¿Qué es la temperatura óptima de una enzima? ¿Cómo es posible que dos enzimas tengan una temperatura óptima diferente? [0,6 puntos]}$

La temperatura óptima es aquella a la que una enzima alcanza su velocidad de reacción máxima.

Que dos enzimas tengan temperaturas óptimas distintas se explica porque la variación de temperatura induce cambios en la configuración de la estructura tridimensional de las enzimas, alterando su centro activo y, por tanto, su actividad biológica. Ahora bien, esa estructura tridimensional depende de la secuencia de aminoácidos de cada proteína: como las dos enzimas tienen secuencias aminoacídicas diferentes, las interacciones entre sus aminoácidos y el plegamiento resultante también son diferentes, y por consiguiente su comportamiento frente a la temperatura no es el mismo. La enzima A, procedente de una bacteria de aguas antárticas, está adaptada al frío, y la B, de la flora bucal, a la temperatura corporal.

$\textbf{c) ¿Qué ocurre a } 10\,^{\circ}\textbf{C con cada una de las enzimas? Razone la respuesta. [0,4 puntos]}$

Para la enzima A, $10\,^{\circ}\text{C}$ coincide con su temperatura óptima, tal como muestra la gráfica, de modo que su velocidad de reacción será máxima.

Para la enzima B, en cambio, es una temperatura muy alejada de su óptimo y, además, inferior a él. A esa temperatura la movilidad de las partículas está reducida: los choques entre el sustrato y el centro activo son menos frecuentes y menos eficaces, así que su velocidad de reacción será submáxima. Conviene subrayar que la enzima B no se ha desnaturalizado —el frío no destruye su estructura—, simplemente trabaja despacio, y recuperaría toda su actividad si se elevara la temperatura.

$\textbf{d) ¿Qué ocurre a } 38\,^{\circ}\textbf{C con cada una de las enzimas? Razone la respuesta. [0,4 puntos]}$

En este caso, $38\,^{\circ}\text{C}$ coincide con la temperatura óptima de la enzima B, por lo que su velocidad de reacción será máxima. Es coherente con su procedencia, ya que es la temperatura corporal de la persona en cuya boca vive la bacteria.

Para la enzima A es una temperatura muy alejada de su óptimo y, en este caso, muy superior a él. El calor rompe los enlaces débiles que mantienen su estructura tridimensional, de modo que la enzima se habrá desnaturalizado y habrá perdido por completo su actividad. A diferencia de lo que ocurría en el apartado anterior, este efecto es irreversible: enfriar de nuevo no devolvería la actividad.

$\textbf{e) ¿Podría la bacteria A proliferar en la boca de una persona? Razone la respuesta. [0,4 puntos]}$

No podría.

Tal y como se ha visto en el apartado anterior, a la temperatura corporal de una persona la enzima A aparecerá desnaturalizada y, por tanto, sin actividad. Y el enunciado precisa que se trata de una enzima vital para la bacteria, así que cabe suponer que, privada de esa actividad, la bacteria no podrá desarrollar el metabolismo que necesita para vivir ni proliferar en la cavidad bucal de una persona.