La velocidad de reacción de una enzima aumenta con la temperatura hasta un máximo y luego disminuye rápidamente debido a la desnaturalización de la enzima.
a) ¿Qué entiende por desnaturalización de la enzima? ¿Por qué afecta a la actividad del enzima? [0,4 puntos]
b) Explique otros dos factores que influyan en la velocidad de una reacción catalizada por una enzima. [0,3 puntos cada uno]
La desnaturalización es la pérdida de las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria de una proteína, sin que se rompan los enlaces peptídicos, es decir, conservando intacta la estructura primaria.
Se produce cuando un agente externo —calor, pH extremo, disolventes orgánicos, detergentes, metales pesados, radiaciones— rompe los enlaces débiles que sostenían el plegamiento: puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas, fuerzas iónicas y de Van der Waals. La cadena se despliega, expone al exterior los radicales apolares que tenía recogidos en el interior, se hace insoluble y precipita.
Afecta a la actividad porque la enzima trabaja gracias a la forma de su centro activo, un hueco formado por unos pocos aminoácidos que quedan próximos precisamente por efecto del plegamiento. Al desplegarse la cadena, esos aminoácidos se separan, el centro activo desaparece y la enzima ya no reconoce ni fija a su sustrato. Por eso la desnaturalización supone la pérdida de la función, y por eso la curva de velocidad frente a la temperatura cae bruscamente pasado el óptimo en lugar de descender poco a poco.
En la mayoría de los casos el proceso es irreversible; solo en desnaturalizaciones suaves puede la proteína renaturalizarse al retirar el agente.
El pH. Cada enzima tiene un pH óptimo, y a ambos lados de él la actividad cae. La causa es que el pH determina el estado de ionización de los grupos ácidos y básicos de las cadenas laterales: si cambia, cambian las cargas del centro activo y este deja de reconocer al sustrato, y si el cambio es grande la enzima se desnaturaliza. El óptimo depende del medio en que trabaja cada una: la pepsina del estómago lo tiene en torno a 2, la tripsina intestinal en torno a 8 y la mayoría de las enzimas citosólicas cerca de 7.
La concentración de sustrato. A concentraciones bajas la velocidad aumenta casi proporcionalmente con ella, porque hay centros activos libres y cuanto más sustrato haya más encuentros se producen. A medida que aumenta, la curva se va doblando hasta hacerse horizontal: la enzima se satura, todos sus centros activos están ocupados y añadir más sustrato ya no sirve de nada. Esa meseta es la velocidad máxima, y la concentración a la que se alcanza la mitad de ella es la constante de Michaelis,
, que mide de forma inversa la afinidad de la enzima por su sustrato.
Otros factores válidos serían la concentración de enzima, que aumenta la velocidad de forma proporcional mientras haya sustrato de sobra, y la presencia de inhibidores o de activadores.