Ejercicio resuelto de Enzimas · Biología · País Vasco · 2024

Opción 4B (2,5 puntos)
Los enzimas son catalizadores biológicos que aceleran la velocidad de las reacciones químicas que tienen lugar en los organismos vivos y una vez transcurrida la reacción se pueden recuperar inalterados. En relación con la figura adjunta, responda las siguientes cuestiones:



a) (0,5 puntos) ¿Qué indican las curvas señaladas por las letras A y B?
b) (0,5 puntos) ¿Cómo se denominan los elementos indicados por las letras C y D?
c) (1,0 puntos) ¿A qué se refieren las flechas marcadas con Ea1 y Ea2?
d) (0,5 puntos) Explique por qué el valor de Ea2 es mayor que el de Ea1.

La figura es un diagrama energético de la misma reacción química recorrida por dos caminos distintos. En el eje de ordenadas está la energía y en abscisas el avance de la reacción; las dos curvas parten del mismo nivel a la izquierda y terminan en el mismo nivel, más bajo, a la derecha, lo que indica que la reacción es exergónica. Lo único que las diferencia es la altura de la barrera intermedia.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{indican}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{curvas}}\mathbf{\text{se}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{aladas}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{letras}}\mathbf{\text{A}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{B?}}$

La curva A, la de pico más alto, representa el curso de la reacción sin catalizar, es decir, la reacción tal como transcurre en ausencia del enzima.

La curva B, la de pico más bajo, representa el curso de la misma reacción catalizada por el enzima.

Que las dos partan y terminen a la misma altura es esencial: el enzima no cambia la energía de los reactivos ni la de los productos, y por tanto no altera la variación de energía libre ni la posición del equilibrio. Solo modifica el camino por el que se llega de unos a otros.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}\mathbf{\text{¿C}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mo}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{denominan}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{elementos}}\mathbf{\text{indicados}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{letras}}\mathbf{\text{C}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{D?}}$

C señala las moléculas situadas al principio del proceso, en el nivel energético de partida: son los sustratos o reactivos, las moléculas sobre las que actúa el enzima.

D señala las moléculas del final del proceso, en el nivel energético más bajo: son los productos, las moléculas resultantes de la transformación.

Se aprecia además en la figura que los sustratos aparecen como dos piezas separadas y los productos como esas mismas piezas ya unidas, lo que indica que la reacción representada es de síntesis.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{(1,0}}\mathbf{\text{puntos)}}\mathbf{\text{¿A}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{refieren}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{flechas}}\mathbf{\text{marcadas}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{Ea1}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{Ea2?}}$

Ambas flechas miden energías de activación, es decir, la energía mínima que hay que suministrar a los reactivos para que alcancen el estado de transición y la reacción pueda producirse. Gráficamente es la diferencia de altura entre el nivel de los reactivos y la cima de la curva.

La flecha Ea1 mide la energía de activación de la reacción catalizada, la que corresponde a la curva B, y la flecha Ea2 la de la reacción sin catalizar, la que corresponde a la curva A.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{valor}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{Ea2}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{mayor}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{Ea1.}}$

Porque Ea2 corresponde a la reacción que transcurre sin enzima, y la función de un catalizador es precisamente rebajar esa barrera.

El enzima lo consigue uniendo el sustrato a su centro activo y formando el complejo enzima-sustrato. Al hacerlo, orienta las moléculas en la posición adecuada, las acerca entre sí, debilita los enlaces que deben romperse y estabiliza el estado de transición. En conjunto ofrece un camino de reacción alternativo con una cima más baja, de modo que un número mucho mayor de moléculas dispone de la energía necesaria para superarla y la reacción se acelera.

Conviene subrayar lo que el enzima no hace: no aporta energía a la reacción ni cambia su balance energético. La distancia vertical entre C y D es la misma en las dos curvas; lo único que baja es el pico.