Ejercicio resuelto de Enzimas · Biología · 2024

B.4 (2 puntos). Respecto a las enzimas:
a) Defina los terminos enzima y centro activo (1 punto).
b) En una reacción química en la que un sustrato "A" se transforma en un producto "B" se liberan 5 kJ/mol por molécula de sustrato. Razone cuanta energía se liberaria si la reacción estuviese catalizada por una enzima (0,5 puntos).
c) El estudio del efecto de la temperatura sobre la actividad de una enzima, medida en velocidad de la reacción $V$ ($\mu \text{mol/min}$), dio lugar a los valores mostrados en la siguiente tabla. Razone a que se debe la disminucion de esta (0,5 puntos).

${\text{T (}}^{\circ }\text{C)}$	${10}^{\circ }$	${15}^{\circ }$	${20}^{\circ }$	${25}^{\circ }$	${30}^{\circ }$	${35}^{\circ }$	${40}^{\circ }$	${45}^{\circ }$	${50}^{\circ }$	${55}^{\circ }$	${60}^{\circ }$
V (\mumol/min)	0,4	0,8	1,4	2	2,8	3,4	3,8	3,4	2,4	0,8	0

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Defina}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{t}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{rminos}}\mathbf{\text{enzima}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{centro}}\mathbf{\text{activo}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto).}}$

Una enzima es un biocatalizador, casi siempre de naturaleza proteica, que acelera una reacción química del metabolismo rebajando su energía de activación. Actúa en cantidades muy pequeñas, no se consume en la reacción, es específica de su sustrato y su actividad se regula por factores como la temperatura, el pH o la presencia de inhibidores. Hay también enzimas de naturaleza no proteica, las ribozimas, formadas por ARN.

El centro activo es la región de la enzima a la que se une el sustrato y donde ocurre la catálisis. Es una hendidura de su superficie formada por unos pocos aminoácidos, alejados en la secuencia pero próximos en el espacio gracias al plegamiento de la proteína. Unos, los de unión, fijan el sustrato por complementariedad, y otros, los catalíticos, transforman el sustrato en producto.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Razone}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nta}}\mathbf{\text{energ}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{liberar}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{estuviese}}\mathbf{\text{catalizada}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{enzima}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos).}}$

Se liberarían exactamente los mismos $5\text{ kJ/mol}$.

La energía liberada en una reacción es la diferencia de energía entre el producto y el sustrato, y no depende del camino seguido. Lo único que hace la enzima es ofrecer una ruta alternativa con menor energía de activación, estabilizando el estado de transición: la reacción va mucho más rápida, pero el balance energético entre A y B es el mismo. Una enzima acelera una reacción; no la hace más ni menos exergónica.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Razone}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{debe}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{disminuci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{esta}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos).}}$

Los datos muestran que la velocidad crece con la temperatura hasta un máximo de $\mathrm{3,8}\mu \text{mol/min}$ a $40{}^{\circ }\text{C}$, que es la temperatura óptima, y a partir de ahí cae hasta anularse a $60{}^{\circ }\text{C}$.



El ascenso inicial se explica por la energía cinética: al calentar, enzima y sustrato se mueven más deprisa, chocan más a menudo y se forman más complejos enzima-sustrato por unidad de tiempo.

La disminución posterior tiene otra causa. Por encima del óptimo, la energía térmica rompe los enlaces débiles (puentes de hidrógeno, interacciones iónicas e hidrofóbicas) que mantienen la estructura terciaria de la proteína. La enzima se desnaturaliza, el centro activo pierde la conformación complementaria del sustrato y deja de ser funcional. A $60{}^{\circ }\text{C}$ la desnaturalización es total y la actividad es nula; a diferencia del ascenso, esta pérdida es irreversible.