Enzimas

Un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de una reacción química, pero no se consume ni se modifica por dicha reacción. El mismo catalizador puede utilizarse una y otra vez.

Las enzimas son catalizadores biológicos — catalizadores producidos por células vivas. Son proteínas. Las enzimas participan en todas las reacciones del metabolismo, por lo que controlan casi cada reacción química en un organismo vivo.

Las enzimas son vitales. Sin ellas, las reacciones que mantienen la vida serían demasiado lentas. Las enzimas aumentan la velocidad de las reacciones lo suficiente para mantener al organismo con vida.

Cada enzima tiene un bolsillo especial llamado sitio activo. La molécula sobre la que actúa se denomina sustrato.

• La forma del sitio activo es complementaria a la forma del sustrato — encajan juntos como una llave en una cerradura.
• El sustrato se inserta en el sitio activo. (Suplemento) Esto forma un complejo enzima-sustrato.
• Tiene lugar la reacción y el sustrato se transforma en uno o más productos.
• Los productos abandonan el sitio activo, que queda libre para volver a utilizarse.

Why enzymes are specific (Supplement)

Cada enzima es específica — actúa solo sobre un tipo concreto de sustrato. Esto se debe a que solo ese sustrato tiene la forma adecuada para encajar en el sitio activo. Un sustrato de forma diferente no encajará, igual que una llave incorrecta no abrirá una cerradura.

La actividad de una enzima depende de la temperatura y del pH. Se puede investigar midiendo la velocidad a la que transcurre la reacción a diferentes temperaturas o valores de pH.

Temperatura

• A medida que la temperatura sube desde frío, la actividad enzimática aumenta. Las moléculas de enzima y sustrato tienen mayor energía cinética, por lo que se mueven más rápido y chocan con más frecuencia. (Suplemento) Hay más colisiones efectivas por segundo.
• La actividad es máxima a la temperatura óptima (aproximadamente 37 °C en el cuerpo humano).
• Por encima de la temperatura óptima, la actividad disminuye rápidamente. El calor cambia la forma del sitio activo, por lo que el sustrato ya no encaja. La enzima está desnaturalizada. La desnaturalización es permanente — la enzima no puede recuperarse.

Ejemplo resuelto. Una reacción termina en 50 s a 20 °C, y en 20 s a 37 °C. ¿A qué temperatura es más rápida la reacción, y en cuánto? Un tiempo más corto indica una velocidad de reacción más rápida, por lo que se debe calcular una tasa mediante tasa = 1000 ÷ tiempo. A 20 °C la tasa es 1000 ÷ 50 = 20 unidades; a 37 °C es 1000 ÷ 20 = 50 unidades. Por tanto, 37 °C es 50 ÷ 20 = 2.5 veces más rápido. No se diga que la tasa «aumentó en 30 s» — el tiempo no es una tasa. Convierta primero el tiempo en una tasa y recuerde que la tasa mayor siempre corresponde al tiempo menor.

pH

• Cada enzima funciona mejor a un pH específico.
• Si el pH es demasiado alto o demasiado bajo, la forma del sitio activo cambia, el sustrato deja de encajar y la enzima se desnaturaliza.

• Una enzima es tanto una proteína como un catalizador biológico: acelera una reacción y no se consume.
• Describe la forma: el sitio activo es complementario al sustrato (idea de llave y cerradura). Cada enzima es específica para un único sustrato.
• Temperatura baja → lenta (demasiada poca energía cinética). Óptima → más rápida. Demasiado calor → desnaturalizada (el sitio activo pierde su forma, permanentemente).
• Un pH incorrecto también desnaturaliza la enzima al cambiar la forma del sitio activo.
• "Desnaturalizado" no significa "muerto" — las enzimas no están vivas. Di que la forma del sitio activo ha cambiado de modo que el sustrato ya no encaja.