Efecto de la temperatura sobre la actividad enzimática

Publicado el 11 septiembre, 2020

¿Qué son las enzimas?

Todas las enzimas son proteínas , lo que significa que son moléculas compuestas por una o más grandes cadenas de aminoácidos unidas por enlaces peptídicos. Ahora bien, el trabajo de una enzima es bastante importante, cataliza o acelera las reacciones químicas al reducir la cantidad de energía necesaria para que se produzca esa reacción. Se podría pensar en las enzimas casi como una venta relámpago, ya que las enzimas “descuentan” temporalmente el costo energético de la reacción.


Representación de ejemplo de forma enzimática
Representación de ejemplo de forma enzimática

Las enzimas no se consumen ni se modifican por la reacción química. Pueden dejar una reacción y pasar a instigar otra. Las reacciones enzimáticas se producen cuando la sustancia diana, denominada sustratos (la sustancia específica que sufrirá cambios), se une al sitio activo de la enzima. Los sitios activos funcionan como un candado y una llave, en el sentido de que cada sitio activo es específico de una “llave” o sustrato particular.

Ahora, una vez que ese sustrato se une al sitio activo de una enzima, se convierte en un complejo enzima / sustrato. Esta unión de enzima y sustrato crea un cambio de energía que resulta en la división del sustrato en moléculas más pequeñas (convirtiéndose en un complejo de enzima / producto). Finalmente, una vez completado su trabajo, la enzima libera las moléculas más pequeñas resultantes, llamadas productos, de vuelta al medio ambiente.


Actividad enzimatica
Actividad enzimatica

Interacción de la temperatura y la enzima

Si eres de los que se resfría con facilidad, es posible que tengas que optar por ser menos activo en el invierno en favor de acurrucarte con una manta. Por el contrario, alguien con una composición corporal diferente puede preferir temperaturas más frías. Bueno, las enzimas reaccionan exactamente de la misma manera variada. Las enzimas prefieren diferentes temperaturas ambientales, hasta el punto de que en realidad podrían comportarse de manera diferente fuera de esa temperatura preferida.

Algunas enzimas, como las que utilizan las bacterias termófilas (amantes del calor) que se encuentran en las aguas termales, existen en un ambiente con una temperatura que oscila entre 41 y 122 C (106-252 F), mientras que las enzimas que se encuentran dentro de una persona funcionan mejor en alrededor de 37 C (98,6 F). Incluso otros, como los que se encuentran en las bacterias psicrotorescentes (tolerantes al frío), pueden funcionar felizmente a 0 C (32 F).

Todas estas enzimas reaccionan de manera diferente fuera de su temperatura “preferida”. Entonces, ¿qué significa “diferente”? Bueno, eso tiene que ver con su velocidad de reacción y la cantidad de productos que crean. Al igual que usted o yo somos más productivos al estudiar o hacer la tarea cuando no tenemos demasiado frío o calor, las enzimas también tienen una temperatura óptima donde producen la mayor cantidad de producto al ritmo más rápido.

Desnaturalización y congelación

Entonces, sabiendo que el rango real de temperaturas ambientales podría oscilar entre 0 C y 252 C (32 a 252 F), apuesto a que podría imaginar que la temperatura particular del ambiente afectaría la forma en que funciona una enzima en particular. . ¿Por qué es esto?

Bueno, las enzimas, al ser proteínas, adquieren su forma molecular en función de las interacciones entre los aminoácidos que forman sus largas cadenas proteicas. ¿Recuerda la última vez que jugó con imanes y enfrentó dos lados positivos o dos lados negativos juntos, se resistieron el uno al otro, verdad? Bueno, esa resistencia también ocurre entre las cargas de los átomos que componen las moléculas, y esto afecta la forma en que los aminoácidos se pliegan para tomar su forma.

Entonces, ¿qué tiene esto que ver con la temperatura? Bueno, considere una de las razones por las que cocinamos carne. Cocinar hace algo con la proteína llamada desnaturalización , que despliega las proteínas mismas para que sean más fáciles de digerir.

Bueno, las enzimas responden de la misma manera. Si coloca una enzima a una temperatura superior a su rango normal, la ‘cocinará’ y se deshará. Esto ralentizará la velocidad de reacción y la reacción podría detenerse por completo si la reacción no puede ocurrir sin la enzima.

La forma del sitio activo de una proteína está determinada por la forma en que los componentes básicos de esa proteína (los aminoácidos) interactúan entre sí para dar forma a ese sitio activo. Por lo tanto, si esa interacción se ve perturbada por una temperatura alta inadecuada, entonces la enzima cambia de forma (desnaturalizando) cambiando así la forma fundamental de ese sitio activo, haciéndolo ya no “activo”.

Del mismo modo, si coloca esa misma enzima a una temperatura por debajo de su rango normal, ‘congelará’ su velocidad de reacción para que sea incapaz de producir tantos productos o puede dejar de catalizar por completo.


Enzima activa frente a desnaturalizada
Enzima activa y desnaturalizada

La temperatura óptima permite que una enzima mantenga su forma y tenga la mayor cantidad de actividad enzimática (donde instiga la mayor cantidad de reacciones a la velocidad más rápida).


La temperatura afecta la actividad enzimática
Temperatura y actividad enzimática

Resumen de la lección

Las enzimas son proteínas que catalizan reacciones químicas al unirse con sustratos en un sitio activo y reducen la cantidad de energía necesaria para que se produzca la reacción. Las enzimas existen en un rango de temperaturas ambientales, pero temperaturas más altas que su ‘rango normal’ pueden desnaturalizar (desplegar) la enzima, dejándola inactiva, mientras que aquellas por debajo de ese rango pueden ralentizar su velocidad de reacción. Por tanto, cada enzima tiene una temperatura óptima donde alcanza la mayor actividad enzimática .

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