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Factores estructurales y condicionales que afectan la actividad enzimática

Publicado el 6 enero, 2023

¿Qué es la actividad enzimática?

¿Cuál es tu comida favorita? A muchos de nosotros nos puede gustar la pizza o un buen plato de pastas. ¿Qué pasa cuando comes esta comida? Por supuesto que la comida es digerida y utilizada por su cuerpo, pero ¿cómo podemos introducir una porción de pizza en nuestras células?

La respuesta son las enzimas. Las enzimas son catalizadores de proteínas que aceleran las reacciones químicas. Tu sistema digestivo está lleno de ellos. Cuando los alimentos ingresan al estómago, las enzimas se ponen a trabajar para descomponer las macromoléculas en partes utilizables que se pueden distribuir por el cuerpo.

Sin embargo, las enzimas no solo descomponen las cosas. Son esenciales para todos los procesos de nuestro cuerpo. Las enzimas sintetizan nuevo ADN para la división celular, que se necesita para crecer y reparar nuestros tejidos. También crean y rompen moléculas como la glucosa, lo que permite que nuestro cuerpo cree energía. Las enzimas nos ayudan a transportar oxígeno a nuestros tejidos y a eliminar el dióxido de carbono. Piense en las enzimas como los trabajadores de las fábricas dentro de nuestras células. Sin ellos, no se haría nada en nuestro cuerpo.

Organización enzimática

Las enzimas, al igual que otras herramientas que podríamos usar, necesitan tener una estructura específica para hacer su trabajo. Una llave inglesa no puede quitar un clavo debido a su forma. Solo funcionará para aflojar ciertas tuercas. Las enzimas adquieren su forma a través de diferentes niveles de organización.

Las enzimas, al igual que otras proteínas, están formadas por moléculas individuales llamadas aminoácidos. Muchos aminoácidos están unidos en una cadena larga llamada polipéptido. El orden de los aminoácidos se denomina estructura primaria. Luego, la cadena se pliega de una manera específica en función de las propiedades de los aminoácidos específicos utilizados, llamada estructura secundaria. Por último, las cadenas se pliegan en formas tridimensionales complejas que permiten que la enzima funcione completamente, lo que se denomina estructura terciaria. A veces, se necesita más de un polipéptido para crear una enzima. Este nivel de estructura se llama estructura cuaternaria.


Niveles de organización de la estructura de las proteínas
organización de proteínas

La forma en que se forma la estructura de la proteína depende de las conexiones o enlaces entre los aminoácidos. Hay 20 aminoácidos diferentes que se utilizan para producir proteínas y cada uno tiene una estructura ligeramente diferente. Algunos aminoácidos forman enlaces iónicos, que son conexiones basadas en cargas. Otros forman enlaces de hidrógeno y aún algunos aminoácidos forman conexiones porque son hidrófobos y necesitan esconderse del ambiente acuoso circundante.

Factores que afectan la actividad enzimática

La velocidad a la que funcionan las enzimas se denomina actividad enzimática. Al igual que los trabajadores de una fábrica, las enzimas funcionan a diferentes velocidades según las condiciones de la célula, como las concentraciones de iones.

Los iones son átomos cargados y son una parte importante de la química de nuestro cuerpo. El sodio, el calcio y el potasio son necesarios en el equilibrio adecuado para mantener el funcionamiento del corazón y el cerebro. Los iones de hidrógeno son ácidos, y nuestro cuerpo también necesita el equilibrio adecuado de estos. Cuando las concentraciones de iones están desequilibradas, pueden romper los enlaces iónicos en las proteínas.

Los enlaces iónicos entre los aminoácidos cargados positivamente y negativamente ayudan a que la enzima se pliegue en la forma correcta. Cuando se introducen átomos de hidrógeno en exceso, interrumpen la conexión entre las cargas positivas y negativas. Esto hace que la enzima se despliegue y pierda su forma, un proceso llamado desnaturalización. Si la enzima no puede mantener su forma, entonces no puede hacer su trabajo. Imagínese tratando de aflojar una tuerca con una llave parcialmente blanda. ¡Sus esfuerzos probablemente no tendrán éxito!


Las concentraciones de iones desequilibradas pueden romper los enlaces iónicos en la estructura de la enzima.
enlaces iónicos

De manera similar, otras moléculas cargadas también pueden alterar la estructura de las proteínas. Las sales son moléculas compuestas por iones cargados positiva y negativamente. Cuando las sales entran en contacto con el agua, se disocian en sus iones. Los iones pueden interferir con los enlaces iónicos de la proteína. Los cationes, o moléculas con carga positiva, se adhieren a los aminoácidos con carga negativa interrumpiendo su enlace con los aminoácidos con carga positiva y cambiando la estructura de la enzima. Nuevamente, esto desnaturaliza la enzima y disminuye la actividad enzimática.

Sin embargo, se necesita algo de sal y ácido para que la enzima funcione correctamente. Demasiado o muy poco puede dañar la organización estructural de la enzima. La célula debe estar en homeostasis o en equilibrio para que la organización de la enzima permanezca intacta. La actividad enzimática alcanza su punto máximo cuando las concentraciones de sal y ácido están en su rango óptimo, ni demasiado alto ni demasiado bajo.


Las enzimas se desnaturalizan a concentraciones demasiado altas o bajas de ácido o sal y disminuyen su actividad.
actividad enzimática

Experimentos

¿Alguna vez ha puesto peróxido de hidrógeno en un corte? Cuando el químico entra en contacto con su piel, burbujea. Esto se debe a que las células tienen una enzima llamada catalasa que descompone el peróxido de hidrógeno en gas oxígeno y agua. Las burbujas que ves son el gas oxígeno.

La catalasa se encuentra en todos los seres vivos, por lo que es fácil encontrar una sustancia con catalasa para experimentar. Las patatas son una fuente fácil y barata de la enzima. Puede comenzar probando el experimento usted mismo. Coloque unas gotas de peróxido de hidrógeno en un trozo pequeño de papa y observe cómo burbujea.

Ahora, puede intentar sumergir su papa en diferentes concentraciones de ácido, como vinagre casero. Diluir el vinagre con agua producirá diferentes concentraciones para experimentar. ¿Cuántas burbujas se forman ahora después de exponer la papa al ácido? El ácido interrumpe los enlaces iónicos en la catalasa y disminuirá su actividad. Por lo tanto, menos actividad significa que se descompone menos peróxido de hidrógeno, lo que significa que se formarán menos burbujas.

Si hay menos actividad observable, entonces debe haber algún cambio estructural en la enzima que le impide llevar a cabo su función.

Resumen de la lección

Las enzimas son catalizadores de proteínas que aceleran las reacciones químicas. La actividad enzimática es la velocidad a la que actúa la enzima y depende de las condiciones dentro de la célula. Las enzimas tienen una organización estructural que depende de enlaces entre aminoácidos, como enlaces iónicos. Las concentraciones desequilibradas de ácido o sal pueden romper los enlaces iónicos y hacer que las proteínas se desnaturalicen o cambien su forma. Esto disminuye la actividad de la enzima, ya que ya no tiene la estructura correcta para hacer su trabajo.

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