Función de las enzimas: sustrato, sitio activo y energía de activación

Las enzimas reducen la energía de activación

Las enzimas aumentan la velocidad de reacción al reducir la energía de activación.

Hacer un muñeco de nieve siempre es una gran bola de diversión: tres bolas de nieve llenas de diversión, para ser exactos. Y cada bola de nieve comienza siendo pequeña, haciéndose más grande a medida que la enrolla en una esponjosidad blanca. Imaginemos que sales afuera en una nevada fresca para construir uno de estos tipos, pero no tienes el patio más adecuado para rodar bolas de nieve. De hecho, tu patio trasero es una colina gigante. Esta colina es fantástica para pasear en trineo, pero no tanto para hacer muñecos de nieve. De todos modos, para hacer una bola de nieve gigante para el trasero del muñeco de nieve, deberás empujar esta bola de nieve hacia arriba sobre la colina y luego hacia abajo por el otro lado. Lo hace porque es divertido, pero no se equivoque, se necesita mucha energía para comenzar a subir esta colina. Este es un trabajo duro.

En este momento, comparte un problema esencial con algunas reacciones químicas dentro de una célula. Estas reacciones químicas pueden ser muy divertidas cuando estás en una celda, pero se necesita mucha energía para que comiencen. Esto se llama energía de activación , o la energía requerida para que comience una reacción. Puede pensar en la energía de activación como esa energía que necesitaba reunir para empujar esa bola de nieve hacia arriba y sobre la colina en su patio trasero para maximizar el tamaño de su bola de nieve y llevarla al otro lado.

Lo que tienen sus células para ayudar a superar un problema de alta energía de activación se llaman enzimas . Las enzimas son proteínas que reducen la energía de activación de una reacción. Al hacer esto, las enzimas aumentan la velocidad de una reacción, lo que ayuda a que ocurra más rápido. Sin embargo, las enzimas no se consumen en una reacción; simplemente ayudan a que ocurra. No añaden nieve a tu bola de nieve; simplemente hacen que sea más fácil hacer una bola de nieve.

Esto hace que las enzimas sean catalizadores de reacción. La presencia de enzimas es análoga a disminuir el tamaño de la colina en su patio trasero. Las enzimas facilitan las cosas para su célula y ayudan a que ocurran las reacciones químicas. Hay cientos de diferentes tipos de enzimas en sus células, las cuales participan en diferentes tipos de reacciones. Las enzimas pueden romper moléculas, construir o agregar moléculas e incluso reorganizarlas.

Al reducir la energía de activación de una reacción, las enzimas disminuyen la barrera para iniciar una reacción. Sin embargo, es importante señalar que el cambio de energía sigue siendo el mismo entre el inicio y el final de una reacción química. Por ejemplo, si una reacción libera 200 kJ de energía sin una enzima, la misma reacción aún liberaría 200 kJ de energía con alguna ayuda enzimática. La diferencia solo sería una menor energía de activación y una velocidad de reacción más rápida. En otras palabras, si las enzimas te ayudaran a construir un muñeco de nieve, lo harías más rápido, ¡pero te divertirías mucho!

Estructura de la enzima

La estructura de las enzimas incluye un sitio activo para reacciones químicas.

La mayoría de nosotros tenemos la suerte de poder disfrutar de un sándwich de queso a la parrilla y chocolate caliente cuando nos tomamos un descanso de construir nuestro muñeco de nieve al aire libre en el frío. Esto se debe a que nuestras células contienen una enzima llamada lactasa . Es interesante notar y recordar que muchos nombres de enzimas terminan con el sufijo ‘-ase’. La lactasa descompone los azúcares disacáridos de lactosa en glucosa y galactosa. La lactosa , por supuesto, es el azúcar que se encuentra en los productos lácteos. Algunas personas son intolerantes a la lactosa y carecen de esta enzima. Sin lactasa, la lactosa se descompondrá por sí sola, pero es un proceso extremadamente lento, que puede llevar días. La lactasa acelera la velocidad de esta reacción, lo que nos permite digerir la lactosa. Hablemos de cómo se hace.

La lactasa inicia sus reacciones uniéndose a su sustrato . Un sustrato es la sustancia o molécula sobre la que funciona una enzima. Entonces, el sustrato de la lactasa es lactosa. Junto con las enzimas, los sustratos forman un complejo enzima-sustrato . Las enzimas como la lactasa son proteínas globulares en forma de bloque con bolsas.

Estos bolsillos contienen el sitio activo , que es el área de una enzima donde se une el sustrato y tiene lugar la reacción química. En el sitio activo, los aminoácidos de la proteína enzimática se unirán al sustrato. El sustrato encaja perfectamente en el sitio activo de una enzima, lo que significa que las enzimas son específicas para sus sustratos y no para otros. La lactasa no puede degradar ningún otro disacárido además de la lactosa. La sacarosa, por ejemplo, simplemente no encaja en el sitio activo.

Cuando se unen a un sustrato, las enzimas pueden sufrir un ajuste inducido . Este es el cambio en la forma de la enzima para adaptarse y unirse a un sustrato. Aunque es cierto que todos los sustratos son específicos para sus enzimas, puedes imaginar que esto es como un pequeño ajuste al complejo enzima-sustrato para que ocurra la reacción. Este cambio no tiene por qué ser drástico. Podría ser análogo a acunar a un bebé y luego acurrucarlo en una posición más cercana a su cuerpo para sujetarlo mejor.

Resumen de la lección

En resumen, las enzimas son proteínas que reducen la energía de activación de una reacción química. Las enzimas no se consumen ni se producen en una reacción, pero son catalizadores que permiten que la reacción avance a una velocidad más rápida. Hay cientos de enzimas en cada célula que tienen funciones específicas y trabajan en sustratos específicos . Juntos, forman el complejo enzima-sustrato . Los sustratos se unen a un bolsillo perfectamente adaptado en la enzima conocida como sitio activo .

Resultado de aprendizaje

Después de ver este video, podrá describir la estructura y función de las enzimas.