Download QUÍMICA. Periodo III. Segundo Año de Bachillerato. Docente

COLEGIO AUGUSTO WALTE.
Materia: QUÍMICA.
Periodo III.
Segundo Año de Bachillerato.
Docente: Maricela de Morán.
CONTENIDO: Velocidad de reacción y sistemas vivos.
Estudiante: ____________________________________________________________________
Indicación: Lea atentamente el siguiente texto y luego responda las preguntas correspondientes.
Enzimas1
Sustancias orgánicas especializadas compuestas por polímeros de aminoácidos (proteínas), que actúan como catalizadores en el
metabolismo de los seres vivos. Con su acción, regulan la velocidad de muchas reacciones químicas implicadas en este proceso.
El nombre de enzima, que fue propuesto en 1867 por el fisiólogo alemán Wilhelm Kühne (1837-1900), deriva de la frase griega en
zymç, que significa "en fermento".
Efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción: Energía de activación
Las enzimas controlan la velocidad de una reacción química y estas son generalmente sensibles a la temperatura. En el caso de
las reacciones biomoleculares, un aumento de 10º C incrementa su velocidad entre 1,5 y 5 veces. Para explicar este hecho se
postuló que al acrecentar la temperatura aumenta la fracción de moléculas capaces de tener una energía suficiente para alcanzar
un "estado activado" que luego se transforme en producto de la reacción por formación o ruptura de enlaces químicos. Se admite
que las únicas moléculas que reaccionan son aquellas que al chocar llevan consigo una energía mayor que un cierto valor mínimo.
A este valor de energía necesaria se lo denomina energía de activación y es un factor de suma importancia para determinar la
magnitud de la velocidad de reacción. Aunque un aumento de la temperatura puede acelerar una reacción, las enzimas son
inestables cuando se calientan.
Catalizadores: Para que una reacción química tenga lugar se debe superar el valor de la energía de activación. Una vez vencida
esa barrera el sistema evoluciona de forma tal que llegará al estado final de la reacción. La velocidad de reacción podría
incrementarse de dos maneras: aumentando la concentración del "complejo activado" o eventualmente disminuyendo la energía
de activación. Este último mecanismo es el que se pone de manifiesto cuando se emplea determinadas sustancias llamadas
catalizadores. Estas sustancias aceleran las reacciones químicas disminuyendo la energía libre de activación, se combinan con
los reactivos para producir un estrato de transición de menor energía que el estado de transición de la reacción no catalizada.
Cuando los productos de la reacción se forman, se regenera el catalizador al estado libre.
Catalizadores biológicos - Enzimas: Las reacciones químicas en sistemas biológicos raramente ocurren en ausencia de un
catalizador. Estos catalizadores se denominan enzimas y son en su totalidad moléculas de naturaleza proteica (aunque ha habido
estudios acerca de enzimas de naturaleza glucosídica). Es razonable pensar en la necesidad que tienen los seres vivos de poseer
estos catalizadores, ya que las funciones vitales de cualquier célula serían imposibles de mantener si las reacciones que ocu rren
en ella fueran extremadamente lentas.
Además de incrementar la velocidad las enzimas exhiben una elevada especificidad y en algunos casos pueden ser reguladas por
diferentes metabolitos, aumentando y otras veces disminuyendo, de acuerdo a las necesidades del momento, su actividad. Todas
estas propiedades pueden ser cumplidas por moléculas altamente complejas, que al ser moléculas orgánicas (macromoléculas)
comparten características con las proteínas no enzimáticas y difieren de los catalizadores inorgánicos:
a) Son termolábiles y su actividad depende en ciertos casos del pH del medio.
b) El reconocimiento de la enzima con el reactivo a procesar (denominado sustrato) es altamente específico.
c) Tienen gran eficiencia, es decir, transforman un gran número de moléculas de sustrato por unidad de tiempo.
d) Están sujetas a una gran variedad de controles celulares, genéticos y alostéricos.
1 Retomado
de: Sokolovsky, S. (12 de Abril de 2002). soko.com.ar. Recuperado el 02 de Julio de 2014, de
http://soko.com.ar/Biologia/celula/Enzimas.htm
Como todos los catalizadores las enzimas aceleran notablemente la velocidad de una reacción química y cumplen con las
siguientes características:
1) Son efectivas en pequeñas cantidades
2) No sufren modificaciones químicas irreversibles durante la catálisis. Es decir que luego de la reacción enzimática, las
moléculas de enzimas que reaccionaron son indistinguibles de las que no lo han hecho, (la estructura de la molécula se mantie ne,
al principio y final de la reacción, exactamente igual).
3) No afectan la posición de equilibrio de la reacción que catalizan. El estado inicial y final de la reacción es el mismo, s olo que
se llega al equilibrio mucho más rápidamente.
Como norma, las enzimas no atacan a las células vivas. Sin embargo, tan pronto muere una célula, ésta es digerida por enzimas
que rompen sus proteínas. La resistencia de las células vivas se debe a la incapacidad de las enzimas de atravesar la membran a
celular mientras las células tienen vida. Cuando la célula muere, su membrana se hace permeable y la enzima puede penetrar en
la célula y destruir las proteínas en su interior. Algunas células contienen también enzimas inhibidoras, denominadas antienz imas,
que evitan la acción de una enzima sobre un sustrato.
Factores que influyen en la velocidad de las reacciones enzimáticas
Temperatura: Un aumento en la temperatura provoca un aumento de la velocidad de reacción hasta cierta temperatura óptima, ya
que después de aproximadamente 45 0 C se comienza a producir la desnaturalización térmica. Las enzimas de muchos mamíferos
tienen una temperatura óptima de 37 0 C, por encima de esa temperatura comienzan a inactivarse y se destruyen Sin embargo
existen especies de bacterias y algas que habitan en fuentes de aguas termales y en el otro extremo ciertas bacterias árticas
tienen temperaturas óptimas cercanas a 0 0 C.
Efecto del pH Sobre La Actividad Enzimática: El pH no afecta la actividad enzimática directamente sino que modifica la
concentración de protones. Los protones además de alterar la estructura de la enzima y el substrato, pueden participar también en
la reacción como substrato o producto. En esos casos, la concentración de protones afecta directamente la velocidad de la
reacción. Cualquier cambio brusco de pH, sabiendo que las enzimas son proteínas, puede alterar el carácter iónico de los grupos
amino y carboxilo en la superficie proteica, afectando así las propiedades catalíticas de una enzima. A pH alto o bajo se pue de
producir la desnaturalización de la enzima y en consecuencia su inactivación.
Enzimas (pH óptimo): Pepsina (1,5) ; Tripsina (7,7); Catalasa (7,6); Arginasa (9,7); Ribonucleasa (7,8)
CUESTIONARIO.
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3.
4.
¿A qué grupo funcional pertenecen las enzimas y por qué se dice que actúan como catalizadores en los seres vivos?
Explique por qué, en el caso de las enzimas, un aumento excesivo en la temperatura de reacción no es favorable.
¿Por qué son tan vitales las enzimas como catalizadores en los seres vivos?
¿Por qué, a pesar de que existe una gran cantidad de enzimas en los seres vivos y son capaces de acelerar cualquier
reacción, estas no atacan a las células vivas?
5. ¿Cómo influyen los cambios de pH en la actividad enzimática?