CATÁLISIS ENZIMÁTICA, MÁS ALLÁ DE UN PROCESO CINÉTICO
(Edited)
Autor: @madridbg, a través de Power Point 2010, utilizando imágenes de dominio público.
Bienvenidos estimados miembros de la plataforma #Hive, continuando con el proceso de socialización de materiales de interés científico asociados a la química desde un punto de vista práctico, en esta oportunidad abordaremos lo referente a las reacciones químicas catalizadas por enzimas, procesos que desarrolla una función esencial a nivel metabólico, por lo cual se consideran de suma importancia en la preservación de la vida.
Como ha sido constante en mis publicaciones, este tipo de material lo compartiremos a través de la comunidad de @cervantes quienes han demostrado un interés creciente en temas de índole académico y científico.
En este sentido, iniciaremos esta publicación abordando lo referente aquellos aspectos básicos asociados con la cinética química de las sustancias, la cual determina el comportamiento de las reacciones, la velocidad y la duración de la misma. Por cuestiones de interés, en esta esta publicación nos centraremos en abordar exclusivamente los aspectos relacionados con la velocidad, los mismo nos permitirán comprender el funcionamiento de la catálisis enzimática a nivel metabólico.
Es por ello, que es preciso puntualizar que las velocidades de las reacciones químicas difieren entre ellas, hecho atribuible a la concentración de los reactivos que participen en el proceso, así como el tiempo del mismo. Un ejemplo de esto, ocurre cuando se somete a reacción el sodio con el bromo, la combinación de estas sustancias ocurre a una velocidad sorprendente, por su parte hay procesos extremadamente lentos como la oxidación del hierro.
Fig. 2. Representación de reacciones químicas con diferentes velocidades de reacción. Autor: @madridbg, utilizando imágenes de dominio público creado por. cocoparisienne
De allí la importancia de las reacciones catalizadas, ya que en ocasiones es necesario que los procesos se lleven a cabo a un ritmo acelerado y más si nos referimos a sistemas vivos. Es por ello que cuantitativamente la velocidad de una reacción, se especifica de acuerdo a la rapidez con la cual cambia la concentración de un reactivo por unidad de tiempo, donde se aplica la siguiente expresión matemática.
Fig. 3. Ecuación matemática que demuestra la velocidad de reacción una reacción. Autor: @madridbg, a través de Power Point 2010, Adaptado de Chang, (2010).
Aunque hemos establecidos algunos criterios de limitan la velocidad de una reacción, es de esperarse que el tipo de reacción química también genere influencia sobre la rapidez, así como el mecanismo que están puedan seguir, el cual no es más que la secuencia de eventos de orden molecular que permiten describir la trayectoria que va desde los reactivos a los productos.
Una vez clarificados estos aspectos, debemos asumir que las catálisis de algunas reacciones va en función de acelerar un proceso que permita obtener mejores resultados, donde deben utilizarse sustancias que no interfiere con las colisiones efectivas entre reactivos y productos pero pueda recuperarse al final del proceso.
A nivel de laboratorio, estas sustancias reciben el nombre de catalizadores, por su parte a nivel metabólicos se conocen como enzimas, ambos cumplen funciones parecidas el cual busca favorecer la formación de productos, la reducción de la temperatura y la reducción de la energía de activación del sistema, disminuyendo así los costos energéticos.
Aunque estas sustancias cumplen funciones parecidas, presentan diferencias marcadas en su constitución y tamaño, debido a esto, las enzimas son grandes biomóleculas con características proteicas cuya masas moleculares oscilan entre 104 a 106 unidades de masa atómica (UMA), por otra parte la especificidad es una propiedad que demuestra exclusividad en las enzimas en comparación con los catalizadores inorgánicos.
Fig. 4. Representación de la enzimática anhidrasa carbónica. Labrador2
Este comportamiento, demuestra el dinamismo de estas sustancias y lo compleja que puede ser la evolución humana. Un ejemplo de lo anterior, lo podemos observar en la degradación del almidón a causa de la enzima amilasa, el cual se lleva a cabo con mucha facilidad, sin embargo, a pesar que la celulosa tiene estructura similar al almidón, la enzima es incapaz de actuar sobre esta, de allí que los humano podemos digerir almidón (papas) pero no celulosa (pasto).
La actividad catalítica de una enzima, se lleva a cabo de acuerdo al modelo de la llave y la cerradura, donde la enzima (llave) tiene un sustrato específico (cerradura) el cual estructuralmente cuenta con sitios activos que permite la interacción exacta con la enzima y al producirse una variación estructural, la actividad enzimática se detiene por inactivación o desnaturalización de la misma.
Fig. 5. Mecanismo de acción de una enzima. Induced_fit_diagram.svg
El inicio de una reacción catalizada por una enzima, se produce cuando se logra establecer un complejo de enzima-sustrato mediante la formación de puentes de hidrógeno y atracciones moleculares débiles. Este tipo de unión, hace posible que la enzimas se comporte como un transporte ya que favorece la reacción química, pero no forma parte ni de los reactivos, ni de los productos, es decir que al final del proceso de recupera de forma intacta al material inicial.
De este modo, los procesos metabólicos se ven influenciados por las enzimas, las cuales son indispensables para la vida, de allí que si te ha parecido oportuno e interesante este material, te invito a dejar tu aporte en la sección de comentarios.
BIBLIOGRAFÍAS CONSULTADAS
[1] Chang, R. (2010). Química. Decima edición. McGraw-hill Interamericana editores. ISBN: 978-607-15-0307-7.
[2] McMURRY E., John y Fay C., Robert. (2008). Química general. Quinta edición PEARSON EDUCACIÓN, México, 2009 ISBN: 978-970-26 1286-5.
[3] Ralph, H. Petrucci, William S. Harwood, E. Geoffrey Herring. (2003). QUIMICA GENERAL. Octava edición. PEARSON EDUCACIÓN. S.A., Madrid.
[4] WADE,LEROY. (2011). . QUÍMICA ORGÁNICA. VOLUMEN 2. SÉPTIMA EDICIÓN. PEARSON EDUCACIÓN, MÉXICO, 2011 ISBN: 978-607-32.()793•5. ÁREA: CIENCIAS
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