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4.5.4. Regulación de la actividad enzimática

Influencia de la temperatura

Si suministramos energía en forma de calor a una reacción enzimática, al ser captada por las moléculas es transformada en energía cinética. De este modo, aumenta el movimiento de las moléculas y el número de encuentros intermoleculares. Así, el incremento de la temperatura aumenta la velocidad de las reacciones químicas.

Si la temperatura es demasiado alta, la enzima pierde su estructura terciaria, se desnaturaliza y deja de ser funcional. Existe una temperatura óptima para la cual la actividad enzimática es máxima.

Si disminuye la temperatura, también disminuye la actividad, pero la enzima no se destruye, y el proceso es reversible.

Influencia del pH

Todas enzimas presentan un pH óptimo en el que tienen máxima efectividad, aunque pueden funcionar entre dos valores límites de pH. Si el pH está fuera de esos límites, la enzima se desnaturaliza y deja de actuar.

Influencia de la concentración de sustrato

Si aumenta la concentración de sustrato, manteniendo constante la concentración de la enzima, la velocidad de la reacción aumenta. Al haber más moléculas de sustrato, es más probable que se produzca el encuentro entre enzima y sustrato.

Este aumento de la velocidad tiene un límite, ya que si la concentración de sustrato es excesiva, todas enzimas se encontrarán en forma de complejo E-S, estarán saturadas, y la velocidad de la reacción no aumentará.

Si se disminuye la concentración de sustrato, la velocidad de la reacción química disminuirá.



Actividad interactiva: Cinética enzimática.

Efecto de los activadores

Hay algunos iones que favorecen la unión entre la enzima y el sustrato. Por ejemplo, la enzima fosforilasa se activa por presencia de iones magnesio Mg2+, formando ATP a partir de ADP y un grupo fosfato (H3PO4).

Efecto de los inhibidores

Los inhibidores son sustancias que disminuyen la actividad y la eficacia de una enzima o bien impiden completamente la actuación de la misma. La inhibición puede ser de dos tipos: irreversible y reversible.

  • La inhibición irreversible o envenenamiento de la enzima tiene lugar cuando el inhibidor se fija permanentemente al centro activo de la enzima alterando su estructura y, por tanto, inutilizándola.
  • La inhibición reversible tiene lugar cuando se impide temporalmente el normal funcionamiento de la enzima, sin inutilizar el centro activo. Existen dos formas: competitiva y no competitiva.
    • La inhibición reversible competitiva se produce cuando el inhibidor es similar al sustrato, por lo que ambos pueden fijarse al centro activo de la enzima.
      • Si se fija el sustrato a la enzima, se forman los productos.
      • Si se fija el inhibidor, la enzima no puede actuar hasta que no se libera de dicho inhibidor.
    • La inhibición reversible no competitiva es debida a un inhibidor que se une al enzima por un sitio diferente al que lo hace el sustrato, alterando su conformación. También puede actuar sobre el complejo enzima-sustrato haciéndolo fijo.

Un caso especial de inhibición es la inhibición acompetitiva, en el que el inhibidor no se une a la enzima libre, sino al complejo enzima-sustrato para impedir la formación del producto.

Animación: Inhibición no competitiva.

Animación: Inhibidor enzimático competitivo e inhibidor enzimático no competitivo.


Preguntas que han salido en exámenes de acceso a la Universidad (Selectividad, EBAU, EvAU)

Andalucía, Junio de 2018, opción A, cuestión 4.

La polifenoloxidasa es una enzima capaz de oxidar los polifenoles en presencia de oxígeno, siendo responsable del pardeamiento (oscurecimiento) que sufren los frutos, como la manzana, a los pocos minutos de haberlos cortado. Este pardeamiento se puede evitar de tres formas:

a) reduciendo el acceso al oxígeno de la enzima;

b) añadiendo compuestos ácidos;

c) calentando en agua hirviendo.

Explique razonadamente por qué no se produce el pardeamiento en estos tres casos [1].

Aragón. Junio de 2013, opción A. Cuestión 2.

Cuando cortamos algunas frutas como la manzana, podemos observar en pocos minutos el  oscurecimiento  de la superficie cortada. Este fenómeno se denomina pardeamiento (oscurecimiento) y desde el punto de vista estético es poco deseable para el consumidor. La responsable de este fenómeno es la polifenoloxidasa, una enzima capaz de oxidar los polifenoles en presencia de oxígeno, dando ese color parduzco típico. Entre los diferentes tratamientos que pueden aplicarse para reducir o evitar el pardeamiento, existe la posibilidad de

a) bajar la temperatura,

b) el tratamiento con ácidos para reducir el pH,

c) el tratamiento de escaldado a vapor.

Explique razonadamente el fundamento de cada uno de estos tres tratamientos. (2 puntos)

País Vasco, Julio de 2017, opción A, cuestión 1.

Recientemente, un equipo de investigadores americanos de la Universidad de Indiana ha descubierto que la cafeína estimula una enzima cerebral que podría proteger contra la demencia.

a) Describe brevemente qué tipo de molécula son los enzimas y qué función realizan en la célula. (0,5 puntos)

b) ¿Qué quiere decir que los enzimas son "muy específicos"? Razona tu respuesta. (0,5 puntos)

c) Indica qué es un inhibidor enzimático y menciona los distintos tipos de inhibidores. Razona tus respuestas. (1 punto)

Andalucía, Junio de 2019, opción B, cuestión 4.

La presencia de la molécula X en una célula hace que la reacción A -> B no se realice. Sin embargo, mediante la adición al medio de altas cantidades del componente A, vuelve a producirse la reacción.

a) ¿Cómo actúa la molécula X? [0,25]

b) ¿Qué tienen en común las moléculas A y X? [0,25]

c) Explique por qué se restablece la reacción [0,5].

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