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4.5. Enzimas

Enzimas

El metabolismo consiste en una serie de reacciones químicas ordenadas que se producen en los organismos con el fin de sintetizar macromoléculas a partir de moléculas sencillas, con la energía obtenida al romper los enlaces químicos de otras macromoléculas, sustancias de reserva o alimentos.

Como las sustancias que intervienen en estas reacciones son muy estables, es necesaria mucha energía para que se produzca dicha reacción porque si no, la velocidad de reacción sería nula o demasiado lenta. Eso se podría solucionar aumentando la temperatura, pero podría causar la muerte del organismo, por lo que los seres vivos utilizan unos biocatalizadores, las enzimas, que descienden la energía de activación necesaria para que se produzca la reacción, aumentando con ello su velocidad.

Imagen animada: Reacción enzimática.

Las enzimas son biocatalizadores específicos que disminuyen la energía de activación y aumentan la velocidad de las reacciones metabólicas, uniéndose a la molécula que se va a transformar, el sustrato, para formar una nueva sustancia, el producto.

Acoplamiento inducido de las enzimas
Por Induced_fit_diagram.svg: Created by TimVickers, vectorized by Fvasconcellos derivative work: Retama (talk) - Induced_fit_diagram.svg, Dominiu públicu, Enllaz

Las enzimas cumplen las dos leyes comunes a todos los catalizadores:

  • No se alteran ni se consumen durante la reacción.
  • Favorecen que la misma cantidad de producto se obtenga en menos tiempo, sin desplazar la constante de equilibrio para que se obtenga más producto.

Las enzimas, a diferencia de los catalizadores no biológicos, presentan una gran especificidad, actúan a temperatura ambiente y consiguen un aumento de la velocidad de reacción de un millón a un trillón de veces.

También existen otros biocatalizadores de naturaleza ribonucleoproteica llamados ribozimas, capaces de catalizar reacciones de corte y empalme de segmentos de ARN.

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

Aragón. Junio de 2012, opción A. cuestión 1.

Tema de desarrollo corto: Enzimas.

a) Concepto de enzima. (0,75 puntos)

Aragón. Junio de 2011, opción A. 4.

a) ¿Qué papel juegan las enzimas en las células? (0,5 puntos)

b) ¿Qué es el centro activo de una enzima? (0,5 puntos)

Canarias, Julio de 2021, pregunta 2

2. La biorremediación puede ser definida como el proceso que utiliza organismos vivos (microorganismos, hongos, plantas) o sus componentes celulares o las enzimas con el objetivo de retornar un sistema natural alterado.

a. ¿Cuál es la naturaleza química de un enzima?
b. ¿Qué significa que la actividad enzimática es específica?
c. ¿Cuántas enzimas quedan después de la actividad enzimática?
d. Cita dos factores físico-químico que controlan la actividad enzimática

La Rioja, Julio de 2021, pregunta 2

Defina qué es una enzima. Enumere tres factores que modulan la actividad enzimática. Describa el efecto de uno de los factores que haya enumerado sobre la actividad enzimática.

Comunidad Valenciana, Junio de 2022, pregunta 2.3

Las enzimas juegan un papel crucial en el metabolismo celular. Explica brevemente qué son y cita, al menos, dos de sus características (2 puntos).

Aragón, Julio de 2022, pregunta 1

En algunos animales la digestión de ciertos glúcidos comienza ya en la boca, gracias a una enzima presente en la saliva, especializada en hidrolizar los enlaces glucosídicos α(1→4). Esto se puede demostrar al realizar una digestión in vitro en el laboratorio, en la que el glúcido se expone durante 15 minutos a 37ºC a la enzima salival. Si a continuación se lleva a cabo el denominado test de Fehling, se revelará la presencia de ciertos glúcidos como la glucosa (en este caso el líquido pasará del color original, azul, a rojo).
Sabiendo esto, se realiza el experimento que se resume en la siguiente tabla (2 puntos):

Contenido del tubo y reacción Test de Fehling
Tubo 1 Solución que contiene únicamente glucosa  Rojo
Tubo 2 Solución que contiene únicamente almidón  Azul
Tubo 3 Patata + 1 ml de agua (37ºC durante 15 minutos)  Azul
Tubo 4 Patata + 1 ml de saliva (37ºC durante 15 minutos)  Rojo
Tubo 5 Patata + 1 ml de saliva (primero se lleva a 100ºC y después se deja a 37ºC durante 15 minutos)  Azul
Tubo 6  Celulosa + 1 ml de saliva (37ºC durante 15 minutos) ¿?

a) Explique adecuadamente por qué el resultado del test de Fehling es diferente en los tubos 3 y 4. (0,5 puntos)
b) Si medimos la cantidad de enzima que hay en el tubo 4 antes y después de la reacción, ¿Cuál será el resultado esperado? Justifique su respuesta. (0,25 puntos)
c) ¿A qué puede deberse el resultado diferente de este test en los tubos 4 y 5? Justifique su respuesta. (0,5 puntos)
d) Indique otro factor que pueda tener un efecto similar al observado en el tubo 5. (0,25 puntos)
e) ¿De qué color será el líquido al realizar el test de Fehling sobre el tubo 6? Razónelo. (0,5 puntos)

Asturias, Junio de 2023, pregunta 1

Pregunta 1. La gráfica representa la actividad de tres enzimas A, B y C en relación con la temperatura.

Asturias, Junio de 2023, pregunta 1
a. Indica el nivel de actividad de los enzimas A, B y C a 37 ºC. (Calificación 0.5 puntos)
b. Si el enzima B permanece a 100 ºC durante varias horas y después vuelve a 37 ºC, ¿recupera su actividad? Razona tu respuesta. (Calificación 0.5 puntos)
c. ¿Qué es lo que determina la alta especificidad de un enzima por un determinado sustrato? (Calificación 0.5 puntos)
d. La ADN polimerasa cataliza la incorporación de un nucleótido a una hebra de ADN con n nucleótidos para dar una hebra con n+1 nucleótidos. Indica en esta reacción quién o quiénes son los sustratos y quién o quiénes son los productos (Calificación 0.5 puntos)

Comunidad Valenciana, Junio de 2023, pregunta 2.1.

La anhidrasa carbónica cataliza la conversión de dióxido de carbono y agua a bicarbonato y protones. Esta reacción en presencia de la enzima es 107 veces más rápida que en su ausencia (4 puntos).

a) ¿De qué manera las enzimas aumentan la velocidad de las reacciones que catalizan?

b) ¿Una enzima podría catalizar el mismo tipo de reacción con sustratos distintos? Explica la respuesta.

Ideas fundamentales sobre las enzimas

Las enzimas son biocatalizadores específicos que disminuyen la energía de activación y aumentan la velocidad de las reacciones metabólicas, uniéndose a la molécula que se va a transformar, el sustrato, para formar una nueva sustancia, el producto.

Las dos leyes comunes a todos los catalizadores:

  • No se alteran ni se consumen durante la reacción.
  • Favorecen que la misma cantidad de producto se obtenga en menos tiempo, sin desplazar la constante de equilibrio para que se obtenga más producto.

Las enzimas tienen una gran especificidad.

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