Saludos jóvenes. En la clase pasada estuvimos hablando sobre los tipos de reacciones que están envueltas en las reacciones químicas. Vimos reacciones que los productos tienen menos energía que los reactivos. Son reacciones exergónicas o exotérmicas. Reacciones donde los productos tienen más energía que los reactivos son reacciones endotérmicas o endergónicas.
Vimos que las reacciones exotérmicas son favorables que ocurran en la naturaleza espontáneamente. Y obviamente, esto se lo deben haber discutido en el curso de química. Yo simplemente voy a traer esto para efectos de repaso aquí para nosotros. En donde usted tiene unos reactivos, esos reactivos tienen una energía.
Y en el proceso de la reacción química que esos reactivos se convierten a producto, esos reactivos van a pasar por un estado de transición. Ese estado de transición requiere una energía para formarse. Esa energía se le conoce como la...
energía de activación. O sea que en cualquier reacción química, los reactivos pasan por un estado de transición. Ese estado de transición adquiere una energía de activación y entonces ese estado de transición termina transformándose en los productos de la reacción.
En el caso particular de esta gráfica que le estoy presentando, estos productos contienen menos energía que los reactivos, por consiguiente la reacción liberó energía y por eso La energía libre de Gibbs, delta G, es negativa, lo que significa que esta reacción es exergónica o exotérmica, liberó energía y por lo tanto es favorable que ocurra espontáneamente en la naturaleza. ¿Por qué he traído toda esta explicación? Porque un detalle importante que quiero que recuerde siempre es que porque sea favorable que ocurra espontáneamente, no significa que va a ocurrir rápido.
Una reacción que es favorable que ocurra espontáneamente puede tardarse 3 meses, 6 meses, 1 año en pasar. Porque sea favorable que ocurra espontáneamente no significa que va a ocurrir rápido. En las células, las reacciones químicas, además de que sean o se necesitan que ocurran favorablemente de forma espontánea, también necesitan que ocurran rápido.
por lo tanto en las células para hacer que las reacciones químicas ocurran de manera rápida existe un recurso y ese recurso lo es las proteínas que tienen acción catalítica vimos las diferentes funciones de las proteínas cuando hablamos de ella y vimos que hay un grupo de proteínas que actúa como catalizadores un catalizador acelera una reacción y no se altera en el proceso. Las proteínas que actúan como catalizadores se le conocen como las enzimas. Así es que vamos a ver en nuestras próximas conferencias de metabolismo donde yo hable de respiración celular, que las reacciones de respiración celular están catalizadas por enzimas.
Porque lo que usted está haciendo entonces es que reacciones que... normalmente en su mayoría son favorables que ocurran espontáneamente porque vamos a ver que la mayoría de las reacciones en el metabolismo el delta es negativo pues en adición a eso usted añade un catalizador para que ocurra sumamente rápido y en términos generales vamos a discutir que la glucosa se convierte en co2 más agua más atp que vimos que atp la molécula universal de energía Eso va a ocurrir en una célula en.0023 segundos. Cada.0023 segundos una glucosa se convierte en CO2 más agua más el ATP que necesitamos. Si dejamos esas reacciones que ocurran espontáneamente sin ningún tipo de enzima envuelta, una glucosa se convertiría en CO2 más agua más ATP en 1.3 millones de años. Así que usted está viendo que la contribución de las enzimas es sumamente importante.
Además de que porque sea favorable que ocurra espontáneamente no significa que ocurre rápido y es por eso que necesitamos las enzimas. Aquí un breve repaso de lo que hemos hablado hasta ahora. Una enzima obviamente es una proteína por lo tanto es un polipéptido que tiene función y para que ese polipéptido tenga función estamos en estructura terciaria o sea esto es un dominio. Aquí están los 333 residuos de esa cadena polipeptídica que nosotros hablamos en la clase de proteína.
Y lo traigo para mostrarles que la enzima funciona porque hay una región, hay un lugar en donde se pega entonces los reactivos para hacer el proceso de catálisis. Al reactivo de una enzima se le conoce como el sustrato. Así es que de toda esa enzima...
hay una región en específico donde se pega ese sustrato para que ocurra la catálisis esa región se le conoce como el sitio activo note que el sitio activo usualmente es una cavidad para que el sustrato pueda adherirse y ocurrir el proceso de catálisis aquí está viendo que una vez que se pega el sustrato la encima entonces cambia su conformación para atrapar ese sustrato y hacer entonces el proceso de catálisis Pero lo otro que quería traerles es que de esos 333 residuos, solamente de 10 a 15 son los que componen ese sitio activo. O sea, que en una enzima de 10 a 15 residuos son los responsables de unir al sustrato a ella y hacer la catálisis. ¿Qué hay del resto de los residuos?
¿Qué hay de los otros 320, 315 residuos restantes? Esos residuos están en la cadena polipeptídica para asegurarse que la enzima tenga estructura terciaria y que pueda funcionar. O sea, fíjese, de toda esa cadena polipeptídica, de 10 a 15 residuos son los responsables de hacer la actividad catalítica. El restante está ahí para que la proteína tenga la conformación correcta para que pueda pegarse el sustrato y pueda funcionar.
¿Cómo trabaja una enzima? ¿Cómo trabaja un catalizador en términos generales? Pues está viendo aquí en esta gráfica, viendo lo que vimos ahorita, que en una reacción normal están los reactivos, los reactivos pasan a un estado de transición y por lo tanto necesitan una energía de activación y luego entonces se convierten a producto.
Está viendo que la enzima lo que hace es que cuando usted la añade. Esa reacción ocurre más rápido porque disminuye la energía de activación. Con una enzima, la energía de activación es menor y por lo tanto los reactivos se pueden convertir a productos mucho más rápido.
Está viendo que la energía liberada no se afecta, simplemente lo que la enzima hace es reducir la energía de activación para hacer que esa reacción ocurra mucho más rápido. Por eso es entonces que las enzimas son catalizadores. Disminuye la energía de activación haciendo que la reacción ocurra más rápido y tampoco se alteran en el proceso. Así que una enzima cuando está haciendo esta reacción no se altera en el proceso como tal.
Si miramos entonces cómo es que trabajaría el concepto de la enzima y el sitio activo, está viendo entonces que tenemos nuestra enzima. tenemos nuestro sitio activo que vimos que eran de 10 a 15 residuos los responsables de hacer la actividad catalítica entonces los sustratos van a ser reconocidos por la enzima y por lo tanto esos sustratos se van a pegar al sitio activo en el sitio activo entonces va a comenzar las interacciones con la enzima la enzima va entonces a hacer que la reacción ocurra y que los reactivos se conviertan en productos está viendo que la interacción es débil entre el sustrato Y el sitio activo simplemente lo que quiero es pegarme para hacer que la reacción ocurra más rápido, disminuyendo la energía de activación. Los productos son liberados y entonces la enzima está disponible para volver a capturar.
Entonces nuevos sustratos para volver a repetir la reacción una y otra vez, una y otra vez. Una de las cosas importantes. importantes de la clase de hoy y de hecho para todo su futuro profesional es que como usted podrá imaginarse hay enzimas que trabajan a diferentes temperaturas hay enzimas que trabajan a diferentes ph como lo hacen como es posible que hay una variedad de enzimas que trabajen a distintas temperaturas a distintos ph porque vimos que la diversidad de la vida pues prácticamente no conoce límites vimos que hay vida en el parque nacional de yellowstone donde esa agua de esas solfataras de esas piscinas de agua caliente el ph sumamente ácido de la temperatura sumamente alta vemos que hay vida en antártica donde es sumamente frío y pues básicamente la temperatura son sumamente bajas todo el año ahí hay vida hay vida en temperaturas entre comillas normales como pues las temperaturas que vivimos los humanos así que cada uno de nosotros que somos seres vivos tenemos enzimas en nuestro cuerpo o el caso de las bacterias y las alqueas en sus células hay encima y esas enzimas están trabajando a una temperatura que sea del organismo o que esté viviendo el organismo a un ph que esté viviendo el organismo así que como es eso posible pues tal y como utilice la explicación de ahorita Si vimos que en una enzima el sitio activo son de 10 a 15 residuos, eso significa que el resto de la secuencia de residuos está ahí para entonces hacer que esa proteína tenga estructura terciaria a la temperatura que trabaja o al pH que trabaja.
Es por eso, entonces, que si usted se pone a ver a través de la evolución, lo que se ha hecho es que se ha escogido la mejor secuencia de residuos para que esa enzima pueda funcionar óptimamente a la temperatura o al ph que ese organismo contiene y es por eso que usted va a ver que hay distintas enzimas que trabajan a distintas temperaturas y a distintos ph y aquí por ejemplo le traigo varios ejemplos tenemos que por ejemplo las enzimas nuestras la temperatura óptima de funcionar es 37 grados porque esa es nuestra temperatura constante así que a través de la evolución todas nuestras enzimas y muchas de nuestras proteínas funcionales de todas las funciones que hemos estudiado la secuencia de residuos en esas 333 posiciones se ha escogido la mejor combinación que trabaja a 37 grados usted está observando aquí y por eso quizás está viendo efectos nocivos de como por ejemplo la fiebre Si a usted le sube la temperatura, vea lo que le pasa a sus enzimas. Si la fiebre continúa y sube, fiebre de 40 que están diciendo que es peligrosa, ¿por qué? Pues está viendo que con una fiebre de 40 la enzima comienza a dejar de funcionar y temperatura más alta deja entonces de tener actividad total.
O si usted le baja la temperatura, también la enzima comienza a bajar en actividad hasta que entonces llega a cero. Lo mismo pasa entonces. con enzimas de organismos que viven en temperaturas altas.
Los organismos que viven en temperaturas altas se le conocen como termofílicos. Los termofílicos, su secuencia de residuos en sus proteínas ha sido escogida a través de la evolución para trabajar a temperaturas altas. Por ejemplo, esta bacteria termofílica que le está diciendo que su temperatura de crecimiento es 77°C, fíjese, nuestra temperatura constante es 37°C. La de esta bacteria está creciendo en un ambiente donde la temperatura es 77 grados. Sus enzimas están siendo sometidas a esta temperatura.
Por lo tanto, fíjese que sus enzimas trabajan óptimamente a ese rango de temperatura alta. Si usted le baja la temperatura a esas enzimas de esa bacteria termofílica a una temperatura cercana a la que nosotros vivimos o que tenemos, pues básicamente vea que esa enzima de esa bacteria no trabaja. Así es que vea que es la secuencia.
del polipéptido la responsable de que funcione a una temperatura donde ese organismo está viviendo el lugar donde ocurre la catálisis el lugar que se conoce como el sitio activo son de 10 a 15 residuos solamente lo mismo pasa con el ph hay lugares donde el ph es ácido hay lugares donde el ph básico hay lugares donde el ph neutro pues por lo tanto las enzimas que trabajan en esos distintos lugares Tienen una secuencia de residuos que le permite funcionar a ese pH en particular. Y trayendo enzimas humanas, la pepsina, que básicamente está en el estómago, usted sabe que el estómago tiene un pH ácido, pues la pepsina trabaja a pHs cercanos a la acidez, pH 2. Mientras que la tripsina, que es una enzima intestinal, es una enzima que trabaja a pHs alcalinos, porque en el intestino los pHs son alcalinos. O sea, que... Usted tiene dos tipos de enzimas que trabajan a distintos pH para hacer su digestión. Unas trabajan en el estómago, a pH ácido, y una vez que todo eso pasa al intestino, entonces el pH cambia.
Y hay enzimas entonces que trabajan a ese pH alcalino. Por lo tanto, jóvenes. Una vez más, y lo recalco una y otra vez porque esto es un tema sumamente importante que quiero que recuerde para todo su futuro profesional. La secuencia polipeptídica, esa cadena de residuos está ahí para permitir que esa enzima funcione. Y funciona teniendo estructura terciaria.
Yo tengo que mantener mi estructura terciaria para adquirir función. Esa cadena polipeptídica. Entonces ha sido seleccionada el orden de los residuos uno detrás del otro en esos 333 posiciones ha sido seleccionado para mantener la integridad de esa enzima al pH que está viviendo o las condiciones que esté viviendo de pH ese organismo y las condiciones de temperatura. De 10 a 15 residuos son los responsables de ser el sitio activo. De 10 a 15 residuos son los responsables que se pegue el sustrato y ocurra.
la catálisis. El resto es para mantener la conformación de dominio, o sea, estructura terciaria. Los veo, jóvenes.