Practica 3 catálisis enzimática e inorgánica

FUNDAMENTO TEÓRICO

La catálisis es el proceso mediante el cual se aumenta la velocidad de una reacción química, debido a la participación de una sustancia llamada catalizador el cual no es modificado por la reacción (acelera el proceso químico) y aquellas que desactivan la catálisis son denominados inhibidores (retarda el proceso químico). Así, teniendo en cuenta su carácter, los catalizadores se pueden clasificar en enzimáticos e inorgánicos; las enzimas más simples son proteínas de peso molecular desde unos 12000 hasta 40000, los catalizadores inorgánicos pueden actuar en reacciones cuya temperatura varíe, siendo este factor lo que radica la principal diferencia entre estos y las enzimas (Bender, M. Brubacher, L. 1986). Las enzimas son catalizadores de una efectividad notable y son responsables de las miles de reacciones químicas coordinadas implicadas en procesos biológicos de los sistemas vivientes, al igual que un catalizador inorgánico, una enzima acelera la velocidad de una reacción disminuyendo la energía de activación requerida para que tenga lugar la reacción, en condiciones normales las enzimas son más efectivas que los catalizadores inorgánicos utilizados comúnmente en la química, mientras que cuando ocurre un cambio físico o químico (se forzan las condiciones del medio), la enzima se ve afectada debido a la sensibilidad de la estructura proteica, cualquier causa que perturbe esta estructura puede llevar a una pérdida de actividad, lo que hace que se desnaturalice; caso contrario a lo que ocurre con los catalizadores inorgánicos, los cuales debido a su estructura pueden soportar este tipo de cambios  (Armstrong, F. Bennet, T. 1982). Existen distintos tipos de catálisis enzimática o de mecanismos catalíticos entre las que se destacan; la catálisis acido-base; la catálisis acida es un proceso en el que la transferencia parcial del protón de un ácido Bronsted (una especie que puede donar protones) disminuye la energía libre del estado de transición de una reacción, en la catálisis básica, una reacción puede estimularse si su velocidad aumenta por la abstracción parcial del protón por una base de Bronsted (una especie que puede combinarse con un protón), algunas reacciones pueden estar sujetas simultáneamente a ambos procesos; la catálisis covalente implica la aceleración de la velocidad a través de la formación de un enlace covalente transitorio sustrato-catalizador; la catálisis por iones metálicos, cuya presencia es muy importante, ya que casi la tercera parte de todas las enzimas conocidas requieren la presencia de iones metálicos para su actividad catalítica; la catálisis electrostática, en la cual, la fijación del sustrato excluye el agua del sitio activo de una proteína (Voet, D. Voet, J. 2004); en cambio que la catálisis inorgánica es un proceso más sencillo, ya que los catalizadores inorgánicos son moléculas simples de bajo peso molecular, algunas de ellas son el dióxido de manganeso, ácido sulfúrico, nitrógeno, amoniaco y oxido de calcio (Jencks, W.P, 1969).

RESULTADOS

ANÁLISIS

La reacción entre un catalizador y un sustrato se ve representada en la siguiente ilustración:

[pic 9]

Los catalizadores disminuyen la barrera energética, o energía de activación, que deben superar los reactivos para transformarse en productos. Cuando la energía de activación es grande la reacción ocurre lentamente. Un catalizador aumenta la velocidad porque hace que la reacción ocurra mediante un mecanismo que requiere una energía de activación menor. La actividad de las enzimas depende de esta estructura, en la cual hay una zona en la que se inserta una molécula del reactivo (o sustrato) de manera ajustada y específica, como puede hacerlo una llave en la cerradura. La unión del sustrato a la enzima desencadena la reacción química, se liberan los productos y el sitio de unión queda libre nuevamente para captar otra molécula de sustrato y continuar la reacción.

[pic 10]

La catalasa es una de estas enzimas, la cual se encarga de catalizar la descomposición de peróxido de hidrógeno, formado por la reacción del ion radical superóxido (oxidación metabólica de grasas y carbohidrátos) y la enzima superóxido dismutasa, en oxígeno y agua, ya que este sigue siendo tóxico para el organismo. En la reacción de la catalasa ocurre la transferencia de dos electrones entre dos moléculas de peróxido de hidrógeno en la cual una funciona como donador y otra como aceptor de electrones.

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