Las ENZIMAS y la ENERGÍA DE ACTIVACIÓN

Nutrimente

25 Jun 202007:40

Summary

TLDREste vídeo explica cómo las enzimas, que pueden ser ARN o proteínas, actúan como catalizadores biológicos aumentando la velocidad de reacciones químicas en sistemas vivos. Se discute la teoría de la 'llave y cerradura' de Emil Fischer, y cómo la flexibilidad y la interacción del sitio activo de las enzimas con los sustratos es crucial para su función. Además, se menciona la importancia de la energía de activación y cómo las enzimas la disminuyen para facilitar reacciones, así como el papel de los cofactores en la actividad enzimática.

Takeaways

🔬 Los sistemas vivos pueden realizar diversas transformaciones químicas, gracias principalmente a las enzimas.
🧬 La mayoría de las enzimas son proteínas globulares grandes formadas por cadenas polipeptídicas.
🔑 Las enzimas tienen un sitio activo donde se unen los sustratos, similar a un modelo llave-cerradura.
⚙️ Las enzimas funcionan como catalizadores biológicos, acelerando reacciones sin cambiar químicamente.
⏳ Una sola enzima puede catalizar miles de reacciones en segundos, lo que las hace muy efectivas en pequeñas cantidades.
🎯 Las enzimas tienen una especificidad muy alta, solo aceleran un tipo de reacción en medio de muchas otras.
🔧 El modelo de ajuste inducido sugiere que las enzimas cambian su conformación para encajar mejor con los sustratos.
⚡ La energía de activación es la barrera energética que los reactivos deben superar para que ocurra una reacción.
🔥 La temperatura y la concentración de los reactivos influyen en cuántas moléculas alcanzan la energía de activación.
🧲 Algunas enzimas necesitan cofactores, como iones o coenzimas, para poder funcionar adecuadamente en reacciones químicas.

Q & A

¿Qué son los sistemas vivos y qué son capaces de realizar?
-Los sistemas vivos son capaces de llevar a cabo la mayoría de los tipos de transformaciones químicas conocidas.
¿Cuál es el papel fundamental de las enzimas en los sistemas vivos?
-Las enzimas son esenciales en los sistemas vivos ya que son las moléculas que catalizan las reacciones químicas permitiendo que estos sistemas realicen sus funciones vitales.
¿Cuál es la mayoría de las enzimas en términos de su composición molecular?
-La mayoría de las enzimas son proteínas globulares de gran tamaño, formadas por una o más cadenas polipeptídicas.
¿Cómo se describe la estructura de las enzimas y su relación con el sustrato?
-Las enzimas tienen una estructura que se plega formando un surco o bolsillo, conocido como el sitio activo, donde las moléculas del sustrato se encajan y se producen las reacciones.
¿Cómo funcionan las enzimas como transductores energéticos?
-Las enzimas pueden capturar energía de diferentes tipos, como la energía química o luminosa, y almacenarla en su estructura. Posteriormente, liberan esa energía para realizar trabajo útil, como impulsar reacciones químicas.
¿Qué es un catalizador biológico y cómo lo son las enzimas?
-Un catalizador biológico es una sustancia que modifica la velocidad de una reacción química sin sufrir un cambio químico permanente. Las enzimas son catalizadores biológicos que interactúan con sus sustratos con alta especificidad.
¿Qué es el modelo de la 'llave y cerradura' en relación con las enzimas y por qué fue cuestionado?
-El modelo de la 'llave y cerradura' es una teoría que describe cómo el sustrato se ajusta perfectamente al sitio activo de la enzima, como una llave en una cerradura. Sin embargo, estudios posteriores sugieren que el sitio activo es más flexible e interactivo, lo que cuestiona esta analogía.
¿Qué es la energía de activación y cómo está relacionada con la temperatura y la concentración de los reactivos?
-La energía de activación es la diferencia de energía libre entre los reactivos y sus estadios intermedios. A mayor temperatura y concentración de reactivos, mayor será la cantidad de átomos o moléculas que alcance la energía de activación, lo que incrementa la velocidad de la reacción.
¿Cómo disminuyen las enzimas la energía de activación de las reacciones?
-Las enzimas disminuyen la energía de activación formando asociaciones temporales transitorias con las moléculas que reaccionan, acercándose a ellas y debilitando los enlaces químicos existentes, lo que facilita la formación de nuevos enlaces.
¿Qué son los cofactores y cuál es su papel en la función de las enzimas?
-Los cofactores son sustancias adicionales, ya sean iones o moléculas orgánicas de bajo peso molecular, que son necesarias para que algunas enzimas funcionen. Aportan funciones específicas, como la transferencia de grupos químicos o la transferencia de electrones.
¿Qué es el di nucleótido de nicotinamida y adenina y cuál es su importancia?
-El di nucleótido de nicotinamida y adenina es un cofactor que desempeña un papel fundamental en procesos como la glucólisis y la respiración celular, ya que a menudo actúa como un sector de electrones en reacciones de óxido-reducción.

Outlines

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🔬 Función y Estructura de las Enzimas

Este párrafo introduce las enzimas como los componentes clave en la mayoría de las transformaciones químicas en los sistemas vivos. La mayoría de las enzimas son proteínas globulares que forman un sitio activo donde las moléculas del sustrato se encajan y reaccionan. Se enfatiza que solo unos pocos aminoácidos de la enzima están involucrados en este sitio activo. Además, se menciona que las enzimas pueden actuar como transductores energéticos, capturando energía y luego liberándola para realizar trabajo útil, como impulsar reacciones químicas en condiciones termodinámicamente desfavorables. Se describe cómo las enzimas, como catalizadores biológicos, aceleran la velocidad de reacciones químicas específicas en presencia de un gran número de reacciones diferentes, gracias a su alta especificidad y reconocimiento estéreo con los sustratos.

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🔋 Energía de Activación y Cofactores

El segundo párrafo profundiza en cómo las enzimas disminuyen la energía de activación de las reacciones mediante la formación de asociaciones transitorias con compuestos intermediarios de estados energéticos más bajos. Esto se logra al acercar las enzimas a las moléculas que reaccionan, debilitando los enlaces químicos existentes y facilitando la formación de nuevos enlaces. Se destaca que algunas enzimas requieren cofactores, que pueden ser iones o moléculas orgánicas de bajo peso molecular, para funcionar adecuadamente. Los cofactores ayudan a posicionar correctamente los sustratos en el sitio activo de la enzima. Se menciona el papel crucial del di nucleótido de nicotina y adenina (NAD) en procesos como la glucólisis y la respiración celular, sugiriendo que se explorarán estos temas en futuras ediciones de los videos.

Mindmap

Keywords

💡Enzimas

Las enzimas son proteínas globulares que actúan como catalizadores biológicos, acelerando reacciones químicas sin sufrir cambios permanentes. En el video se explica que las enzimas poseen un sitio activo donde encajan los sustratos, y al hacerlo, facilitan la transformación química necesaria para que la reacción ocurra. Son esenciales porque disminuyen la energía de activación de las reacciones químicas dentro de los organismos vivos.

💡Sitio activo

El sitio activo es el lugar en la estructura de la enzima donde se unen los sustratos para que se lleve a cabo la reacción química. En el video se menciona que este sitio no es rígido, sino flexible, lo que permite un ajuste inducido entre la enzima y el sustrato, facilitando la reacción química. Este concepto es clave para entender cómo las enzimas catalizan reacciones específicas.

💡Sustrato

El sustrato es la molécula sobre la cual actúa una enzima. En el video se señala que las enzimas interactúan con los sustratos con una altísima especificidad, lo que permite que se acelere un solo tipo de reacción química en un entorno donde ocurren muchas reacciones. Esta especificidad se compara con la relación entre una llave y su cerradura.

💡Energía de activación

La energía de activación es la cantidad de energía que se necesita para que una reacción química comience. Las enzimas disminuyen esta energía al crear asociaciones temporales con los sustratos, lo que facilita que las moléculas alcancen el estado necesario para la reacción. Este concepto es crucial para comprender cómo las enzimas hacen más eficientes las reacciones químicas en las células.

💡Catalizador

Un catalizador es una sustancia que acelera una reacción química sin ser consumida en el proceso. Las enzimas son catalizadores biológicos que pueden aumentar la velocidad de las reacciones químicas al disminuir la energía de activación. El video subraya la eficiencia de las enzimas al catalizar miles de reacciones en tiempos muy cortos.

💡Modelo llave-cerradura

Este modelo propuesto por Emil Fischer en 1894 describe la relación entre una enzima y su sustrato, comparando el sitio activo de la enzima con una cerradura y el sustrato con una llave. Aunque este modelo es útil para entender la especificidad en la unión enzima-sustrato, el video menciona que la realidad es más compleja, ya que el sitio activo es flexible y se ajusta al sustrato.

💡Ajuste inducido

El ajuste inducido se refiere a la capacidad del sitio activo de la enzima para cambiar su forma al unirse al sustrato, lo que mejora la eficiencia de la reacción. Esta flexibilidad en el sitio activo permite que las moléculas se ajusten mejor, creando una tensión que facilita el curso de la reacción química, como se explica en el video.

💡Cofactores

Los cofactores son sustancias no proteicas que algunas enzimas necesitan para funcionar correctamente. El video menciona ejemplos como el ion magnesio, que es esencial en reacciones enzimáticas que implican la transferencia de grupos fosfato. Estos cofactores pueden ser iones o moléculas orgánicas que se unen temporal o permanentemente a la enzima.

💡Con enzimas

Las coenzimas son un tipo de cofactor orgánico que ayuda a las enzimas en reacciones catalíticas. En el video se menciona el dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD), que juega un papel crucial en procesos como la glucólisis y la respiración celular. Estas coenzimas pueden actuar como transportadores de electrones y facilitan las reacciones de óxido-reducción.

💡Intermediarios de reacción

Los intermediarios de reacción son átomos o moléculas que se encuentran en un estado transitorio entre los reactivos y los productos finales en una reacción química. En el video se explica que estos intermediarios tienen configuraciones electrónicas alteradas y altos estados energéticos, y alcanzan un nivel crítico de distorsión antes de que se forme el producto final.

Highlights

Los sistemas vivos pueden llevar a cabo la mayoría de los tipos de transformaciones químicas.

Las enzimas son la clave en el diseño químico de los sistemas vivos.

La mayoría de las enzimas son proteínas globulares de gran tamaño.

Las cadenas peptídicas de las enzimas están plegadas formando un surco o bolsillo, el sitio activo.

Unos pocos aminoácidos de la enzima están involucrados en un determinado sitio activo.

Las enzimas pueden funcionar como transductores energéticos.

Las enzimas actúan como trampas energéticas, liberando energía para realizar trabajo útil.

Las enzimas son catalizadores biológicos que modifican la velocidad de reacciones químicas.

Una sola molécula de enzima puede catalizar la reacción de decenas de miles de moléculas en segundos.

Las enzimas interactúan con los sustratos con una alta especificidad.

El modelo llave-cerradura describe la relación entre el sitio activo y el sustrato.

El sitio activo es más flexible e interactivo que el ojo de una cerradura.

La unión entre la enzima y el sustrato induce un ajuste íntimo que facilita la reacción.

La energía de activación es la diferencia de energía libre entre los reactivos y sus estadios intermedios.

La velocidad de una reacción química es proporcional a la cantidad de átomos o moléculas que alcanzan la energía de activación.

Las enzimas disminuyen la energía de activación de las reacciones.

Las enzimas se acercan a las moléculas que reaccionan y debilitan los enlaces químicos existentes.

Algunas enzimas requieren cofactores para funcionar.

Los cofactores son sustancias no proteicas y de bajo peso molecular que ayudan a las enzimas.

Los di nucleótidos de nicotina y adenina son cofactores importantes en procesos de glucólisis y respiración celular.