Factores Que Afectan Las Reacciones Enzimaticas

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FACTORES QUE AFECTAN LAS REACCIONES ENZIMÁTICAS
La velocidad a la que las reacciones enzimáticas proceden depende de varios factores, dentro de los que destacan el pH del medio de reacción, la temperatura, la concentración de sustrato y de enzima, y el agua disponible en el medio, entre los más importantes.

Efecto del pH
La actividad de las enzimas depende fuertemente de la concentración deiones hidronio del medio, ya que esto afecta el grado de ionización de los aminoácidos de la proteína, incluyendo a los del sitio activo, del sustrato (en caso de ser ionizable), o del complejo enzima-sustrato; de hecho el pH influye en la estructura tridimensional de la proteína y a su vez, sobre la afinidad que tenga la enzima por el sustrato.
La mayoría de las enzimas presentan un rango de pHrelativamente estrecho en el que presentan una actividad óptima, desactivándose en pHs extremos (figura 5.4); aunque existen excepciones, como la catalasa bovina o la α-amilasa que presentan un rango de actividad óptima muy amplio. En el cuadro 5.5 se muestran los valores de pH óptimo para algunas enzimas. Para su aplicación en alimentos, hay que considerar que el pH de la mayoría de los alimentosvaría entre 3.0 y 7.0, sólo las frutas y sus derivados tienen un pH más ácido que llega a ser de 2.2. Por obvias razones, se seleccionan enzimas que funcionen bien al pH del alimento, pues éste es difícilmente modificable.

En ocasiones, es posible inhibir la actividad enzimática endógena, si el alimento lo permite, mediante la reducción del pH adicionando ácidos disponibles como aditivos (porejemplo, adición de ácido cítrico al aguacate).
El pH óptimo se debe determinar experimentalmente, y se deben considerar otras variables operacionales como la temperatura, el sustrato y la capacidad amortiguadora de la solución tampón utilizada. Si la enzima se encuentra en un pH muy alejado del óptimo, se alterará su estructura secundaria y terciaria como consecuencia de la protonación odesprotonación de los residuos de aspártico, glutámico, lisina, arginina e histidina, principalmente. La consecuencia será el desplegamiento o desnaturalización permanente o irreversible de la proteína. Si el ambiente en el que se encuentra la enzima no está a un pH extremo, ésta puede replegarse y regresar a su conformación y actividad original, es decir, se puede renaturalizar.

Efecto de latemperatura
Como sucede con cualquier otra reacción química, la velocidad de las reacciones enzimáticas se incrementa con la temperatura, al aumentar la energía cinética de las moléculas, pero sólo en el intervalo en que la enzima es estable y retiene su capacidad catalítica; en casos extremos, cuando el incremento es muy grande, se favorece la desnaturalización y consecuentemente la proteína pierde sucapacidad catalítica. Existen varios factores que, además de la estabilidad conformacional, también afectan la actividad enzimática al aumentar la temperatura, y son: la solubilidad de gases (oxígeno), el pH de la solución amortiguadora, la afinidad de la enzima por el sustrato, por activadores o inhibidores; así como la presencia de reacciones de competencia. Por esta razón, cada enzima tiene unintervalo óptimo de temperatura en el cual se logra la mayor actividad, para la mayoría está entre 30 y 45°C, y se inactiva a más de 60°C, a esta temperatura la energía introducida en el sistema sobrepasa la energía de las fuerzas que mantienen la estructura activa de la enzima (figura 5.5).
El término q10 se utiliza para medir el efecto de la temperatura en la velocidad de reacciones químicas; seexpresa como una relación entre dos velocidades a dos temperaturas con una diferencia de 10°C entre ellas.
En el caso de enzimas, en rangos entre 20 y 40°C se obtienen valores de Q10 cercanos a 2, lo que indica que la velocidad de reacción se duplica por cada 10°C de aumento en la temperatura, dentro el intervalo en el que la enzima es estable.
En la industria alimentaría se utilizan...
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