Catalisis

cion Calculo de una velocidad de reacción enzimática de la catalasa |
Antecedentes:Las enzimas son proteínas que sirven como catalizadores. Ellas son las encargadas de regular la catálisis, incrementando o disminuyendo la velocidad de las reacciones químicas, una enzima actúa sobre un sustrato específico, son sustancias que participan sin consumirse durante la reacción, son vitales para elfuncionamiento del cuerpo en la digestión, ellas son las que posibilitan los procesos que podrían ocurrir solo a temperaturas altas. Son proteínas que trabajan agrupadas con otros componentes no proteínicos llamados coenzimas. Son generalmente globulares, los enlaces intra e intermoleculares que mantienen a las estructuras secundarias y terciarias son desnaturalizadas por la temperatura y cambios depH. (Pech, America; 2005)La catalasa es una enzima común encontrada en los organismos vivos, donde funcionan como catalizadores en las reacciones de descomposición de peróxido de hidrogeno (H2O2) en agua y oxigeno. Esta tiene uno de los cambios más altos de todas las enzimas. Una molecular de catalasa podría convertir millones de moléculas de peróxido de hidrogeno a agua y oxigeno por segundos. Lacatalasa es un tetrámero de cuatro cadenas polipeptídicas, cada una con una larga cadena con 500 aminoácidos contiene cuatro grupos hemoporfinicos (hierro) que llevan a la enzima a reaccionar con el peróxido de hidrogeno. El pH óptimo para la catalasa es aproximadamente de 7, la temperatura varia por especie. (Compbell, Neil; 2000)El agua oxigenada (H2O2) es una sustancia inestable, oxidante y muytóxica. Su acción desinfectante y decolorante se debe a que oxida componentes de los microorganismos y colorantes. En las células se produce agua oxigenada en pequeña cantidad, como un subproducto de las reacciones bioquímicas de la respiración. El organismo se defiende de su toxicidad mediante los antioxidantes naturales que la descomponen en sustancias inocuas.Espontáneamente, el agua oxigenadase descompone en agua y oxígeno de acuerdo con la siguiente ecuación:Figura 1. Reacción de descomposición del agua oxigenadaDurante la reacción se liberan burbujas de oxígeno. En condiciones normales esto ocurre muy lentamente. Las pequeñas burbujas se observan cuando se abre un recipiente que contiene agua oxigenada.CatalizadoresFigura 2. a) Grafica de energía de activación sin catalizador b)Grafica de energía de activación con catalizadorEn una reacción la energía de los reactivos y productos es siempre la misma, pero la energía de activación puede disminuir si un catalizador proporciona un camino alternativo para que proceda la reacción. Los catalizadores disminuyen la barrera energética, o energía de activación, que deben superar los reactivos para transformarse en productos. Cuandola 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.Un mecanismo probable de la descomposición del agua oxigenada catalizada por dióxido de manganeso. La unión de moléculas de agua oxigenada sobre la superficie de un catalizador sólido puedefacilitar la ruptura y formación de uniones químicas. (Brown, T, Bursten,B. y LeMay, H. 2004)Desnaturalización de la catalasa por calorCuando las proteínas se desnaturalización pierden su nivel terciario de organización y, consecuentemente, dejan de funcionar. En el caso particular de las enzimas, hay condiciones ambientales pueden determinar que las enzimas pierdan su funcionalidad como consecuencia dela desnaturalización: Temperatura: Los aumentos de temperatura aceleran las reacciones químicas. Por cada 10º C de incremento, la velocidad de reacción se duplica. Las reacciones catalizadas por enzimas siguen esta ley general. Sin embargo, al ser proteínas, a partir de cierta temperatura, se empiezan a desnaturalizar por el calor. La temperatura a la cual la actividad catalítica es máxima se...