Enzimas

 Introducción

• Al tener en cuenta que las enzimas son biomoléculas especializadas en la catálisis de las reacciones químicas que tienen lugar en la célula, en esta investigación aprenderemos y nos informaremos acerca de éstos catalizadores tanto en general como específicamente.

Son muy eficaces como catalizadores ya que son capaces de aumentar la velocidad de las reacciones químicas mucho más que cualquier catalizador artificial conocido.

Además son altamente específicos ya que cada uno de ellos induce la transformación de un sólo tipo de sustancia y no de otras que se puedan encontrar en el medio de reacción.

Factores que influyen en la velocidad de reacción

A pesar de que la velocidad de una reacción depende de la identidad química de los elementos y compuestos involucrados, hay cinco factores que permiten modificar la rapidez con que ocurren reacciones específicas.

    Temperatura

Un aumento en la temperatura incrementa la energía cinética de las moléculas, que al moverse con mayor rapidez, chocan con más frecuencia y con mayor energía.

    Tamaño de partícula

Al variar el tamaño de partícula manteniendo la velocidad constante no existe una gran diferencia en el rendimiento, siendo relativamente menor cuando la partícula es fina.

Al mantener el tamaño de partícula constante y aumentar la velocidad de agitación se produce un incremento apreciable en el rendimiento de la sustancia

    Superficie de contacto

En las reacciones heterogéneas, donde los reactivos están en diferentes fases, la reacción se produce en la superficie de contacto. En estos casos la velocidad de reacción dependerá del área de dicha superficie.

Las condiciones más propicias para que una reacción sea rápida es que se verifique entre gases o en disolución, ya que entonces la división alcanza su grado máximo.

    Catalizadores

Los catalizadores son agentes que aumentan las velocidades de reacción sin transformarse. 

Los catalizadores pueden ser homogéneos o heterogéneos si están en la misma o en una diferente fase que los reactivos respectivamente.

Estado de agregación

Es necesario que las moléculas de los reactivos choquen entre sí. Cuanto más fácilmente chocan las moléculas, con tanta mayor rapidez reaccionan.

La mayor parte de las reacciones que se estudian son homogéneas: en ellas participan gases o disoluciones líquidas. Si los reactivos están en fases diferentes, como cuando uno es un gas y otro es un sólido, su área de contacto limita la reacción; por tanto, las reacciones en las que intervienen sólidos tienden a avanzar más aprisa si se aumenta el área superficial del sólido

Estructura de aminoácidos y proteínas

Aminoácidos

Unidades básicas que forman las proteínas. Su  denominación responde a la composición química general  que presentan, en la que un grupo amino (-NH2) y otro carboxilo o ácido (-COOH) se unen a un carbono α (-C-). 

Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un átomo de hidrógeno (-H) y con un grupo químico variable al que se denomina radical (-R). 

Proteínas

Biomoléculas formadas básicamente por C, H, O y N.  Pueden además contener S y  en algunos tipos de proteínas, P, Fe, Mg y Cu entre otros elementos. 

Todas las proteínas poseen una misma estructura química central,  que consiste en una cadena lineal de aminoácidos. Lo que hace distinta a una proteína de otra es la secuencia de aminoácidos  de que está hecha, a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteína. 

Enzimas (catalizadores biológicos)

Las enzimas están en el centro de cada proceso bioquímico.

La mayoría de las enzimas son proteínas, excepto un pequeño grupo de ARN catalítico

La velocidad de la reacción enzimática depende del entorno

Características

-Eficientes

-Específicas

-Actúan en bajas concentraciones, en relación al sustrato

-No se consumen en las reacciones que catalizan

-Son regulables 

Clasificación de las enzimas 

1. Oxidorreductasas: reacciones de óxido-reducción. Deshidrogenasas, oxidasas.

2. Transferasas: transferencia de iones, radicales y grupos químicos. Kinasas, aminotransferasas.

3. Hidrolasas: ruptura hidrolítica de enlaces. Peptidasas, fosfatasas.

4. Liasas: ruptura de enlaces no hidrolítica. Carboxilasas y decarboxilasas.

5. Isomerasas: reacciones de isomerización. Mutasas, racemasas.

6. Ligasas: formación de un compuesto por condensación de dos. Sintetasas, Sintasas. 

La concentración y la actividad de las enzimas puede ser regulada

• Concentración: relación entre la síntesis y la degradación.
• Regulada por factores genéticos.
• Actividad: regulación de la actividad enzimática
• Factores cinéticos: [S], temperatura, pH, concentración iónica, cofactores, coenzimas, inhibidores.

Regulación específica:

• Alostérica

    unión reversible, no covalente con moduladores.

• Covalente

    unión covalente reversible con grupos reguladores.

• Proteólisis limitada

    irreversible. 

Bibliografía

http://bdigital.unal.edu.co/11321/1/juangabrielbarreraherrera.2012.pdf  

http://scielo.sld.cu/pdf/far/v50n1/far09116.pdf 

https://proyectodescartes.org/uudd/materiales_didacticos/cinetica_quimica-JS/pdf/cinetica.pdf  

https://www.uv.es/tunon/pdf_doc/trabajo_matilde.pdf  

https://www.uv.es/tunon/pdf_doc/proteinas_09.pdf  

https://clasesparticularesdebioquimica.files.wordpress.com/2015/02/enzimas.pdf  

https://www.bionova.org.es/biocast/documentos/tema14.pdf  

Alcoholes

Compuestos orgánicos cuyas moléculas tienen un grupo hidroxilo, -OH

La fórmula general para cualquier alcohol es ROH.

Este grupo hidroxilo* forma un sitio reactivo en la molécula, y los alcoholes son una clase importante de compuestos orgánicos porque se forman fácilmente, son muy reactivos y constituyen materiales apropiados para iniciar con ellos la síntesis de muchos otros compuestos

Los alcoholes pueden dividirse en tres categorías, según la colocación del grupo hidroxilo en la molécula.

Los alcoholes primarios tienen el grupo hidroxilo unido a un átomo de carbono que está enlazado cuando más a otro átomo de C.

 Los alcoholes secundarios tienen el grupo hidroxilo unido a un átomo de C que a su vez está entrelazado a otros dos átomos de C.

Los alcoholes terciarios tienen el grupo hidroxilo unido a un átomo de C que está enlazado a otros tres átomos de C.

Englobando así los tres tipos de alcoholes en la siguiente imagen:

Alcoholes de cadena recta

●Metanol “Alcohol de madera”

  Se obtuvo calentando madera en ausencia de aire.

  Muy venenoso.             10ml=ceguera

                                    30ml=muerte

●Etanol

  Se produjo mezclando miel, frutas, bayas, cereales u otras materias vegetales, con       agua, dejando la mezcla al sol.

  Cuando la concentración del etanol se eleva por encima del 12 al 18%, se convierte en un tóxico para la misma. Las células mueren y se asientan en el fondo del recipiente, dejando así una bebida alcohólica.

Alcoholes cíclicos

●Los grupos hidroxilos se pueden encontrar en todos los tipos de cadenas hidrocarbonadas.

Ejemplo:

El mentol que se halla en el aceite de menta, es un alcohol cíclico que contiene un anillo de ciclohexano.

Alcoholes aromáticos

●Los alcoholes aromáticos se producen cuando uno o más átomos de hidrógeno de benceno es reemplazado por un grupo hidroxilo. Cuando sólo se sustituye un H, se produce el compuesto fenol. (Germicida)

Propiedades físicas

●Punto de ebullición altos, por la polaridad del compuesto y la cantidad de puentes.●El punto de ebullición, punto de fusión y la densidad aumentan con la cantidad de átomos de carbono y disminuye con el aumento de las ramificaciones.●Respecto a la solubilidad los alcoholes, metanol, etanol y propanol, son muy solubles en H2O, mientras que a partir del butanol su solubilidad disminuye (a medida que va aumentando la cadena carbonada, va disminuyendo su polaridad y por consiguiente su solubilidad).

Propiedades químicas

●Los alcoholes pueden comportarse como ácidos o bases, esto gracias al efecto inductivo, que no es más que el efecto que ejerce la molécula de -OH como sustituyente sobre los carbonos adyacentes.

●La oxidación es la reacción de alcoholes para producir ácidos carboxílicos, cetonas o aldehídos dependiendo de el tipo de alcohol y de catalizador.

●Los alcoholes primarios y secundarios cuando se calientan en contacto con ciertos catalizadores, pierden átomos de hidrógeno para formar aldehídos o cetonas. Si esta deshidrogenación se realiza en presencia de aire (O) el hidrógeno sobrante se combina con el oxígeno para dar agua.

 -Alcohol primario con  ácido crómico (CrO3) en presencia de piridina   produce un aldehído.

 -Alcohol primario en presencia del reactivo de jones produce un ácido   carboxilo.

 -Alcohol secundario en presencia de permanganato de potasio produce   una cetona.

●El alcohol reacciona con el ácido hidrácido para formar haluros de alquilo mas agua (Halogenación).

●Es una propiedad de los alcoholes mediante la cual podemos obtener éteres o alquenos (Deshidratación).

Usos y aplicaciones

●Los alcoholes se utilizan como productos químicos intermedios y disolventes en las

industrias textiles, colorantes, productos químicos, detergentes, perfumes, alimentos,

bebidas, cosméticos, pinturas y  barnices.

●Los alcoholes tienen una gran gama de usos en la industria y en la ciencia como

solvente y combustible.

●El etanol y el metanol pueden hacerse combustionar de una manera más limpia que la

gasolina o el gasoil. 

●Por su baja toxicidad y disponibilidad para disolver sustancias no polares, el etanol es

utilizado frecuentemente como solvente en fármacos, perfumes y en esencias vitales

como la vainilla.

●Los alcoholes sirven frecuentemente como versátiles intermediarios en la síntesis

orgánica. 

Nomenclatura

Los alcoholes se nombran cambiando a -ol la terminación -o del alcano original. La posición del grupo hidroxilo se indica añadiendo un número delante del nombre.

La presencia de más de un grupo hidroxilo se indica colocando un prefijo delante de la terminación -ol

EJEMPLO:

El 1,2-etanodiol es un alcohol con dos C, con dos grupos -OH, uno en cada carbono.

*Grupo Hidroxilo: 

El grupo hidroxilo en una molécula de alcohol forma un área polar, la que de otro modo sería una cadena hidrocarbonada no polar. El O en el grupo hidroxilo tiene una atracción más fuerte por los electrones adicionales que el H, así que se formará un enlace desigual covalente con el H. Esto da como resultado que el H puede realizar puentes de H con otras moléculas de alcohol o de agua.