La determinación de la energía libre nos indica sólo si una determinada reacción libera o requiere energía, pero no nos dice nada de la velocidad de la reacción.
Consideremos la formación de agua a partir de oxígeno atmosférico e hidrógeno. La energética de esta reacción es muy favorable.
- Energía de activación
- Cantidad de energía que se necesita para llevar todas las moléculas de una reacción química a un estado reactivo.
Enzimas
En bioquímica un catalizador es una sustancia que rebaja la energía de activación de una reacción y que por consiguiente aumenta la velocidad de una reacción.
Los catalizadores facilitan las reacciones pero ellos mismos no de consumen ni se modifican durante la reacción.
En los organismos vivos la mayor parte de las reacciones no ocurrirían a velocidad apreciable sin catalizadores.
Los catalizadores de las reacciones biológicas son proteínas (en unos cuantos casos son RNAs) llamadas enzimas, que son muy específicas para las reacciones que catalizan.
Cada enzima cataliza solamente un único tipo de reacción química o en el caso de algunas enzimas, reacciones estrechamente relacionadas.
En una reacción catalizada enzimáticamente, la enzima se combina temporalmente con el reaccionante, que se denomina sustrato (S), para formar un complejo enzima-sustrato. Luego cuando ocurre la reacción, se libera el producto (P) y la enzima (E) vuelve a sus estado original.
La pequeña porción de enzima que se une al sustrato constituye el sitio activo de la enzima, y la reacción completa desde la unión inicial del sustrato puede durar sólo unos cuantos milisegundos.
Catálisis enzimática
Las enzimas pueden incrementar de 108 a 1020 veces la velocidad a las que las reacciones químicas ocurrirían de modo espontáneo. Una enzima para catalizar una reacción específica, debe realizar dos cosas:
- Unirse al sustrato adecuado
- Colocar el sustrato de modo preciso para interaccionar con los grupos catalíticos del sitio activo de la enzima.
El resultado final de la formación del complejo enzima-sustrato es un descenso en la energía de activación necesaria para poner en marcha la reacción de conversión del sustrato en sus productos.
En algunos casos no sólo debe superarse la energía de activación, sino que se debe aportar al sistema la suficiente energía para elevar el nivel energético del sustrato hasta el de los productos. Esto se realiza acoplando la reacción que requiere energía a una reacción que libere energía, como la hidrólisis del ATP.
En teoría la acción de las enzimas es reversible, pero en la práctica las enzimas que catalizan reacciones altamente exergónicas o endergónicas lo hacen de manera unidireccional.
Estructura y nomenclatura de las enzimas
La mayoría de las enzimas son proteínas, es decir, polímeros de aminoácidos y cada una tiene una forma tridimensional específica, es decir, asume propiedades físicas y de unión que son particulares.