Colegio de Ciencias y Humanidades Plantel Vallejo
2° Semestre 2011-2
Materia: QUIMICA II
Grupo: 206-A
Equipo: 4
Tema escogido: FERMENTACIÓN
Profesora: Carballo Balvanera María Guadalupe
Alumno: Ramírez Olivares Jorge Roberto Carlos
MARCO TEÓRICO
La fermentación es un proceso que realizan muchos microorganismos, efectuando reacciones sobre algunos compuestos orgánicos y liberando energía. Hay muchos tipos diferentes de fermentación, pero en condiciones fermentativas solamente se efectúa una oxidación parcial de los átomos de carbono del compuesto orgánico y, por consiguiente, sólo una pequeña cantidad de la energía potencial disponible se libera.
Los conocimientos sobre la fermentación fueron atesorados desde la antigüedad por importantes civilizaciones como la egipcia y la asiria que la emplearon para la producción de bebidas alcohólicas; o como la azteca y la china que la utilizaron en la obtención de productos alimenticios tales como salsas fermentadas. Las técnicas de fermentación se modernizaron a partir de la aparición de técnicas de cultivos puros de células animales y vegetales, al igual de otro tipo de cultivos microbianos. Así, se industrializa la fermentación y da origen a grandes industrias tales como las alimenticias donde se destacan la panificadora y la de bebidas alcohólicas; la industria farmacéutica en el campo de las vacunas, medicamentos, etc., y la industria química que produce ácidos, aldehídos, etc.
La primera explicación bioquímica del proceso por el cual el azúcar en solución acuosa es descompuesto en alcohol y gas carbónico, en virtud de la acción de células vivas de levadura, la dio el químico francés Louis Pasteur, el cual vio que mientras descomponen el azúcar en ausencia de aire, las células de levadura viven y se propagan en el líquido en fermentación y llamó al proceso de la fermentación alcohólica `vida sin oxigeno'.
La explicación de Pasteur fue modificada por Buchner, quien demostró que podía realizarse la fermentación en una solución acuosa de azúcar por el jugo obtenido prensando células muertas de levadura. Se observó, entonces, que el jugo filtrado de células de levadura que habían sido molidas con arena contenía una sustancia eficaz para descomponer los azúcares, y a esta sustancia activa o mezcla catalizadora se dio el nombre de fermento, enzima o zimasa.
De acuerdo con la interpretación bioquímica hecha por Pasteur, la fermentación se conoce como la desasimilación anaeróbica de compuestos orgánicos por la acción de microorganismos u otras células o de extractos celulares; además, es un conjunto de reacciones bioquímicas a través de las cuales una sustancia orgánica se transforma en otras por acción de ciertos microorganismos (bacilos, bacterias, células de levadura), que en general van acompañadas de un desprendimiento gaseoso y de un efecto calorífico.
El proceso de fermentación no sólo incluye la desasimilación anaeróbica como la formación de alcohol, butanol-acetona, ácido láctico, etc., sino también la producción industrial de vinagre, ácido cítrico, enzimas, penicilina etc.. Todos estos productos son el resultado de procesos microbianos y se llaman productos de fermentación. Análogamente, el término fermentador no sólo hace referencia a los recipientes en los cuales se realiza la fermentación con exclusión de aire, sino también a los tanques en los cuales se producen oxidaciones microbianas aeróbicas y a los tanques de propagación de levaduras y otros microorganismos en presencia del aire.
La diferencia con la putrefacción radica en que mientras la putrefacción descompone la materia de origen animal y/o vegetal que contiene compuestos nitrogenados, la fermentación realiza descomposición únicamente de material vegetal que no contiene compuestos nitrogenados.
Se conocen centenares de especies de levaduras, bacterias y mohos que producen alcohol, pero sólo dos o tres especies de levadura se aplican industrialmente en la producción de alcohol; su rapidez en la fermentación, su tolerancia de concentraciones elevadas de azúcar y alcohol y su rendimiento elevado de alcohol, hacen que se usen más que las otras. Algunos microorganismos ofrecen más de una aplicación industrial. Las levaduras, por ejemplo, producen alcohol y glicerol partiendo de azúcares, hacen subir la masa en la fabricación del pan y son una fuente de proteínas, vitaminas y enzimas.
Clasificación de las reacciones de fermentación según el agente
Hay dos clases bien definidas que son:
- Fermentación microbiana
Promovidas o catalizadas por microorganismos. La reproducción de los microorganismos conlleva a que la reacción tenga un comportamiento autocatalítico siendo la concentración de los microorganismos variable. Dentro de este tipo de reacción hay 2 clases bien definidas:
o Cultivos de tejidos o macroorganismos (células vegetales y animales).
o Reactores microbianos en sí (cultivo de microorganismos).
- Reacciones enzimáticas
Catalizadas por enzimas, el agente catalítico no se reproduce y cuando se opera discontinuamente este permanece constante.
Clasificación de las reacciones de fermentación según el consumo de oxígeno
- Aeróbicas
Aquí los microorganismos necesitan de oxígeno para poder sobrevivir. Por ejemplo la reacción de transformación de la glucosa
O2 + C6H12O6 CO2 + BIOMASA
- Anaeróbicas
Aquí los microorganismos no necesitan de oxígeno para su supervivencia. Por ejemplo la reacción de transformación de la glucosa por vía glucolítica
C6H12O6 + 2C2H5OH + CO2 + ENERGÍA
Materias primas
- Solución o caldo nutritivo: Suelen usarse diversas materias como solución nutritiva, lo importante es que contengan los elementos indispensables para conservar la vida de los microorganismos; ellos son los carbohidratos, nitrógeno y sales adecuadas propias para cada organismo. Estas materias primas se clasifican en:
- Materias amiláceas: tales como los cereales que contienen almidón, tubérculos y raíces.
- Materias celulósicas: tales como madera y sus residuos.
- Materias azucaradas: como los mostos y jugos de diferentes frutas, como la caña de azúcar, remolacha y subproductos de la industria azucarera como melazas y mieles.
En la práctica que se realizará en el laboratorio se empleará la melaza de caña como sustrato. Cuando la cristalización de las sustancias de la industria azucarera es ya imposible, se separan los cristales y el líquido oscuro que fluye con un contenido aproximadamente 50% de azúcar, se denomina melaza.
La composición de las melazas de caña de azúcar varía de un lugar a otro, de acuerdo a la conformación y elementos constituyentes del suelo de cultivo. Por ejemplo se tiene el análisis:
- Sacarosa: 40-45%
- Azúcares Reductores: 10-15%
- No azúcar: 10-12%
- Sustancias minerales: 7-10%
- Nitrógeno Total: 0.3%
- El Microorganismo: Tradicionalmente se han empleado las levaduras de las especias saccharomyces cerevisiae y sacc. ovarum; otros estudios proponen el uso de ciertas bacterias, las zymomonas.
Las levaduras son microorganismos pertenecientes al grupo de las criptógamas; se encuentran dentro de los hongos. Como tales, son incapaces de emplear la fotosíntesis para su alimentación; no poseen flagelo por lo que las células individuales son inmóviles entre sí. Son capaces de transformar los hidratos de carbono en alcohol con desprendimiento de anhídrido carbónico.
La fermentación es un proceso catabólico de oxidación incompleto, siendo el producto final un compuesto orgánico. Estos productos finales son los que caracterizan los diversos tipos de fermentaciones.
En el proceso de fermentación anaeróbica intervienen dos sustancias orgánicas, que son metabólicos de un mismo sustrato que durante el proceso de fermentación se escinde en dos sustancias orgánicas diferentes:
- Sustancia reductora: Es la que dona los hidrogeniones y por lo tanto se oxida.
- Sustancia oxidante: Es la que acepta los hidrogeniones y por lo tanto se reduce.
En los seres vivos, la fermentación es un proceso anaeróbico y en él no interviene la cadena respiratoria. Son propias de los microorganismos, como las bacterias y levaduras. También se produce la fermentación en el tejido muscular de los animales, cuando el aporte de oxígeno a las células musculares no es suficiente para el metabolismo y la contracción muscular.
Desde el punto de vista energético, las fermentaciones son muy poco rentables si se comparan con la respiración, ya que a partir de una molécula de glucosa, sólo se obtienen 2 moléculas de ATP, mientras que en la respiración se producen 38 moléculas de ATP a partir de una molécula de glucosa. Esto se debe a la oxidación del NADH2, que en lugar de penetrar en la cadena respiratoria, cede sus hidrogeniones a compuestos orgánicos con poco poder oxidante.
En la industria la fermentación puede ser oxidativa, es decir, en presencia de oxígeno, pero es una oxidación aeróbica incompleta, como la producción de ácido acético a partir de etanol.
Tipos de fermentaciones:
De los más sencillos
De los más complicados
En la fermentación alcohólica, el ácido pirúvico se transforma en etanol. Este proceso se realiza sobre todo en levaduras, que convierten, transforman la glucosa en etanol(H-C-OH); cuando el azúcar inicial se agota las células de levadura dejan de funcionar, habiendo podido obtener una concentración máxima del 20% de alcohol.
Características de la fermentación
- Velocidad de fermentación: Se determina midiendo la cantidad de azúcar fermentada en la unidad de tiempo por un peso dado de levadura; esta debe ser alta para evitar riesgos de contaminación.
- Resistencia al alcohol: Una levadura de alta resistencia al alcohol presenta grandes ventajas técnicas y biológicas, el uso de esa levadura permite obtener mostos con gran riqueza alcohólica, lo que mejora la potencia de la instalación, consiguiendo una destilación económica, puesto que habrá menos consumo de combustible. A una buena levadura industrial no debe perjudicarla en su actividad fermentativa una concentración de 8-9% de alcohol en volumen.
- Rendimiento: Es la relación entre el alcohol producido y el azúcar puesto a disposición de la levadura, teóricamente por 100 Kg de melaza se obtienen 33 litros de alcohol.
A partir de las reacciones:
C6H12O6 2C2H5OH + CO2 + ENERGÍA 0
C11H22O11 4C2H5OH + 4CO2
se calcula el alcohol teórico. producido si toda la glucosa y sacarosa presente en el mosto se transforman en etanol. El rendimiento se puede expresar como:
R = (alcohol real/alcohol teórico)*1000
- Resistencia: Además de la resistencia al alcohol, la levadura debe poseer resistencia a la acidez, ya que este parámetro se aumenta en ocasiones para combatir infecciones, igualmente debe resistir los cambios de temperatura.
- Medio de dilución: El medio de dilución es generalmente agua, aunque se utilizan otros solventes que no reaccionen químicamente con el medio.
Variables de la fermentación alcohólica y sus efectos sobre el proceso
Con el fin de obtener altos rendimientos en la fermentación alcohólica es necesario considerar ciertos parámetros y realizar un estudio sobre los efectos que en mayor o menor grado alteren la buena marcha del proceso.
1. Clase de microorganismo: Los microorganismos más apropiados para la producción de etanol a partir de azúcares son, como ya se dijo, las levaduras del género saccharomyces y kluyveromyces y las bacterias zymomonas mobilis.
2. Concentración del sustrato: El carbono es suministrado por los azúcares contenidos en la materia prima, siendo la concentración de azúcar un valor que se debe considerar ya que afecta la velocidad de la fermentación, el comportamiento y el desarrollo de las células de la levadura.
Suele ser satisfactoria una concentración de azúcar del 10 al 18%, el valor más corriente es del 12%. Cuando se trabaja con concentraciones de azúcar muy altas, del orden de 22%, se observa una deficiencia respiratoria en la levadura y un descenso de la velocidad de fermentación; por el contrario, al trabajar con concentraciones muy bajas, el proceso resulta antieconómico ya que requiere un mayor volumen para la fermentación. Por esto se utiliza como sustrato la melaza, que tiene de 10 - 15% de azúcar.
3. Concentración de Etanol: La levadura es afectada en alto grado por la concentración de alcohol, una concentración alcohólica del 3% ya influye sobre el crecimiento; una concentración de un 5% influye tanto sobre el crecimiento como en la fermentación. Cuando la concentración es del 10%, el crecimiento sufre la paralización total.
4. Temperatura: La selección de esta variable es influenciada tanto por factores fisiológicos como por problemas físicos (pérdidas debidas a la evaporación de etanol al trabajar con temperatura elevada).
Se debe tener en cuenta que para cada levadura existe una temperatura óptima de desarrollo, en la cual se muestra activa. Además, se tiene una zona independiente de la temperatura óptima en la cual la levadura aún presenta actividad; a medida que se aleja de la temperatura óptima su actividad disminuye notablemente. Por debajo de la temperatura señalada como mínima y por encima de la máxima, las levaduras continúan viviendo en estado latente, sin embargo, al exponer cualquier levadura a una temperatura de 55 ºC por un tiempo de 5 minutos se produce su muerte. En el caso de la saccharomyces cerevisae se tiene un desarrollo óptimo entre 28-35 ºC, recomendable 30 ºC.
5. pH: Este es un factor importante en la fermentación, debido a su importancia en el control de la contaminación bacterial como también al efecto en el crecimiento de las levaduras, en la velocidad de fermentación y en la formación de alcohol. Durante la fermentación la levadura toma el nitrógeno de los aminoácidos orgánicos, perdiendo su carácter anfótero y pasando a ácidos, lo cual origina una disminución del pH del medio. Cuanto más bajo el pH del medio, tanto menor el peligro de infección, pero si se trabaja con pH muy bajos la fermentación es muy lenta, ya que la levadura no se desarrolla de la forma conveniente. Según estudios se halló que el pH más favorable para el crecimiento de la saccharomyces cerevisiae se encuentra entre 4.4 - 5.0, con un pH de 4.5 para su crecimiento óptimo.
6. Concentración de nutrientes: Como ya se dijo, la presencia de sustancias nutritivas adecuadas es una condición necesaria para el crecimiento y desarrollo de la levadura, siendo su concentración un factor primordial en la actividad vital de la levadura. Las principales sustancias nutritivas y las más influyentes son el nitrógeno, fósforo, azufre, vitaminas y trazas de algunos elementos.
7. Aireación: El aire es un factor decisivo en toda fermentación, ya que su presencia hace más vigoroso el crecimiento de la levadura. Hay tres puntos de vista de gran importancia que favorecen el rendimiento debido a una buena aireación:
El libre y constante abastecimiento de oxígeno de cada célula en el sustrato.
La eliminación rápida del CO2 , porque en concentraciones relativamente pequeñas inhibe el crecimiento.
El mantener en suspensión las células de levadura, a fin de que en la tumultosidad de la mezcla se renueve constantemente el contacto entre la membrana celular y el sustrato nutritivo.
Las cantidades de aire que se precisan para la producción de levadura, varia entre 275 y 530 pies3/lb de levadura con un contenido de 30% de materia seca. Al comenzar de la fermentación se debe procurar que la aireación no sea muy intensa, porque el contenido alcohólico del medio es escaso y pueden proliferar fácilmente los mohos que atacan a las levaduras del cultivo. Los efectos de la aireación son más críticos en la fermentación en continuo con respecto a la fermentación por cochada, debido a la necesidad de mantener en crecimiento continuo la levadura, como también una velocidad de fermentación satisfactoria.
Ecuación general de fermentación
Una ecuación general para el proceso de fermentación se puede sintetizar como:
Microorganismo + sustrato más microorganismo + productos metabólicos
Estos productos metabólicos, también llamados metabolitos, son subproductos del crecimiento de los microorganismos y constituyen los materiales de la fermentación útiles al hombre.
Fases de una fermentación
- Fase lag
Fase de inactividad de duración variable ya que depende del número de células así como de las características metabólicas de las mismas. Grandes fases lag indican la presencia de sustancias tóxicas, muerte de células o inactividad de éstas.
- Fase temporal de aceleración
No ha sido definida matemáticamente pero en ellas las proporciones de las células hijas tienden a alcanzar el 50% de la población total.
- Fase de crecimiento exponencial
Allí crecen los microorganismos rápidamente y el crecimiento de la población depende del sustrato inicialmente colocado ( melaza ).
- Fase estacionaria
Aquí ya se ha alcanzado el máximo valor de producción, en esta fase algunas células se dividen y otras mueren donde las células vivas utilizan los compuestos provenientes de las muertas como nutriente, manteniendo la población constante durante la fase.
- Fase de muerte
Dado que la población celular presente no se mantiene por sí misma comienza a morir. Tiene un comportamiento exponencial. Muchos procesos en cochada se terminan antes de que inicie esta fase.
Utilidades y ventajas de la fermentación
- La síntesis microbial puede ser el único medio práctico de obtener compuestos complejos.
- Se puede realizar en un solo paso un cambio molecular el cual podría conseguirse por una larga síntesis química.
- Las materias primas usadas en los procesos fermentativos son más baratas.
- Las enzimas del microorganismo pueden evitar condiciones drásticas, algunas veces costosas requeridas en un producto químico.
- En la síntesis microbial se pueden evitar compuestos indeseados debido a que las enzimas son catalizadores muy específicos
FERMENTACION
Dos procesos de fermentación revisten importancias prácticas en la alimentación de animales de la granja, que ocurren cuando se almacena o se efectúan reservas de forrajes para uso posterior.
- Ensilado. Que consiste en el mejoramiento del valor nutritivo de los alimentos, sea fermentado el alimento mismo o bien otros materiales que se pueden emplear como aditivos para suplementar al alimento original.
- Mejoramiento del contenido de principios nutritivos mediante fermentación. La antigua práctica de dar papilla a los cerdos era un proceso de fermentación continua.
En la actualidad se utilizan técnicas más sofisticadas y mejor controladas de fermentación, entre ellas las siguientes:
- PROTEINAS Y AMINOACIDOS: Las levaduras que son un producto de fermentación, presentarían las características mas favorable como importante fuentes de proteínas, en comparación con todos los demás microorganismo. Además de su valor proteico, la levadura depara otros beneficios importantes desde el punto de vista nutricional, en particular por su contenido de vitaminas del complejo B.Muchas veces es ventajoso suplementar las raciones para el ganado con determinados aminoácidos y con proteínas intactas. Así, es de notar que en la actualidad se realizan fermentaciones en escala comercial para producir lisina y ácido glutámico.
- VITAMINAS: Cierto suplementos vitamínicos se obtienen mediante fermentación. Se desarrollan procesos para sintetizar caroteno y vitamina A, Riboflavina y vitamina B12. Además, una multitud de microorganismos elaboran vitaminas del complejo B.
- ENZIMAS: Existen procesos microbiológicos para producir diversas enzimas y la idea de mejorar la eficiencia digestiva de los animales agregando enzimas apropiadas a la dieta es apasionante, pero el aparato digestivo de los animales producen suficiente enzimas para obtener la digestión máxima de almidones, grasas y proteínas.
En lo mencionado anteriormente, se identifican algunas contribuciones que los procesos de fermentación a echo a la alimentación de los animales, pero mas allá de esta realizaciones existe un ámbito que a ejercido un gran impacto : el empleo de procesos de fermentación para convertir el alimento para el ganado subproductos y materiales de desechos y al mismo tiempo, reducir la contaminación del ambiente humano.
Se da en originarios vegetales
PUTREFACCION
Acción y efecto de pudriese. Se da en animales
Hemos visto que existe un cierto número de factores que determinan si una reacción se producirá o no, si será lenta o rápida, o si absorberá o liberará calor. Hay sin embargo otros factores que determinan la velocidad de la reacción; éstos serán los que consideremos a continuación.
Temperatura:
Una elevación de la temperatura aumentará, lógicamente, la energía cinética de las moléculas reaccionantes, con lo que habrá un mayor número de moléculas con una energía igual o superior a la de activación. Esto se describe normalmente mediante una regla según la cual cada aumento en 10° C de temperatura hace que se duplique la velocidad de la reacción. Sin embargo, esto no quiere decir que la energía cinética de las moléculas se haya hecho el doble. Por supuesto, cuando se disminuye la temperatura ocurre lo inverso.
El aumento de la concentración de uno de los reactantes quiere decir que habrá más moléculas presentes y que de esta forma aumentará el número de colisiones. Por consiguiente también se elevará el número de interacciones favorables por unidad de tiempo.
Otra manera de enfocar el problema es considerando que aunque permanece igual la proporción de moléculas que tienen la energía de activación requerida, por existir más moléculas presentes al aumentar la concentración, hay un mayor número de ellas capaces de reaccionar.
Catálisis:
Es bien sabido que ciertos compuestos (entre los que se incluyen las proteínas) pueden incrementar la velocidad de las reacciones. Estos se conocen generalmente con el nombre de catalizadores, y en el caso de las proteínas se llaman enzimas. (Los compuestos que hacen disminuir las velocidades de reacción se llaman inhibidores). ¿Cómo pueden los catalizadores aumentar la velocidad de una reacción? Lógicamente, han de ser capaces de alguna manera de reducir la energía de activación a un nivel inferior al de la reacción no catalizada. Esto lo consiguen incrementando el número de colisiones favorables entre las moléculas reaccionantes, es decir favorecen la geometría de colisión de forma que sea mayor el número de choques efectivos. Ello se traduce en una mayor facilidad de reacción con una menor energía de activación. Ambas reacciones, catalizadas o no, proceden al mismo tiempo.
Hasta hace cierto tiempo se creyó que el catalizador no intervenía en la reacción. Ahora se sabe que juega un papel importante y que en algunos casos resulta químicamente alterado en la reacción, aunque no obstante se regenera antes de que la reacción se haya completado. En la mayoría de los casos no se conoce el mecanismo de acción. Sin embargo, hay reacciones como la de descomposición del ácido fórmico en agua y mon6xido de carbono que están catalizadas por un ácido y que han sido estudiadas con cierto detalle. La reacción estequiométrica es:
El ácido fórmico se descompondrá muy lentamente por sí mismo, pero si se añade ácido sulfúrico la solución burbujea violentamente gracias al gas desalojado. La reacci6n transcurre en tres etapas. Primeramente se dona un protón desde el ácido a la molécula del ácido fórmico dejando, en el caso del sulfúrico, un ión sulfato de hidrógeno:
El ácido fórmico protonado es inestable y se rompe para formar agua y una molécula de HCO.
La molécula intermedia HCO es inestable y pierde un protón para formar monóxido de carbono. El protón es a continuación devuelto a la molécula de sulfato de hidrógeno para originar el catalizador ácido sulfúrico original.
H+ + HSO4 - H2SO4
Nótese que el catalizador sufrió un cambio químico al comienzo de la reacción. Donó un protón al ácido fórmico, aunque éste fue devuelto de nuevo al ión sulfato hidrógeno al final de la reacción.
Cada una de las etapas de la reacción tendrán su propia energía de activación, pero ninguna será superior a la energía de activaci6n de la reacción no catalizada. En el caso de las enzimas quimotripsina, lisozima (enzima presente en las lágrimas, clara de huevo, y producida por algunos virus) y papaina, se sabe algo de su mecanismo de acción, gracias a investigaciones recientes llevadas a cabo por bioquímicos y cristaló grafos. Basándose en la actividad de las enzimas se pueden emplear test sensibles para estudiar tejidos dañados, por ejemplo para determinar la presencia de sangre en laboratorios médicos forenses.
Catalizadores:
Un catalizador hace cambiar el mecanismo de una reacción química. En presencia de un catalizador la reacción avanza a través de etapas sucesivas más rápidas y la constante de velocidad adquiere un valor más alto. Si examinamos la ecuación de Arrhenius llegaremos a la conclusión que la presencia de un catalizador tiene que traer como resultado una reducción en la energía de activación porque de otra manera no podría explicarse como puede aumentar el valor de la constante de velocidad en comparación con la de la reacción no catalizada ya que en la ecuación de Arrhenius a temperatura constante A, R y T son constantes, de modo que la única forma de hacer que K aumente es que disminuya Ea. Entonces, desde el punto de vista de la ecuación de Arrhenius el efecto que produce un catalizador consiste en reducir la energía de activación a la vez que aumenta tanto la fracción activada de moléculas como la velocidad de la reacción.
Aunque los catalizadores afectan a la velocidad de una reacción no tienen influencia alguna sobre la posición de equilibrio de la reacción. Esto es explicable si tenemos en cuenta que los catalizadores ejercen su acción sobre ambas reacciones, la directa y la inversa. Así, la velocidad de la reacción en su conjunto estará aumentada sin que se afecte la posición del equilibrio.
De acuerdo con el principio general un aumento de la temperatura modificará la posición de equilibrio de tal manera que el efecto que produzca ese aumento será contrarrestado por el sistema.
CATALISIS ENZIMATICA
La Cinética Química ha sido aplicada con gran éxito al desarrollo de rápidos y económicos métodos de producción de muchos materiales. Pero en años recientes los investigadores en Cinética Química se han ocupado con creciente interés en el estudio de las reacciones catalizadas por enzimas que ocurren en las células vivas; éste es uno de los campos más fascinantes de la investigación química moderna. Las enzimas son polipéptidos gigantes cuyo peso molecular llega 20.000 o más. Cada fragmento peptídico lleva consigo un sustituyente orgánico o grupo R. Cuando la enzima se pliega para formar su estructura terciaria, los grupos polares R quedan sobresaliendo como puntas dentro del medio acuoso de la célula. Se cree que el efecto catalítico de las enzimas se debe a la manera como se hallan dispuestos tales grupos R sobre una pequeña zona de la superficie de la enzima plegada. El sustrato, o sea la molécula pequeña sobre la cual actúa la enzima, se adhiere a la superficie de la enzima por medio de enlaces de hidrógeno que lo ligan a los grupos R.
La diferencia entre catalizadores y enzimas es la siguiente:
Catalizador: Es un metal o elemento que actúa como acelerador de una reacción química sin modificarse en el transcurso de la misma. Son cuerpos que por su presencia hacen variar la velocidad de una reacción. Mientras que las Enzimas son proteínas que actúan como catalizadores.
ENZIMAS
Entre los diversos tipos de proteínas, las enzimas son las que cumplen una función más especifica : modifican la velocidad de las reacciones que se producen en un ser vivo, en la gran mayoría de los casos, acelerándolas. De esta manera estamos definiendo las enzimas como proteínas que actúan como catalizadores.
Las enzimas facilitan el curso de las reacciones disminuyendo la energía de activación de modo tal que se pueden producir simultáneamente y en un tiempo brevísimo la gran cantidad de reacciones que posibilitan la vida.
Al cumplir su función, las enzimas no son alteradas por las reacciones que promueven.
La especificidad de una enzima le permite distinguir con gran selectividad entre diferentes sustancias y aún entre isómeros ópticos.
Algunas enzimas son proteínas simples constituidas solo por aminoácidos. Las hidrolazas, en general son proteínas simples. Muchas están formadas por asociación de varias unidades o cadenas polipeptídicas.
Hay enzimas que solo pueden realizar su función catalítica en asociación con otra molécula no proteicas, de tamaño relativamente pequeño, a la cual se la denomina coenzima. La coenzima puede estar firmemente unida a la enzima por uniones covalentes u otro tipo de enlace fuerte, formando un complejo que no se separa fácilmente.
Catalizador : cuerpo que puede producir aceleración o retardo de una reacción química por presencia de una sustancia que permanece aparentemente intacta sin destruirse ni inactivarse en el proceso.
Algunas reacciones se aceleran bajo la influencia ejercida por algunas sustancias que al término del proceso resultan inalteradas. Estas sustancias se denominan catalizadores y el efecto que producen es la catálisis.
Cuando actúan como catalizador negativo disminuyendo la velocidad del proceso, reciben el nombre de inhibidores.
- No se altera la composición de los catalizadores en las reacciones químicas en que intervienen.
- Pequeñas cantidades de catalizadores bastan para acelerar el proceso de grandes cantidades de sustancias reaccionantes.
- Los catalizadores solo pueden modificar, disminuir o aumentar la velocidad de reacción, pero son incapaces de provocar una reacción.
- Los catalizadores son específicos de la reacción de que se trate.
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