Una reacción enzimática es una reacción química o bioquímica catalizada por una enzima . En organismos bacterianos, fúngicos, animales y vegetales, los procesos enzimáticos son mecanismos catalíticos esenciales en muchos procesos bioquímicos esenciales o vitales (por ejemplo, en animales: hidrólisis casi instantánea del neurotransmisor acetilcolina por la enzima acetilcolinesterasa . La biología cuántica ha demostrado recientemente que la eficiencia y rapidez de los procesos enzimáticos (como en los casos de olfato y magnetodetección ) se explica en parte por el uso de efectos cuánticos ( efecto túnel en este caso) por parte de Alive .
Una reacción enzimática tiene lugar en dos etapas:
Primero se asumió que la unión del sustrato (s) era más o menos específica dependiendo de la enzima; el reconocimiento entre sustrato y enzima se realiza simplemente de acuerdo con la conformación y la composición química del sustrato. Pauling acuñó la expresión "teoría del estado de transición mejorado" , la palabra "mejorado" para describir la naturaleza preferencial del enlace entre la enzima y el sustrato, un enlace que sólo con dificultad puede ser imitado o sustituido.
Sin embargo, esta explicación choca con la notable eficiencia (muy alta velocidad) de la transición enzimática (experimentalmente la velocidad de reacción de las moléculas en solución en un ambiente enzimático era hasta 1025 veces mayor que si las moléculas reaccionaran según los mecanismos convencionales reconocidos en la química, la mecánica clásica o cualquier teoría clásica de estados de transición, y algunas enzimas están activas a temperatura ambiente o bajas, asombroso desde el punto de vista de la física clásica.
Ya en 1966, DeVault & Chance descubrieron que se produce un efecto túnel en las enzimas.
En Chromatium vinsosum , una cianobacteria (bacteria fotosintética), la oxidación inducida por la acción de la luz sobre el citocromo inicia la transferencia de electrones del citocromo (donante) a la bacterioclorofila conocida como BChl (aceptor). Esta transferencia se explicaría fácilmente si las moléculas "donante" y "aceptora" estuvieran muy próximas (en el área de las fuerzas de Van der Waals ), pero en realidad, en el modelo de la química clásica, la transferencia de electrones del citocromo en el BChl se previene mediante una barrera aislante. Sin embargo, se sabe que la oxidación a altas temperaturas depende de la temperatura; las velocidades son más rápidas a temperaturas más altas, lo que se explica por el hecho de que hay una barrera de activación que superar, sin embargo, en el caso de las enzimas, a bajas temperaturas (4–100 K) la temperatura ya no juega ningún papel y la reacción procede sin la energía cinética "necesaria" para superar la barrera de activación de TST.
Luego mostramos mediante pistas y luego pruebas de que esto solo se puede hacer a través de un túnel cuántico . En la década de 1970 , podemos observar notablemente los isótopos de hidrógeno para confirmar que los túneles cuánticos funcionan en reacciones enzimáticas.
En el caso de las cianobacterias mencionadas anteriormente, este " túnel cuántico " permite que las bacterias activen y mejoren una velocidad de reacción catalítica al menor costo de energía y muy rápidamente. La luz que golpea el citocromo activa un túnel de electrones. En 1986 , se observó un fenómeno similar en Rhodopseudomonas sphaeroides . Entonces se harán observaciones similares en reacciones enzimáticas de mamíferos.
La actividad enzimática expresa la cantidad de sustrato catalizado por unidad de tiempo gracias a un cuanto definido de enzima.
La unidad de actividad enzimática U expresada en µmol / min o en kat (mol / s).
Existen unidades no estándar, de hecho no es posible definir un mol de almidón o de glicosaminoglicano , por ejemplo se usa mg / min.