Estudio teórico de los mecanismos moleculares de las reacciones químicas catalizadas por la enzima Rubisco.

Abstract

La enzima Rubisco es uno de los sitemas biológicos más importantes. Por un lado controla la fotosíntesis y por otro cataliza la reacción que inicia el proceso de la fotorrespiración. Este comportamiento dual y aparentemente contradictorio de la enzima la ha hecho objeto de numerosos estudios. En la Tesis que se presenta hemos aplicado las técnicas propias de la Química Teórica para estudiar su comportamiento. En primer lugar, nuestros resultados indican que la razón para el comportamiento bifuncional de la enzima radica en la geometría tensionada que tiene el sustrato en el interior del centro activo, que hace que tanto el estado electrónico triplete como el singlete se encuentren accesibles y participen en los procesos químicos. En segundo lugar, hemos proporcionado una explicación al fenómeno de autoinactivación de la enzima observado experimentalmente. En tercer lugar, hemos obtenido las estructuras de transición correspondientes a las reacciones de enolización, carboxilación y oxigenación catalizadas por la enzima, caracterizando su acción catalítica y obtieniendo claves para interpretar su comportamiento: el sustrato se encuentra preparado para experimentar adición de CO2 o de O2, y el hecho de que ocurra una u otra reacción sólo depende de la molécula de gas que alcance el centro activo. De esto se desprende que el proceso de oxigenación es inevitable, una vez enolizado el sustrato, y está indisolublemente ligado al de carboxilación.