Metabolismo: Reacciones Químicas, Enzimas y Procesos Energéticos Celulares

Metabolismo: Reacciones Químicas y Procesos Energéticos

Reacciones químicas: Cuando algunas sustancias se ponen en contacto, bajo determinadas condiciones, interactúan dando lugar a otras nuevas. Cuando se produce una reacción química, se rompen los enlaces existentes entre los átomos de las moléculas y se forman uniones nuevas que dan origen a otras moléculas. Es importante destacar que el número de átomos presentes antes y después de la reacción se conserva, es decir, hay conservación de la materia. Las reacciones químicas van acompañadas de un cambio de energía. La energía química es la energía potencial que está almacenada en las uniones de los átomos de las moléculas.

Reacciones y Energía de Activación

Para que ocurra una reacción entre dos moléculas, estas deben poseer la energía mínima necesaria. A medida que las moléculas se aproximan, sus nubes de electrones se repelen; esto requiere de la energía de activación. Si hay enzimas (catalizador biológico), se necesita menos energía para activarse. Las enzimas actúan acelerando la velocidad de la reacción o haciendo posible una determinada reacción.

Mecanismo de Acción Enzimático

Para realizar su acción (mecanismo de acción enzimático), una enzima realiza los siguientes pasos:

1. La enzima reconoce el sustrato y se unen por absorción.
2. Esta combinación origina un complejo llamado enzima-sustrato.
3. El sustrato y, la coenzima si fuera necesaria, se unen al centro activo de la enzima. En el centro activo, se encuentran restos terminales de aminoácidos que establecen interacciones químicas con el sustrato. Estas interacciones son las responsables de la transformación, ya que producen reordenamientos de los electrones, que debilitan ciertos enlaces y favorecen la formación de otros, desencadenando la transformación bioquímica.
4. Por último, los productos de la reacción se separan del centro activo. La unión enzima-sustrato se descompone para liberar los productos de una reacción y la enzima es capaz de unirse a otra molécula del mismo sustrato para realizar, nuevamente, la acción (catálisis).

Factores que Afectan el Mecanismo Enzimático

• Efecto pH: Las enzimas actúan dentro de límites estrechos de pH.
• Temperatura: La velocidad de las reacciones enzimáticas aumenta con la temperatura. A bajas temperaturas, las reacciones disminuyen mucho o se detienen porque decrece la cinética molecular. La temperatura corporal es 37ºC aproximadamente.
• Concentración de sustrato: La velocidad de la reacción o catálisis varía de acuerdo a la concentración (a mayor concentración, más rápido).
• Inhibidores: Son moléculas que se unen a la enzima impidiendo que ésta pueda unirse al sustrato, es decir, cuando este está en el centro activo, la enzima en vez de unirse al sustrato se une a los inhibidores. Se pueden distinguir en dos grupos: los irreversibles, como los venenos; y los reversibles, como la inhibición competitiva, no competitiva y acompetitiva.

Reacciones Exergónicas y Endergónicas

Reacciones exergónicas/ de degradación (catabolismo)

Se degradan y rompen los enlaces, lo cual libera la energía que mantenía unidos a sus componentes. La molécula de ATP (adenosín trifosfato) atrapa esa energía y la tiene guardada hasta que se necesite en las reacciones exergónicas.

Reacciones endergónicas/ de síntesis (anabolismo)

Requieren energía ya que se construyen moléculas complejas a partir de moléculas simples. Proveen a la célula los materiales necesarios para el crecimiento, la reparación y la multiplicación. La energía queda almacenada en los enlaces de las células y es utilizada por la célula en caso de que lo necesite.

Metabolismo Celular

Es el resultado de las reacciones endergónicas y exergónicas que dan un continuo intercambio y transformación de materia y energía entre el ser vivo y el medio.