Metabolismoa eta Entzimak: Funtsezko Prozesuak Izaki Bizidunetan

Metabolismoa: Definizioa eta Funtzioak

Metabolismoa izaki bizidunek ingurunetik materia eta energia hartzeko, hazteko, materia ordezkatzeko eta materia sortzeko egiten dituzten prozesu kimikoen multzoa da. Prozesu hauek entzimek katalizatzen dituzte.

Nutrizio Mota Nagusiak

• Autotrofoa: Materia ez-organikoa materia organiko bihurtzen dute eguzki-energia erabiliz.
• Heterotrofoa: Beste izaki bizidunek sortutako materia organikoa erabiltzen dute energia lortzeko.

Metabolismoaren Faseak

• Anabolismoa

  Substantzia sinpleetatik molekula organiko konplexuak sintetizatzen dira entzimen bidez, erredukzioaren bidez. Prozesu honetan energia gastatzen da.

• Katabolismoa

  Molekula organikoak entzimen bidez degradatzen dira, produktu sinpleak eta energia lortuz oxidazioaren bidez.

Erreakzio Metabolikoen Ezaugarriak

Oxidazio/Erredukzio Erreakzioak

Erreakzio metaboliko gehienak oxidazio/erredukzio motakoak dira. Bide katabolikoetan, substratu organikoak oxidatu egiten dira, elektroiak edo H atomoak galduz, molekula txikiagoak lortuz eta energia askatuz. Erreakzio anabolikoetan, berriz, substratu organikoak erreduzitu egiten dira, elektroiak edo H atomoak hartuz eta energia gastatuz. NAD⁺ eta NADP⁺ nukleotidoek elektroiak eta protoiak garraiatzen dituzte prozesu hauetan.

Energia Erreakzio Metabolikoetan

Erreakzio katabolikoetan, substratu organikoak oxidatzean energia lortzen da. Energia hori pixkanaka askatzen da oxidazio biologikoei esker, eta ATP moduan gordetzen da, geroago erabiltzeko. Erreakzio anabolikoek, aldiz, energia behar dute gertatzeko, eta ATParen hidrolisiaren bidez lortzen dute.

ATP: Energia Garraiatzeko Molekula

ATP (Adenosina trifosfatoa) zelulen bitartekari energetikoa da. Erreakzio katabolikoetan sortutako energia hartu eta erreakzio anabolikoetara eramaten du. Zelulan zehar aske mugitzen den molekula da, eta etengabe eratu eta kontsumitzen da. ATP kantitatea mugatua da, energia transferentziarako molekula baita, ez erreserbarako.

Erreakzio Metaboliko Akoplatuak

Erreakzio anabolikoak erreakzio katabolikoekin akoplatuta daude, azken hauetatik lortzen baitute behar duten energia. Entzimek, bereziki kinasak, funtsezkoak dira erreakzioak akoplaturik egon daitezen, fosfato taldeak molekula batetik bestera eramaten baitituzte.

Entzimek Katalizatutako Erreakzioak

Zelulen barruko ezaugarriak ez dira egokiak erreakzio kimikoak berez gertatzeko, eta zelulen metabolismoa oso konplexua denez, etengabe kontrolatu behar da. Entzimek erreakzio kimikoak errazten dituzte, metabolismoa zehaztasun handiz kontrolatzea ahalbidetuz.

Entzimak: Funtzioa eta Ezaugarriak

Entzimak proteinarik ugarienak eta espezializatuenak dira, eta katalizatzaile gisa jarduten dute. Entzima bakoitzak erreakzio jakin bat katalizatzen du.

Entzimen Ekintza Mekanismoa: Katalisi Entzimatikoa

Erreakzio kimiko guztietan, hasierako molekulak eraldatu eta beste batzuk sortzen dira. Askotan, energia eman behar da erreakzioa gertatzeko, energia zinetikoa handituz eta molekulen arteko lotura kimikoak ahulduz. Erreakzioa hasteko behar den energiari aktibazio-energia deritzo.

Entzimek aktibazio-energia txikitzen dute. Erreakzioan parte hartzen duten molekulekin elkartzen dira, erreakzioko molekulak elkarrengana hurbilduz eta lotura berriak eratuz. Katalizatzaileek ez dute aldaketarik jasaten prozesuan zehar, eta berriro erabil daitezke.

Entzimek substratuarekin elkartzen dira, substratua produktu bihurtzen da, produktua askatu egiten da, eta entzima aske geratzen da beste molekula batekin elkartzeko. Entzimek erreakzioak azkartzen dituzte, baina ez dute oreka-egoera aldatzen. Entzimek seriean lan egiten dute, bide entzimatikoak sortuz, non entzima baten produktua hurrengoaren substratu bihurtzen den.

Entzimen Egitura eta Propietateak

Entzimak kate polipeptidiko batez edo gehiagoz osatutako proteina globularrak dira. Kateak tolestuta daude, eta ildoak eratzen dituzte. Ildo horietan substratuak sartzen dira, eta bertan gertatzen da erreakzioa. Ildo horri gune aktiboa deritzo, eta bertan entzimaren aminoazido gutxi batzuk daude. Gune aktiboaren hiru dimentsioko konfigurazioa substratuaren konfigurazioaren osagarria da. Entzimek espezifikotasun handia dute substratuak bereizteko.

Kofaktoreak eta Koentzimak

Zenbait entzimek beste substantzia batzuen beharra dute lan egiteko: kofaktoreak. Kofaktoreak entzimekin aldi baterako elkartzen diren ioi mineralak dira, substantziak molekula batetik bestera pasatzen laguntzen dutenak, edo proteinen egitura mantentzen dutenak. Koentzimak, berriz, entzima bati edo gehiagori laguntzen dioten molekula organikoak dira. Koentzima eta entzima ez-aktiboaren arteko multzoari holoentzima deritzo. Zenbait nukleotido koentzimak dira, hala nola NAD⁺, FAD eta NADP⁺, zeinak elektroi-hartzaile gisa jarduten duten oxidazio/erredukzio erreakzioetan.

Entzimen Lanaren Erregulazioa

Entzimen eta substratuen molekulen kontzentrazioak, eta koentzimen erabilgarritasunak, entzimen lana mugatzen duten faktore nagusiak dira. Substratu gehiegi badago, erreakzioaren abiadura entzimen kontzentrazioarekiko proportzio zuzenean handitzen da. Entzima asko berehala degradatzen dira, eta behar direnean bakarrik sintetizatzen dira, edo entzima ez-aktiboak jariatu eta behar direnean aktibatzen dira.

Erreakzio entzimatikoetan, abiadura bikoiztu egiten da tenperatura handitzean, baina gero bat-batean jaisten da, tenperatura altuegietan entzimak desnaturalizatu egiten direlako. pH-ak ere eragina du entzimen lanean, proteina baten konformazioa aldatu egiten baita pH-a aldatzean. Entzima guztiak ez dira pH berdinean aritzen.

Inhibizioa

Inhibitzaileak entzimek katalizatutako erreakzioen abiadura txikitzen duten substantziak dira. Bi motatako inhibizioa bereiz daiteke:

• Inhibizio Konpetitiboa

  Konposatu batzuk entzimaren gune aktiboan aldi baterako sartzen dira, inhibitzailea eta substratua konpetitzen dute gune aktiboarekin elkartzeko. Inhibizio hau itzulgarria da.

• Inhibizio Ez-Konpetitiboa

  Inhibitzailea ez da substratuaren antzekoa izan behar, eta gune aktibotik kanpo lotzen da. Hau ere itzulgarria da.

• Inhibizio Itzulezina

  Substantzia batzuk entzimaren gune aktiboko talde funtzionalarekin betirako elkartzen direnean, edo proteinak erabat desnaturalizatzen direnean gertatzen da.