Bioenergética Celular: ATP, Enzimas y Nutrición
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Almacenamiento de Energía en el ATP y Otras Moléculas
Las células poseen mecanismos para transformar y almacenar energía, así como para sintetizar las moléculas necesarias para su replicación. Todas las células utilizan la molécula de ATP como fuente de energía química, debido a sus dos enlaces fosfato ricos en energía. Mediante hidrólisis, el ATP se convierte en ADP, ácido fosfórico y energía química, que las células utilizan para realizar trabajo.
Enzimas: Catalizadores Biológicos
Las enzimas son generalmente proteínas que catalizan reacciones bioquímicas específicas al unirse al sustrato, la molécula que se va a transformar. Existen también enzimas de naturaleza ribonucleoproteica llamadas ribozimas. La región de la enzima donde se une el sustrato es el centro activo.
Características de las Enzimas
- Disminuyen la energía de activación, acelerando las reacciones bioquímicas.
- No cambian el signo ni la magnitud de la variación de la energía libre.
- No modifican el equilibrio de una reacción, solo aceleran su consecución.
- Al finalizar la reacción, quedan libres e inalteradas.
Centro Activo
El centro activo es la zona de la enzima donde se une al sustrato, presentando una forma espacial característica que permite su reconocimiento y unión. Está compuesto por aminoácidos que interaccionan con el sustrato, creando las condiciones necesarias para la catálisis.
Energía de Activación
La energía de activación es la barrera energética que las moléculas de sustrato deben superar para transformarse en producto. Los catalizadores aceleran las reacciones químicas al disminuir la energía de activación, combinándose con el sustrato para formar un complejo enzima-sustrato (E-S) con menor energía que la reacción no catalizada.
Cofactores
Los cofactores son sustancias no proteicas necesarias para la actividad enzimática.
Tipos de Cofactores
- Cationes metálicos
- Moléculas orgánicas
Una enzima completa, funcionalmente activa, se denomina holoenzima y está compuesta por una parte proteica (apoenzima) y un cofactor.
Reacción Enzimática
Una reacción bioquímica catalizada por una enzima transcurre mediante la unión del sustrato a la enzima, formando el complejo enzima-sustrato:
E + S ⇄ E-S → E + P
Especificidad Enzimática
La especificidad es una característica crucial de las enzimas, refiriéndose a su capacidad para catalizar reacciones específicas. Esta propiedad se debe a la conformación tridimensional del centro activo, que es complementaria a la molécula de sustrato.
Inhibición Enzimática
La inhibición enzimática puede ser:
I. Reversible
El inhibidor se une temporalmente a la enzima.
- Competitiva: El sustrato y el inhibidor compiten por el centro activo.
- No competitiva: El inhibidor se une a un sitio diferente al centro activo, afectando la conformación de la enzima.
II. Irreversible
El inhibidor se une de forma permanente a la enzima, suprimiendo su actividad.
Nutrición Celular
La nutrición celular implica la toma de materia y energía del exterior por la célula, transformándolas para fabricar nuevos materiales celulares y obtener energía para realizar diversas funciones.
Tipos de Nutrición
Autótrofos
Obtienen el carbono para sus moléculas a partir del CO2.
Heterótrofos
Obtienen el carbono necesario de otras moléculas orgánicas.
La fuente de energía para sintetizar...