Características Clave de las Reacciones Metabólicas: Energía, Redox y Enzimas

Características Comunes de las Reacciones Metabólicas

Las reacciones metabólicas comparten una serie de características fundamentales que permiten la vida a nivel celular. A continuación, se detallan estas características:

1. Acoplamiento Energético a través del ATP

Las reacciones metabólicas están acopladas energéticamente a través del ATP (adenosín trifosfato). Las reacciones catabólicas liberan energía (exergónicas), mientras que las anabólicas requieren energía (endergónicas). Esta energía se transfiere entre unas reacciones y otras dentro de la célula, empaquetada en los enlaces químicos del ATP. La energía se mantiene transitoriamente contenida en sus enlaces fosfato, para volver a liberarse en la hidrólisis de los mismos al pasar el ATP a ADP + P.

El ATP se puede sintetizar de 3 formas diferentes:

1. Fosforilación a nivel de sustrato: Se produce a partir de ADP + P, al unirse el fosfato transferido desde otra molécula orgánica a la que estaba unido.
2. Fosforilación oxidativa: La energía procede de la liberada en una compleja cadena de reacciones de óxido-reducción, que tienen lugar en presencia de enzimas ATP sintetasas en la membrana interna de las mitocondrias.
3. Fotofosforilación: La energía para la fosforilación procede también de reacciones de óxido-reducción, pero éstas están provocadas por el aporte de la energía lumínica en las membranas de los tilacoides de los cloroplastos, por lo que la energía procede de la luz.

2. Reacciones de Óxido-Reducción (Redox)

Las reacciones metabólicas son reacciones de óxido-reducción. El catabolismo es un proceso de oxidación (la sustancia XY reducida se oxida), mientras que el anabolismo es un proceso de reducción (las sustancias X e Y oxidadas se reducen).

1. El concepto químico de óxido-reducción se basa en la transferencia de electrones entre una molécula que se oxida (si pierde electrones) y otra que al mismo tiempo se reduce al tomar dichos electrones. La oxidación libera energía al pasar de un nivel energético superior a uno inferior y puede aprovecharse para formar ATP.
2. En muchas reacciones bioquímicas, los electrones van ligados a protones en forma de hidrógeno. Una sustancia se oxida al perder hidrógeno. El catabolismo es un proceso de deshidrogenación y el anabolismo lo es de hidrogenación.

3. Secuencia Enlazada y Catálisis Enzimática

Las reacciones metabólicas tienen una secuencia encadenada y están catalizadas por enzimas. Transcurren de forma que el producto final de una sirve como producto inicial de la siguiente, como los eslabones de una cadena (ruta metabólica).

El mantenimiento de estas reacciones encadenadas se asegura por la presencia de enzimas específicas. Las sustancias intermediarias de estas reacciones se llaman metabolitos. Hay importantes rutas cíclicas.

El que una reacción esté catalizada por una enzima específica es de gran importancia, porque es lo que permite que se puedan realizar a las temperaturas ordinarias y a las velocidades adecuadas, y pueden autorregularse por los mecanismos de control de la actividad enzimática conocidos, como la inhibición por el producto de la reacción, o retroalimentación.

4. Compartimentación Celular

Las reacciones metabólicas están compartimentadas. Distintas rutas metabólicas están separadas en compartimentos celulares diferentes, como consecuencia de la situación que ocupan las enzimas que las catalizan, lo que evita muchas interferencias entre ellas y hace posible que se desarrollen al mismo tiempo. Así también se facilita el control.