¿Cómo obtienen energía las células animales y vegetales?

La célula animal obtiene energía del alimento, que ingiere y digiere, y lo usa en la respiración con O2. La célula vegetal obtiene energía de la luz mediante la fotosíntesis, que produce glucosa.

¿Qué hace una enzima en una reacción?

Acelera la reacción porque reduce la energía de activación necesaria. No modifica el nivel de energía de los reactivos ni de los productos, y es específica para una reacción determinada.

¿Qué factores afectan a la actividad enzimática?

La temperatura y el pH. Cada enzima tiene una temperatura y un pH óptimos, y las temperaturas elevadas la desnaturalizan, alterando su conformación y su función.

Células Animales y Vegetales: Metabolismo, Enzimas y Funcionamiento

Resumen

Este apunte compara la célula animal y la célula vegetal según cómo obtienen energía y qué entra y sale de cada una. Explica las reacciones catabólicas y anabólicas, con la respiración y la fotosíntesis como ejemplos. También describe las enzimas: cómo reducen la energía de activación, qué son el sitio activo y el modelo llave-cerradura, y cómo las afectan la temperatura y el pH.

Puntos clave

La célula vegetal obtiene energía de la luz mediante la fotosíntesis; la célula animal la obtiene del alimento, tras la digestión.
La célula animal ingresa O2 y alimento y egresa CO2 y desechos; la célula vegetal ingresa CO2, O2, luz, sales y minerales.
Las reacciones catabólicas liberan energía (exergónicas) y las anabólicas la consumen (endergónicas).
La respiración celular es catabólica y la fotosíntesis es anabólica.
Las enzimas son catalizadores biológicos: aceleran las reacciones, actúan en pequeñas cantidades y son específicas de una reacción.
Las enzimas reducen la energía de activación, pero no cambian la energía de reactivos ni de productos.
La temperatura óptima favorece la actividad enzimática: las temperaturas elevadas desnaturalizan la enzima, y cada enzima tiene un pH óptimo.

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Diferencias Clave entre Células Animales y Vegetales: Obtención de Energía y Procesos

Célula Animal

Ingresa O₂ para la respiración celular (después de la ingestión y digestión del alimento). Este proceso produce energía y libera CO₂. Los desechos de la digestión también son eliminados.

Célula Vegetal

Absorbe luz para realizar la fotosíntesis. Ingresa CO₂, H₂O, sales y minerales para la fotosíntesis, y libera O₂. Se forma glucosa, la cual, junto con el O₂, participa en la respiración celular (liberando energía) y liberando CO₂.

Fuentes de Energía

Célula vegetal: Luz.
Célula animal: Alimento.

Obtención de Glucosa

Célula vegetal: Fotosíntesis.
Célula animal: Digestión.

Entradas y Salidas en las Células

Célula animal:
- Ingresa: O₂ y alimento.
- Egresa: CO₂ y desechos.
Célula vegetal:
- Ingresa: CO₂, O₂, luz, sales y minerales.
- Egresa: CO₂ y O₂.

Reacciones Metabólicas

Existen dos tipos principales de reacciones metabólicas:

Catabólicas

Son exergónicas (liberan energía). Implican la degradación y ruptura de moléculas. Ejemplo: respiración celular.

Anabólicas

Son endergónicas (requieren energía). Implican la síntesis y construcción de moléculas. Ejemplo: fotosíntesis.

Energía en la Respiración y Fotosíntesis

Durante la respiración, se libera la energía contenida en la glucosa (proceso exergónico). Esto ocurre porque los productos de la reacción tienen menos energía química que los reactivos. Parte de la energía liberada se disipa como calor, y el resto puede usarse para fabricar sustancias complejas a partir de sustancias simples.

La fotosíntesis es un proceso anabólico. La célula construye hidratos de carbono uniendo moléculas sencillas. La síntesis requiere un aporte de energía para la formación de uniones químicas (proceso endergónico).

Ejemplo de proceso de crecimiento relacionado: Adolescencia.

Enzimas: Catalizadores Biológicos

Las enzimas son catalizadores (aceleran las reacciones del cuerpo). Todas las enzimas son proteínas. Actúan en pequeñas cantidades, son muy efectivas y son específicas para una reacción determinada.

Ejemplo:

2H₂O₂ (agua oxigenada) Catalasa→ 2H₂O + O₂

Estructura de las Proteínas

Las proteínas pueden tener estructuras primarias, secundarias, terciarias y cuaternarias, las cuales determinan su función.

Mecanismo de Acción de las Enzimas

Las enzimas reducen la energía de activación necesaria para desencadenar las reacciones, acelerándolas.

(Esquema simplificado)

Energía de activación sin enzima.
Energía de activación con enzima.
Energía total liberada en la reacción.

Las enzimas no modifican el nivel de energía de los reactivos (sustratos) ni de los productos. En presencia de la enzima, la energía de activación es menor.

Actividad Enzimática y Concentración de Sustrato

Con alta concentración de sustratos, hay saturación. La actividad enzimática es máxima y la velocidad no cambia.
Al aumentar la concentración de sustrato, aumenta la actividad enzimática y la velocidad de reacción.
Con baja concentración de sustrato, hay poca actividad enzimática.

Sitio Activo y Modelo Llave-Cerradura

El sitio activo de una enzima es la región que interactúa con el sustrato y donde tiene lugar la reacción. Si cambia la conformación del sitio activo, cambia la reacción.

El modelo llave-cerradura explica la especificidad de las enzimas: reaccionan con un sustrato específico.

Factores que Afectan la Actividad Enzimática

Temperatura: Existe una temperatura óptima. Temperaturas elevadas desnaturalizan las enzimas (alteran su conformación y función). La disminución de la temperatura puede disminuir o interrumpir la actividad enzimática.
pH (grado de acidez o alcalinidad): Cada enzima tiene un pH óptimo.

Cofactores y Coenzimas

Los cofactores son componentes no proteicos que se asocian a las coenzimas para ayudar a la actividad enzimática.