Enzimas y Metabolismo: Reacciones Químicas y ATP

Enzimas y Metabolismo

Reacciones Químicas

Las reacciones químicas constan de dos partes: reactivos y productos. Para que los reactivos puedan reaccionar, deben sufrir un cambio energético que los convertirá en productos. Esa energía necesaria para la transformación se denomina energía de activación.

Las reacciones químicas se dividen en:

• Reacciones endotérmicas: Son aquellas que absorben calor del medio.
• Reacciones exotérmicas: Son reacciones que liberan calor al medio.

El calor es energía; por lo tanto, en las reacciones endotérmicas, los productos tienen más energía que los reactivos y la almacenan, mientras que en las reacciones exotérmicas, los productos tienen menos energía que los reactivos, por lo que la liberan. Cuando los enlaces de una molécula se rompen, se libera energía, y a estas reacciones se las llama catabólicas. Las reacciones que absorben energía lo hacen para establecer enlaces al sintetizar compuestos nuevos; estas son anabólicas.

Enzimas

Las enzimas son proteínas catalizadoras de reacciones químicas. Facilitan y disminuyen la energía de activación. Esta capacidad es crucial para el mantenimiento de la vida normal debido a la complejidad de las moléculas orgánicas que posee el organismo. Sin la presencia de enzimas, la degradación sería muy lenta, lo que podría tener consecuencias negativas para el organismo.

Características de las Enzimas

1. Son específicas para las reacciones que catalizan.
2. Son proteínas.
3. Son biológicas.

Modo de Acción

Forman una estructura globular compleja. Tienen un centro activo, en el cual se aloja la sustancia que será modificada, llamada sustrato. Si la reacción es anabólica, habrá dos sustratos. Si la reacción es catabólica, habrá un solo sustrato. Aunque las enzimas participan en la reacción, no son alteradas.

Factores que Afectan la Actividad Enzimática

• Temperatura: Como toda proteína, la enzima se ve afectada por las temperaturas muy altas, ya que su estructura globular se rompe y pierde funcionalidad (se desnaturaliza). El calor implica movimiento, por lo que por debajo de cierta temperatura, las enzimas comienzan a perder movilidad y la velocidad de reacción disminuye.
• Concentración del sustrato: Si la concentración del sustrato es muy alta en comparación con la de la enzima, la velocidad de reacción no será óptima. Por el contrario, si la concentración del sustrato es muy baja, tampoco se podrá alcanzar una velocidad alta, pues no hay suficiente sustrato para catalizar.
• Concentración de la enzima: Si la concentración de enzima es muy baja, no se podrá alcanzar una velocidad de reacción adecuada.
• Tamaño del sustrato: Si el sustrato no está bien disgregado, la enzima tardará mucho más en catalizar la reacción que si se encuentra en un tamaño adecuado y encaja fácilmente en el centro activo.

Tipos de Enzimas

• Enzimas moduladas: Se encuentran inactivas y solo se activan en presencia de otra enzima, por ejemplo, el tripsinógeno.
• Enzimas/coenzimas: Realizan la misma función y se hallan en varios puntos del metabolismo, por ejemplo, la glucoquinasa.

Especificidad de las Enzimas

• Estereoespecificidad: Cuando un sustrato tiene varias formas, la enzima reconoce solo una.
• De sustrato: Acepta un solo tipo de sustrato.
• De grupo: Reconoce un grupo químico específico.

Hipótesis de la Llave-Cerradura y del Cambio de Conformidad

• Llave-cerradura: El sustrato encaja perfectamente en la enzima, y esta no cambia su forma.
• Cambio de conformidad: La enzima sufre un cambio en su forma para permitir la entrada del sustrato.

Presencia de Moduladores o Inhibidores

Hay ciertas sustancias, compuestos o iones que inhiben la actividad enzimática hasta detenerla.

Enzimas Reguladoras del Metabolismo

En las vías metabólicas, encontramos enzimas que regulan ciertos pasos cruciales, en los cuales las reacciones subsecuentes se verán favorecidas o reprimidas, dependiendo de las necesidades del cuerpo.

Metabolismo y ATP

El metabolismo mantiene un equilibrio entre reacciones catabólicas y anabólicas para obtener la máxima energía posible de un compuesto. Esta energía se almacena en una molécula a través de una reacción endergónica, donde una molécula de ADP se une con un tercer fosfato para formar un enlace de alta energía, obteniendo así la molécula de ATP.

Estructura del ATP

Los enlaces se mantienen hasta que la célula necesita energía. Entonces, la molécula sufre una reacción catabólica y libera la energía contenida: ATP → ADP + P + E (reacciones catabólicas: se rompen enlaces).

Almacenamiento de ATP

Las reservas de ATP en el organismo no exceden a unos pocos segundos de consumo. El ATP se produce de forma continua, pero cualquier proceso que bloquee su producción provoca la muerte rápida.

La Ribosa y el Metabolismo

La ribosa es un tipo de azúcar. El metabolismo se basa en el acoplamiento de reacciones anabólicas y catabólicas para obtener energía de manera óptima con la finalidad de mantener el equilibrio del organismo. La energía producida se guarda en una molécula a través de una reacción endergónica.

Diferencias entre Reacciones Endotérmicas y Exotérmicas

• Endotérmicas: Requieren energía, sus reactivos son moléculas simples, sus productos son moléculas complejas y no son espontáneas.
• Exotérmicas: Liberan energía, sus reactivos son moléculas complejas, sus productos son moléculas simples y son espontáneas.