Fundamentos del Metabolismo Celular: Procesos de Catabolismo, Anabolismo y Acción Enzimática

Introducción al Metabolismo Celular

El metabolismo comprende el conjunto de reacciones químicas que ocurren en la célula. Estas se dividen principalmente en dos procesos fundamentales: el catabolismo y el anabolismo.

Catabolismo

En el catabolismo, los compuestos químicos se descomponen o degradan y liberan la energía almacenada. En este tipo de reacciones, las sustancias químicas ganan electrones, lo que significa que pasan por un proceso de reducción. Estas reacciones se caracterizan por ser:

• Exergónicas: Es decir, liberan energía al medio.

Anabolismo

Por medio del proceso de anabolismo, la energía es incorporada y utilizada en la síntesis de sustancias más complejas. En este tipo de reacciones, los compuestos pierden electrones, es decir, se oxidan. Estas reacciones se caracterizan por ser:

• Endergónicas: Es decir, requieren un aporte de energía para llevarse a cabo.

Moléculas Aceptores de Electrones (Coenzimas)

Existen moléculas especializadas en el transporte y aceptación de electrones durante los procesos metabólicos:

• Nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+): Se transforma en NADH al aceptar electrones.
• Flavina adenina dinucleótido (FAD): Se transforma en FADH2 al aceptar electrones.

Cuando una sustancia entra a la célula, experimenta una gran cantidad de reacciones químicas entrelazadas que constituyen una ruta metabólica.

Las Enzimas: Catalizadores Biológicos

Las enzimas son biomoléculas especializadas en la catálisis de las reacciones químicas que tienen lugar en la célula. Son muy eficaces como catalizadores, ya que son capaces de aumentar la velocidad de las reacciones químicas mucho más que cualquier catalizador artificial conocido. Además, son altamente específicas, ya que cada una de ellas induce la transformación de un solo tipo de sustancia y no de otras que se puedan encontrar en el medio de reacción.

Componentes y Funcionamiento de las Enzimas

Para cada reacción existe una enzima específica y, también, para cada tipo de molécula sobre la que actúa. Estas moléculas y componentes son:

Sustratos

Es la sustancia sobre la cual actúa una enzima. Estos sustratos se unen a sitios específicos de la enzima, como son los grupos fosfato, amino o carboxilo.

Sitio o Centro Catalítico

Corresponde al lugar donde la enzima se une al sustrato y donde se forma el complejo E-S (Enzima-Sustrato).

Coenzimas

Son moléculas orgánicas no proteicas que desempeñan un papel accesorio en los procesos catalizados por enzimas. Frecuentemente actúan como dador o aceptor de una sustancia que interviene en la reacción. Ejemplos: NAD+, FAD y la coenzima A (CoA).

Cofactores

Componente no proteico que desempeña un papel accesorio en los procesos catalizados por enzimas; algunos cofactores son iones y otros son coenzimas. Ejemplos: Hierro, magnesio y zinc.

Grupo Prostético

Se denomina así cuando existe una unión de una enzima más un enlace covalente con su componente no proteico.

Conceptos de Energía en las Reacciones

Energía de Activación (Ea)

Para que una sustancia pueda reaccionar con otras, se tiene que superar un nivel determinado de energía denominado energía de activación.

Energía Cinética (Ec)

Se refiere a la velocidad de reacción entre la enzima y el sustrato, la cual puede verse afectada por el aumento, por ejemplo, de la energía en forma de calor.