En las células se producen numerosas reacciones químicas. Para que ocurran, se requiere de una energía mínima que las active. Todas las célula poseen catalizadores biológicos, entre los que se encuentran las enzimas.
Las enzimas
Son moléculas especializadas, en su mayoría de tipo proteico. Tienen la función de catalizar reacciones químicas que suceden en los sistemas biológicos, es decir, que disminuyen la energía de activación de las reacciones metabólicas que así lo requieren. La energía de activación es la energía requerida para que una reacción química se lleve a cabo. Como consecuencia de la actividad de las enzimas, las reacciones químicas en las células son miles de veces más rápidas. Las enzimas se distinguen por ser muy específicas, ya que actúan sobre un sustrato o un grupo de ellos, pero no sobre otros. En muchos casos, su nombre suele escribirse usando el nombre del sustrato más el sufijo -asa.
Algunos ejemplos son:
- lactasa. Es la enzima que cataliza la reacción de rompimiento de la lactosa - el azúcar de la leche- en las dos moléculas que la componen (glucosa y galactosa).
- peroxidasa. Está presente en los tejidos animales y vegetales, donde descompone el peróxido de oxígeno - agua oxigenada- en agua y oxígeno, reacción que libera burbujas.
- sacarasa. Es la enzima que descompone a la sacarosa -que es el azúcar de mesa- en una glucosa y una fructosa.
- amilasa. Está presente en la saliva, que inicia la descomposición del almidón de los alimentos apenas los ingerimos y masticamos en la boca.
- lipasa. Enzima que se produce en el páncreas para digerir los lípidos -grasas- de los alimentos.
Estos catalizadores biológicos ejercen su función de manera muy específica sobre compuestos denominados sustratos. Una vez que se unen al sustrato y lo transforman, las enzimas están listas para catalizar una nueva reacción en la célula, pues no sufren ningún cambio durante el proceso.
La estructura de las enzimas presenta una región denominada sitio activo, el cual se acopla al sustrato a manera de un sistema de llave y cerradura que, además, es el lugar donde se llevan a cabo las reacciones que las enzimas catalizan. Los sustratos se unen a las enzimas para que estas, a su vez, los unan o los separen de tal forma que el resultado sean sustancias diferentes, degradadas o sintetizadas. La compatibilidad sitio activo-sustrato es precisa y específica. Esta especificidad puede representarse de distintas formas:
El sustrato calza de manera precisa en el sitio activo. El sitio activo cambia de forma cuando el sustrato interactúa con la enzima
En ambos casos, el sustrato se adhiere a la enzima (E-S). Al finalizar la reacción, se libera la enzima intacta (E) y el producto (P)
Algunas enzimas solo actúan en presencia de una molécula llamada coenzima (si es orgánica) o cofactor (si es inorgánica).
Las rutas o vías metabólicas
Los procesos metabólicos implican muchas reacciones que ocurren de forma ordenada, y que siguen pasos o etapas secuenciales. A estas se les ha dado el nombre de rutas o vías metabólicas. Algunas vías tienen pasos en común y son generales a muchos seres vivos, mientras que otras son únicas y solo suceden en algunos organismos. En las rutas catabólicas se presentan reacciones de oxidación, en las cuales se produce energía. Por su parte, en las anabólicas se presentan reacciones de reducción, en las que se utiliza energía. En las rutas metabólicas son indispensables dos elementos para que las reacciones se lleven a cabo de forma adecuada: las enzimas y el ATP.
La molécula de ATP
La energía para mantener la vida proviene de la degradación de las moléculas orgánicas que el organismo ha utilizado como alimento. Esta energía se almacena en una sustancia llamada adenosín trifosfato (ATP), cuya función es captar la energía liberada en las reacciones exotérmicas (liberan energía al reaccionar) y almacenarla para que, posteriormente, sea transferida a los procesos endotérmicos (absorben energía para reaccionar).
Si se hiciera una analogía con un banco, el ATP es el dinero suelto que se puede gastar, mientras que la energía almacenada en otros compuestos, como la glucosa y los lípidos, sería el dinero ahorrado.
Estructura del ATP
Ciclo del ADP - ATP
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