jueves, 18 de septiembre de 2014

LA ENERGÍA Y LA CÉLULA

Reacciones metabólicas: son las reacciones químicas que permiten que la célula funcione correctamente.

Reacciones químicas: procesos a través de los cuales las sustancias químicas iniciales experimentan un cambio químico convirtiéndose en sustancias químicas diferentes.

En las células de nuestro cuerpo constantemente ocurren reacciones químicas, como la construcción de macromoléculas a partir de monómeros, o la simplificación de estas en sus unidades básicas.

Estas reacciones ocurren en todas las estructuras de la célula, pero principalmente en el citoplasma y al interior de sus organelos. La célula es considerada una maquinaria viva, porque se autosustenta gracias a su directa relación con el medio que la rodea. Esto implica un constante flujo de materia y energía entre la célula y el medio.

Podemos decir, entonces, que no existiría metabolismo si imaginamos a la célula como una unidad de vida aislada de su entorno.




Al conjunto de reacciones químicas que ocurren al interior de la célula se le denomina metabolismo celular. La ocurrencia de estas reacciones es facilitada por las enzimas.

Las células poseen un estado material complejo, altamente ordenado y como tal dependen de un suministro constante de energía para oponerse a la tendencia natural del desiquilibrio. Esto implica un alto costo energético sin el cual las estructuras biológicas se transforman inevitablemente en desordenada y por ende inviables.

La muerte celular implica un momento máximo de desorden o entropía para ese sistema.

A través de la evolución se han desarrollado células con mecanismos altamente eficientesvpara capturar la energía de la combustión de moléculas orgánicas. La energía obtenida es utilizada para realizar todo el trabajo que la materia viviente deba cumplir para asegurar su existencia.

La energía no se crea ni se pierde solo se transforma.




Es importante remarcar el término de energía aprovechable. En todas las conversiones de energía parte de el se transforma y disipa como calor.

El calor no es una forma de energía totalmente útil para las reacciones bioquímicas.

Todas las transformaciones energéticas que ocurren en las células podrían pensarse (en una visión reduccionista) como un flujo de electrones desde la molécula dadora a otra aceptadora y así sucesívamente. Esto es como una pendiente energética en donde el dador está en un nivel de energía superior que e aceptador, de esta manera los electrones bajan por esa pendiente liberando energía.

Asimismo, las transformaciones químicas en las que existen flujo o transporte de electrones se denominan reacciones de óxido – reducción, en donde la molécula que entrega el electrón (dadora) se oxida y la molécula que lo recibe (aceptadora) se reduce.

Las células captan, almecenan y transportan energía en forma química. La función de transporte energía química aprovechable es llevada a cabo principalmente por el Adenosintrifosfato (ATP).

Sustratos: sustancias sobre las que actúan las enzimas.

ATP (adenosín trifosfato):molécula fundamental para la vida de las células, ya que proporciona la energía necesaria para que se lleven a cabo las diferentes actividades celulares. El ATP está formado por tres grupos fosfato y adenosina, y se le considera la “moneda energética” de los seres vivos

Este transportador de energía es común a casi todas las reacciones energéticas y a todas las especies conocidas.

El ATP transporta energía permitiendo diferentes secuencias de reacciones. Las reacciones que liberan energía son denominadas exergónicas; las que requieren energía se las llama endergónicas.

Las reacciones bioquímicas se encuentran altamente reguladas. Estas tienen diferentes velocidades de ocurrencia. Practicamente todas transcurren, en un tiempo adecuado o comparable con las “urgencias de la vida” siendo estas posible por la acción de la enzimas.

Las enzimas son catalizadores biológicos (mayoritáriamente) de naturaleza proteica) que aumentan las velocidades de las reacciones bioquímicas, sin intervenir en la composición de las sustancias iniciales ni en los productos finales.

NOTA :.

Anabolismo y catabolismo:

Las reacciones químicas que se producen dentro de las células pueden formar macromoléculas a partir de monómeros, o viceversa.

Al conjunto de reacciones anabólicas se le denomina anabolismo, y al conjunto de reacciones catabólicas, catabolismo.

Según esto, podemos clasificar las reacciones metabólicas en dos grupos:

A. Anabólicas
B. Catabólicas.

A. Anabolismo

En las reacciones anabólicas se unen dos o más sustratos simples para

producir moléculas más complejas. Un ejemplo de reacción anabólica es la formación de un polímero a partir de sus monómeros constitutivos.

¿Qué acción llevan a cabo las enzimas en las reacciones anabólicas? En este tipo de reacciones las enzimas participan en la unión de las moléculas de los sustratos, formando enlaces entre ellas. “Construir” moléculas más complejas implica un requerimiento de energía química (ATP) por parte de la célula.

Esta energía es utilizada en las reacciones anabólicas para la formación de enlaces entre los sustratos.

B. Catabolismo

En las reacciones catabólicas se producen dos o más sustratos simples a partir de moléculas complejas, como ocurre cuando un polímero se divide dando origen a sus monómeros. A diferencia de lo que ocurre en las reacciones anabólicas, en las catabólicas las enzimas rompen los enlaces de las moléculas, liberando energía.

En algunas reacciones, esta energía es liberada en forma de calor, gracias al cual nuestro organismo mantiene una temperatura relativamente constante (alrededor de 37 ºC). En otras, la energía liberada es almacenada en forma de energía química en moléculas de ATP, las que pueden ser utilizadas en las reacciones anabólicas que requieren de esta energía.

Las enzimas

Las reacciones metabólicas que se producen al interior de la célula ocurren rápida y eficientemente. No obstante, las mismas reacciones son lentísimas o imposibles de ocurrir fuera de los organismos. Esto se debe a las enzimas, que son proteínas que facilitan la ocurrencia de las reacciones químicas dentro de la célula.

A este proceso de facilitación de las reacciones químicas se le denomina catálisis.

       En nuestro cuerpo, las enzimas,
    en general, actúan de manera óptima
    a 37 ºC y a un pH determinado, que
 depende del lugar donde actúa la 
enzima (ácido, básico o neutro)
Además de su capacidad catalítica, las enzimas tienen otras propiedades:

Son específicas: una enzima puede catalizar solo un tipo de reacción.
Son eficientes: una misma enzima puede catalizar miles de reacciones químicas del mismo tipo, una tras otra.
Su actividad depende de la temperatura y de la acidez. Las enzimas tienen una temperatura y un pH óptimos, que corresponden a los valores de estas variables en los que estas biomoléculas “trabajan” más rápido.


¿Cómo actúan las enzimas?

Cada enzima es específica para una reacción química, ya que cada enzima puede unirse solo a un tipo de reactante o sustrato. Pero ¿cómo se determina la especificidad de la unión enzima-sustrato?

La especificidad de la unión enzima-sustrato está básicamente determinada por la forma o estructura tridimensional de las moléculas y por las características químicas de estas. Una explicación que los científicos han dado para la especificidad de la unión enzima-sustrato es el modelo llave-cerradura, según el cual la enzima tiene una forma complementaria exacta a la del sustrato. Sin embargo, este modelo no representa lo que ocurre con todas las enzimas.




Otra explicación para la especificidad de la unión enzima-sustrato es el modelo de ajuste inducido. Según este modelo, la enzima no tiene una forma completamente compatible con la del sustrato antes de unirse a él, sino que, cuando el sustrato está muy cerca de la enzima, esta modifica su estructura tridimensional, “ajustándose” a la del sustrato.