Biología: El Metabolismo Celular

TEMA 1

1. INTRODUCCIÓN

Aunque tanto las células individuales como los seres vivos son muy diferentes entre si, todos tienen en común que intercambian materia y energía con el ambiente.

Para ello realizan un gran conjunto de reacciones químicas, que también suponen procesos energéticos denominados metabolismo.

Puesto que el metabolismo son muchas reacciones químicas encadenadas, para que se produzca, es necesaria la presencia de las enzimas, que son las responsables de facilitar /regular estas reacciones.

Desde el punto de vista energético, todos los seres vivos tienen en común que solo pueden utilizar como fuente de energía útil la molécula de ATP y ocasionalmente, nucleótidos como GTP, CTP, etc.

2. ENZIMAS

Se definen como los biocatalizadores más importantes y en general son moléculas proteicas excepto la ribozima (molécula de ARN con carácter enzimático), por lo que son especificas.

Catalizan las reacciones químicas disminuyendo su energía de activación, que es la energía determinada que necesitan para realizarse, ya sean endo o exotérmicas.

Actúan como catalizadores disminuyendo la energía de activación y aumentando la velocidad de reacción.

El mecanismo de acción de las enzimas es:

-La enzima se une al sustrato (reactivo) por razones geométricas, formándose el complejo enzima- sustrato y dando lugar después a las moléculas de enzimas que quedan libres y a los productos de la reacción.

E + S → ES → E + P

La manera de explicar las reacciones enzimáticas ha sido siempre utilizando el modelo "llave-cerradura", aunque también existe el modelo "del acoplamiento inducido".

La diferencia esta en que el 2do modelo la especificidad de las enzimas no es absoluta y la forma de la enzima admite sustratos un poco distintos.

El centro activo es el lugar físico de la molécula enzimática que une con el sustrato. Este, esta formado por aminoácidos que no tienen porque se vecinos en la estructura primaria.

2.1. FACTORES QUE AFECTAN A LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

1. Factores ambientales (temperatura y PH): Los valores de temperatura optima están alrededor de 37º-40ºC, mientras que los del PH son cercanos a la neutralidad. Los valores muy inferiores o superiores a los óptimos, dan velocidades muy pequeñas o nulas en general, porque se producen procesos de desnaturalización proteica de la enzima.

2. Cinética de la reacción enzimática (concentración de sustratos): La constante de Michaelis es la concentración del sustrato para la que se da la velocidad semimáxima. Se gasta mucho porque es una medida de la afinidad que tienen la enzima y el sustrato. Los valores bajos indican afinidad alta.

3. Presencia de inhibidores enzimáticos: Son sustancias que disminuyen o anulan la reacción enzimática. Existen muchos tipos entre los que destacan:

-Irreversibles o venenos: aquellos cuya acción no tiene vuelta atrás una vez se ha dado pese a que se quite el inhibidor. Son en general sustancias que rompen o destruyen el centro activo.

-Reversibles: aquellas que cuando se retira el inhibidor la reacción vuelve a su estado normal. Existen dos tipos:

Competitivos y No Competitivos: Según sean inhibidores que compiten con el sustrato por unirse al mismo centro activo de la enzima o se unan a la enzima por un centro activo diferente al que utiliza el sustrato. En ambos casos el grado de inhibición depende de la concentración relativa del sustrato y el inhibidor además de la afinidad de la enzima con ellos.

4. Un caso muy nombrado son las enzimas ALOSTÉRICAS que son las que tienen un centro activo por el que se une el sustrato y otro diferente por el que se unen los productos de la reacción química, que funcionan así como reguladores de las reacciones químicas o de las ritas metabólicas permitiendo la economía celular.

2.2. TIPOS DE ENZIMA. NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN

Como prácticamente todas las enzimas son proteínas, podrán estar todas o bien formadas solo por aac bien formados por la unión de proteínas y otro tipo de moléculas. Este tipo de enzimas son holoproteinas. Las holoproteinas están formadas por:

1. Una proteína: APOENZIMA

2. Otra no proteica: GRUPO PROSTETICO: que es de naturaleza química muy variada y recibe varios nombres:

-Iones metálicos: cofactor

-Nucleótidos: Coenzimas

La nomenclatura que se les da es variable y ha ido cambiando con el tiempo. Y como los cambios nunca son radicales, ahora mismo coexisten distintas formas de nomenclatura:

1. -Se empieza dándoles el nombre de su descubridor.

2. -Se pasa a nombrarlas con el nombre de la reacción que catalizan terminando en -asa.

3. -Se intentó una nomenclatura química formal.

4. -Finalmente la actual utilizada es: Nombre del sustrato cuya reacción catalizan + tipo de reacción que está catalizando + -asa.

Se clasifican de acuerdo con la reacción que catalizan:

-Hidrolasas: reacciones de hidrólisis de moléculas donde interviene agua

-Liasas: unión de grupos funcionales

-Transferasas: transferencia de grupos funcionales de unas moléculas a otras (Quinasas)

-Isomerasas: molécula que pasa a ser su isómera

-Oxidorreductoras o deshidrogenasas: reacciones de óxido-reducción

-Ligasas o sintetasas: síntesis de moléculas con hidrólisis de ATP

3. GENERALIDADES DEL METABOLISMO

Metabolismo: Conjunto de reacciones químicas y procesos energéticos que ocurren en los seres vivos.

Se distinguen dos bloques:

-Catabolismo o reacciones catabólicas: se incluyen todas las reacciones metabólicas en las que se van degradando los sustratos para obtener la energía almacenada en los mismos.

-Anabolismo o reacciones anabólicas: Reacciones de síntesis o formación de moléculas orgánicas. En conjunto son reacciones de reducción que necesitan energía para poder producirse y que proviene de las reacciones catabólicas.

El metabolismo se basa en el acoplamiento energético entre las reacciones. Están organizadas en conjuntos encadenados llamados rutas o vías metabólicas.

En una ruta, los metabolitos serán cada una de las moléculas que intervienen en la misma y que van sufriendo transformaciones. Moléculas necesarias para el catabolismo:

1-Moléculas con enlaces ricoenergéticos como ATP u otros nucleótidos.

2-Nucleótidos coenzimaticos de las reacciones redox (FAD, NAD...)

3-Enzimas específicas

4-Sustratos o metabolitos

5-Se necesitan

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