El Metabolismo: Concepto

La nutrición de las células supone una serie de complejos procesos químicos catalizados por enzimas que tienen como finalidad la obtención de materiales y/o energía. Este conjunto de procesos recibe el nombre de metabolismo.

Anabolismo

Son aquellos procesos químicos que se producen en la célula y que tienen como finalidad la obtención de sustancias orgánicas complejas a partir de sustancias más simples con un consumo de energía. Son anabólicos, por ejemplo, la fotosíntesis, la síntesis de proteínas o la replicación del ADN.

Catabolismo

En estos procesos, las moléculas complejas son degradadas formándose moléculas más simples. Se trata de procesos destructivos generadores de energía; como por ejemplo: la glucólisis.

Tipos de Metabolismo

Los organismos no se diferencian en la manera de procurarse compuestos inorgánicos del medio; todos los obtienen de una manera directa. En cambio, sí se van a diferenciar en cómo van a obtener las sustancias orgánicas. Ciertos organismos las obtienen a partir de sustancias inorgánicas, como el CO₂, H₂O, NO₃^–, PO₄^-3, etc. A estos organismos se les llama autótrofos.

Otros son incapaces de elaborar los compuestos orgánicos a partir de compuestos inorgánicos y deben obtenerlos del medio; son los organismos heterótrofos.

Los organismos, además de materiales, necesitan también energía. Cuando la fuente de energía es la luz, el organismo recibe el nombre de fotosintético. Cuando la energía la obtienen a partir de sustancias químicas, tanto orgánicas como inorgánicas, los llamaremos quimiosintéticos.

Las Enzimas: Concepto de Catálisis

Las enzimas son proteínas o asociaciones de proteínas y otras moléculas orgánicas o inorgánicas que actúan catalizando los procesos químicos que se dan en los seres vivos. Esto es, actúan facilitando las transformaciones químicas ya que aumentan considerablemente la velocidad de las reacciones que catalizan y disminuyen al mismo tiempo la energía de activación que estas reacciones requieren.

Las enzimas, como catalizadores que son, no modifican la constante de equilibrio y tampoco se transforman, recuperándose intactas al final del proceso. La rapidez de actuación de las enzimas y el hecho de que se recuperen intactas para poder actuar de nuevo es la razón de que se necesiten en pequeñísimas cantidades.

Especificidad de las Enzimas

Es de destacar que las enzimas son específicas. Esto es, una enzima puede actuar sobre un sustrato o un grupo de sustratos relacionados (especificidad de sustrato) pero no sobre otros; por ejemplo: la sacarasa, que hidroliza la sacarosa. Otras enzimas, sin embargo, tienen especificidad de acción al realizar una acción determinada pero sobre múltiples sustratos; por ejemplo: las lipasas que hidrolizan los enlaces éster en los lípidos. Debido a esta especificidad de las enzimas, existen en la célula miles de enzimas diferentes. La especificidad de las enzimas ha llevado a comparar a éstas con llaves y a los sustratos con cerraduras (modelo de la llave y la cerradura).

Constitución Química de las Enzimas y Modo de Actuación

En el pasado, las enzimas se conocían con el nombre de fermentos, porque los primeros enzimas estudiados fueron los fermentos de las levaduras y de las bacterias. En la actualidad, el término fermento se aplica únicamente a las enzimas que las bacterias, hongos y levaduras vierten al exterior para realizar determinadas transformaciones: las fermentaciones.

Las enzimas son, en general, prótidos. Algunas son proteínas en sentido estricto. Otras poseen una parte protéica y una parte no protéica, ambas están más o menos ligadas químicamente.

La conformación espacial de la parte proteica es la responsable de la función que realiza la enzima. Para ello, la sustancia o sustancias que van a reaccionar y transformarse se unen a la enzima en una zona que llamaremos centro activo y son las interacciones químicas entre los restos de los aminoácidos presentes en el centro activo y el sustrato o los sustratos las responsables de la transformación; ya que estas interacciones producen reordenamientos de los electrones que debilitan ciertos enlaces y favorecen la formación de otros, desencadenando la transformación química.

Muchas enzimas precisan para su actuación la presencia de otras sustancias no protéicas: los cofactores. Químicamente, son sustancias muy variadas. En algunos casos, se trata de simples iones, cationes en particular, como el Cu⁺⁺ o el Zn⁺⁺. En otros, son sustancias orgánicas mucho más complejas, en cuyo caso se llaman coenzimas. Muchas vitaminas son coenzimas o forman parte de coenzimas. Las coenzimas son imprescindibles para que la enzima actúe. Suelen, además, ser las responsables de la actividad química de la enzima. Así, muchas reacciones de oxidación precisan del NAD⁺, que es el que capta los electrones y sin su presencia la enzima no puede actuar. Otro ejemplo lo tenemos en las reacciones que necesitan energía en las que actúa el ATP. Por último, indicar que las enzimas se nombran añadiendo la terminación asa.

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