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Alfa-amilasa, un enzima de glúcidos

Las operaciones diarias de la célula se llevan a cabo a través de las reacciones bioquímicas que ocurren dentro de la célula. Las reacciones empiezan y se acaban o aceleran y desaceleran de acuerdo a las necesidades inmediatas de la célula y sus funciones generales. En cualquier momento dado, las numerosas vías implicadas en la construcción y destrucción de componentes celulares deben controlarse y equilibrarse de una manera coordinada. Para lograr este objetivo, las células organizar las reacciones con diversos compuestos llamados enzimas.

¿Qué hacen las enzimas?

Las enzimas son catalizadores de proteínas que aceleran las reacciones bioquímicas, facilitando los reordenamientos moleculares que apoyan la función celular. Recordemos que las reacciones químicas convierten sustratos en productos , a menudo uniendo grupos químicos o mediante la ruptura de los grupos químicos de los sustratos. Por ejemplo, en la etapa final de la glucólisis , una enzima llamada piruvato quinasa transfiere un grupo fosfato a partir de un sustrato (fosfoenolpiruvato) a otro substrato (ADP), generando de ese modo piruvato y ATP como productos (Figura 1).

Figura 1: La glucólisis. La energía se utiliza para convertir la glucosa a una forma de seis carbonos. A partir de entonces, se genera energía para crear dos moléculas de piruvato. © 2010 Nature Education Todos los derechos reservados.

Las enzimas son proteínas flexibles que cambian de forma cuando se unen con moléculas de sustrato. De hecho, esta capacidad de unión y cambio de forma es cómo actúan las enzimas para aumentar las velocidades de reacción. En muchos casos, las enzimas funcionan mediante la unión de dos sustratos en estrecha proximidad y la orientación de ellos para que la transferencia de electrones sea más fácil. También pueden producir cambios  conformacionales o de forma como un interruptor on / off. Por ejemplo, cuando moléculas de un inhibidor se unen a un sitio de una enzima distinto del sitio de sustrato, puede hacer que la enzima asuma una conformación inactiva, lo que impediría que catalizara una reacción. A la inversa, la unión de moléculas activadoras pueden hacer una enzima asuma una conformación activa, esencial para activarlo (Figura 2).

Figura 2: La activación y la inactivación de reacciones enzimáticas. Las enzimas son proteínas que pueden cambiar de forma y por lo tanto se activa o inactiva. Una molécula activadora (verde pentágono) pueden unirse a una enzima (la forma de puzzle luz verde) y cambiar su forma general. Nota: La transformación del punto triangular en la enzima verde en una forma redondeada. Esta transformación permite que la enzima se unen mejor con su sustrato (pieza de puzzle luz rosa). En contraste, una molécula de inhibidor (círculo de color rosa) puede prevenir la interacción de una enzima con su sustrato y desactivar ésta.

¿Cuáles son las vías metabólicas?

Muchas de las transformaciones moleculares que ocurren dentro de las células requieren múltiples pasos a realizar. Recordemos, por ejemplo, que las células dividen una molécula de glucosa en dos moléculas de piruvato por medio de un proceso de diez pasos llamado glucólisis. Esta serie coordinada de reacciones químicas es un ejemplo de una ruta metabólica en la que el producto de una reacción se convierte en el sustrato para la siguiente reacción. Por consiguiente, los productos intermedios de una vía metabólica pueden ser de corta duración (Figura 3).

Figura 3.Las enzimas pueden catalizar cada paso en un camino de reacción. En cada paso, la molécula se transforma en otra forma debido a la presencia de una enzima específica. Tal vía de reacción puede crear una nueva molécula (biosíntesis), o se puede descomponer una molécula existente (degradación).© 2010 Nature Education Todos los derechos reservados.

A veces, las enzimas implicadas en una ruta metabólica particular, están conectadas físicamente, permitiendo que los productos de una reacción se canalice de manera eficiente a la enzima siguiente de la vía. Por ejemplo, la piruvato deshidrogenasa es un complejo de tres diferentes enzimas que catalizan la ruta de acceso a partir de piruvato (el producto final de la glicólisis) a acetil CoA (el primer sustrato en el ciclo del ácido cítrico). Dentro de esta vía, los productos intermedios se pasan directamente de una enzima a la siguiente.

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