a nivel celular, la mayor parte de la vida generalmente es impulsada por reacciones en las que la ayuda de las enzimas es crítica. durante una reacción, las entradas o los sustratos se convierten en salidas o productos. en un sistema biológico como una célula humana, estas reacciones podrían ocurrir teóricamente de manera espontánea siempre que los reactivos tengan una energía inherente más alta que los productos; Tales reacciones emiten energía en forma de calor y se consideran exotérmicas. (Las reacciones que requieren una entrada de energía, en contraste, se llaman endotérmicas ).
sin la ayuda de las enzimas, la mayoría de estas reacciones exotérmicas se producirían tan lentamente que la célula no podría funcionar correctamente, ya que se quedaría sin combustible. estas proteínas especiales son capaces de acelerar las reacciones, pero si no hubiera manera de controlar su actividad, los resultados serían tan catastróficos para la célula como lo sería la falta de enzimas. La inhibición por retroalimentación es uno de los métodos que una célula puede usar para impedir la actividad enzimática innecesaria.
función de las enzimas
En un entorno de laboratorio, se pueden realizar muchas reacciones sin enzimas calentando una solución llena de sustratos, lo que agrega energía al sistema y aumenta las posibilidades de que los sustratos se topen al azar entre sí en las posiciones exactas necesarias para producir el producto deseado. Las células vivas no tienen esta opción, por lo que producen enzimas para unir los sustratos y facilitar la reacción entre los diferentes compuestos. Las reacciones enzimáticas aún requieren energía, pero no tanto como se necesitaría en ausencia de la enzima catalítica.
regulación enzimática
En general, hay tres formas en que una célula puede controlar la actividad de sus enzimas. podría controlar cuánta enzima se produce, cuánta se destruye o alguna combinación, pero estos métodos son de mano dura y no tan útiles para una célula cuyo crecimiento requiere un mayor grado de control.
El tercer método, la inhibición por retroalimentación, es una forma de regulación por retroalimentación que puede usarse para reaccionar de inmediato a las condiciones celulares. la inhibición por retroalimentación ocurre cuando uno de los productos de una cadena de reacciones dificulta la actividad de una enzima al principio o en el medio de la cadena. Este tipo de retroalimentación negativa es un proceso reversible. cuando la concentración del compuesto inhibidor disminuye, se disociará de la enzima, lo que le permitirá catalizar las reacciones nuevamente.
esto ocurre a menudo a través de la regulación alostérica , en donde el producto inhibe la enzima al interactuar con un sitio distante del sitio enzimáticamente activo.
caso de estudio: metabolismo de la glucosa
Una de las cadenas de reacción más críticas en las células eucariotas incluye la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico . cuando la glucosa ingresa a una célula, una cadena de 20 enzimas diferentes más varios complejos de proteínas en las mitocondrias trabajan juntas para transformar la glucosa en trifosfato de adenosina (atp), un portador de energía necesario para impulsar la vida celular.
Si las células animales no pudieran controlar esta cadena de enzimas, la glucosa se extraería continuamente del torrente sanguíneo, reduciendo los niveles de azúcar en la sangre a un nivel peligroso. sin inhibición, las cadenas de enzimas producirían constantemente compuestos que la célula no necesita actualmente. Esto sería un desperdicio masivo de recursos celulares.
Inhibición por retroalimentación en el metabolismo de la glucosa.
atp, el producto final del metabolismo de la glucosa, es el inhibidor clave de la retroalimentación de la cadena de enzimas. cuando la célula tiene una gran cantidad de moléculas atp libres, lo que significa que tiene muchas reservas de energía y no necesita producir más, el compuesto se une con varias enzimas a lo largo de la cadena, especialmente fosfofructoquinasa (pfk) y piruvato quinasa.
La inhibición de ATP ocurre en puntos críticos e irreversibles en el proceso. Por lo tanto, el metabolismo de la glucosa se mantiene en espera hasta que la célula se queda baja en atp, momento en el cual las moléculas de energía se separan de las enzimas, lo que les permite continuar metabolizando el azúcar en energía.