Biología
Enzimas
Biomoléculas esenciales para la vida, ya que actúan como catalizadores biológicos, acelerando las reacciones químicas sin consumirse en el proceso. Su función principal es reducir la energía de activación de una reacción, permitiendo que ocurra de manera más eficiente.
Composición
Compuestas principalmente por proteínas, aunque algunas requieren de cofactores o grupos prostéticos, que pueden ser iones metálicos (Mg²⁺, Fe²⁺, Zn²⁺) o moléculas orgánicas como las vitaminas.
Ubicación
Se pueden encontrar en diferentes partes de la célula:
- En el citoplasma, participando en procesos como la glucólisis.
- En orgánulos celulares, como los ribosomas, mitocondrias y cloroplastos, donde se llevan a cabo procesos energéticos como la respiración celular y la fotosíntesis.
- Ancladas a membranas celulares, facilitando el transporte de sustancias y las reacciones metabólicas específicas.¨
Las enzimas pueden ser específicas de un tipo de reacción y funcionan dentro de condiciones óptimas de pH y temperatura.
Estructura de las enzimas
Las enzimas tienen una estructura proteica compleja que les permite interactuar con su sustrato de manera específica.
Sustrato
Es la molécula sobre la que actúa la enzima.
- Se une al sitio activo de la enzima.
- Puede ser una sola molécula o un compuesto con enlaces que serán modificados.
- Ejemplo: En la digestión, el almidón es el sustrato de la amilasa.
Sitio Activo
- Es la parte específica de la enzima donde se une el sustrato.
- Tiene una forma complementaria al sustrato.
- Puede seguir el modelo llave-cerradura (encaje exacto) o ajuste inducido (la enzima se adapta ligeramente).
Complejo Enzima-Sustrato
- Es la estructura temporal que se forma cuando el sustrato está unido a la enzima.
- La enzima está en pleno proceso de modificar el sustrato.
- En este estado, se debilitan los enlaces del sustrato para transformarlo en productos.
Vínculo
- Es la conexión química que mantiene unidas las partes del sustrato.
- Puede ser un enlace covalente o iónico.
- La enzima rompe o modifica este vínculo para generar los productos.
Productos
- Son las moléculas resultantes después de la acción enzimática.
- Pueden ser fragmentos más pequeños del sustrato original o moléculas nuevas.
- Se liberan del sitio activo, permitiendo que la enzima se reutilice.
- Ejemplo: En la digestión, la amilasa transforma el almidón (sustrato) en glucosa (producto).
Clasificación de las enzimas
Las enzimas se dividen en seis grupos principales según la reacción que catalizan:
1. Oxidorreductasas: Facilitan reacciones de oxidación-reducción, transfiriendo electrones entre moléculas. Ejemplo: deshidrogenasas.
2. Transferasas: Catalizan la transferencia de grupos funcionales de una molécula a otra. Ejemplo: quinasa (transfiere grupos fosfato).
3. Hidrolasas: Rompen enlaces mediante la adición de agua (hidrólisis). Ejemplo: lipasas, que degradan grasas.
4. Liasas: Rompen enlaces sin necesidad de agua ni ATP, generando dobles enlaces o anillos. Ejemplo: descarboxilasas.
5. Isomerasas: Reorganizan la estructura de una molécula sin modificar su composición. Ejemplo: fosfoglucoisomerasa.
6. Ligasas: Catalizan la unión de dos moléculas con consumo de ATP. Ejemplo: ADN ligasa, que une fragmentos de ADN.
Tipos de inhibidores
Las enzimas pueden ser afectadas por la presencia de inhibidores, sustancias que disminuyen o bloquean su actividad. Se dividen en:
1. Inhibidores reversibles
Se unen a la enzima de manera temporal y pueden ser eliminados. Pueden ser:
Competitivos: Compiten con el sustrato por el sitio activo. Pueden ser desplazados aumentando la concentración de sustrato.
No competitivos: Se unen a un sitio diferente del sitio activo, modificando la estructura de la enzima y reduciendo su actividad.
2. Inhibidores irreversibles
Se unen permanentemente a la enzima, inactivándola de forma definitiva. Son comunes en venenos y toxinas como el cianuro, que bloquea la respiración celular.
Metabolismo
El metabolismo es el conjunto de todas las reacciones químicas que ocurren en un organismo para obtener y utilizar energía. Se divide en:
Anabolismo (síntesis y construcción)
- Conjunto de reacciones químicas que permiten la formación de moléculas complejas a partir de moléculas más simples.
- Ejemplo: síntesis de proteínas, fotosíntesis.
- Requiere energía (reacciones endergónicas).
Catabolismo (degradación y liberación de energía)
- Descomposición de moléculas grandes en moléculas más simples, liberando energía.
- Ejemplo: respiración celular, digestión de alimentos.
- Produce energía en forma de ATP (reacciones exergónicas).
Estos procesos ocurren de manera simultánea para mantener el equilibrio energético en la célula.
Clasificación de los tejidos
1. Tejidos Meristemáticos (Crecimiento)
Son responsables del crecimiento de la planta mediante la división celular.
Meristemas primarios: Crecimiento en longitud (raíces y tallos).
Meristemas secundarios: Crecimiento en grosor (cambium y felógeno).
2. Tejidos Fundamentales (Soporte y Almacenamiento)
Cumplen funciones de sostén, fotosíntesis y almacenamiento.
Parénquima: Realiza la fotosíntesis y almacena sustancias (agua, aire, almidón).
Colénquima: Da flexibilidad y resistencia en plantas jóvenes.
Esclerénquima: Forma estructuras duras y resistentes (cáscaras, fibras).
3. Tejidos Vasculares (Transporte)
Permiten la conducción de agua y nutrientes en la planta.
Xilema: Transporta agua y minerales desde las raíces hasta las hojas.
Floema: Lleva azúcares y nutrientes desde las hojas al resto de la planta.
4. Tejidos Protectores (Defensa)
Protegen la planta del ambiente externo.
Epidermis: Capa externa con cutícula (evita pérdida de agua) y estomas (intercambio de gases).
Peridermis: Forma el corcho en plantas leñosas, protegiéndolas de la deshidratación.