En esta serie, hemos visto hasta ahora qué constituye la célula humana y qué debe hacer para mantenerse viva. Aprendimos que es necesario combatir de algún modo los poderes naturales de difusión y ósmosis, por como amenazan constantemente con alterar el contenido químico y el volumen celular. Así, la célula ha ideado una innovación para hacer exactamente eso. Tiene millones de bombas de sodio y potasio en su membrana plasmática que constantemente expulsan el sodio de la célula y traen el potasio al interior. Al tiempo que mantiene su contenido químico, la célula también puede controlar su volumen impidiendo que entre agua por ósmosis. Para llevar a cabo esta tarea y todas sus demás funciones vitales, la célula debe tener suficiente energía.

Es importante entender que cada proceso bioquímico del cuerpo requiere enzimas para funcionar correctamente. Por lo tanto, antes de aprender cómo la célula obtiene la energía que necesita para vivir, crecer y funcionar correctamente, primero debe aprender sobre las enzimas.

Las enzimas son moléculas especiales (principalmente proteínas) que se producen en la célula y ayudan a otras moléculas a experimentar reacciones químicas cuando entran en contacto entre sí. Cuando ocurren estas reacciones, se libera o se consume energía y se producen diferentes moléculas. Las moléculas están formadas por átomos unidos entre sí por enlaces químicos. Hay moléculas muy pequeñas, como el oxígeno molecular (O2), que consta de dos átomos de oxígeno unidos entre sí, y el agua (H2O), que está formada por dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno. También hay moléculas un poco más grandes, como la glucosa (C6H12O6), un azúcar que está formado por seis átomos de carbono y oxígeno unidos a doce átomos de hidrógeno. Y hay moléculas muy grandes, como los carbohidratos, las grasas y las proteínas, muchas de las cuales están formadas por cientos o incluso miles de átomos unidos entre sí.

Cuando las moléculas se encuentran entre sí, a veces reaccionan. Una reacción entre moléculas simplemente significa que se crean o destruyen enlaces químicos entre átomos. Esto generalmente hace que algunos de los átomos de las moléculas que reaccionan cambien de lugar entre sí para formar moléculas diferentes. Algunas enzimas ayudan a destruir enlaces químicos en moléculas más grandes, para formar moléculas más pequeñas. Otras enzimas ayudan a crear enlaces químicos entre moléculas más pequeñas, para formar moléculas más grandes.

En este proceso, se puede liberar o consumir energía. Al final de la reacción, las enzimas no se alteran, por lo que pueden continuar promoviendo más reacciones. Además, el número total de átomos presentes en las moléculas que se producen al final de la reacción es el mismo que había en las moléculas que reaccionaron en primer lugar. En otras palabras, en una reacción química no se crean ni se destruyen nuevos átomos, solo los enlaces entre ellos. Esto a menudo da como resultado la liberación o el uso de energía, y los átomos involucrados cambian de pareja para formar moléculas diferentes.

Las leyes de la naturaleza determinan la velocidad con la que las moléculas específicas reaccionan entre sí, pero la adición de una enzima hace que esta reacción se produzca mucho más rápido. Al acelerar las cosas, las enzimas ayudan a producir muchas más moléculas nuevas, normalmente del orden de miles o millones de veces más de lo que ocurriría de otro modo en el mismo período de tiempo. Por eso las enzimas se llaman catalizadores. De hecho, si nuestro cuerpo dependiera únicamente de las leyes naturales de la química, las miles de reacciones que necesitamos para mantenernos vivos no se producirían con la suficiente rapidez y moriríamos.

Hay miles de enzimas diferentes en el cuerpo. Cada una tiene un efecto específico sobre una molécula específica. Es la forma precisa y la naturaleza química de la enzima lo que determina sobre qué moléculas actúa y qué tipo de reacción cataliza.

La primera parte del nombre químico de una enzima suele indicar la molécula o clase de moléculas para las que acelera las reacciones. La última parte de su nombre suele terminar en «asa». Por ejemplo, la lactasa es la enzima que ayuda a descomponer la lactosa, el azúcar de la leche. Una proteasa es una clase de enzimas que ayudan a descomponer las proteínas que están formadas por dos o más aminoácidos unidos entre sí.

El cuerpo suele utilizar varias enzimas específicas en un orden o proceso específico, como en una reacción en cadena. La primera molécula sufre una reacción catalizada por la primera enzima y uno de los productos de esa reacción se convierte en la segunda molécula del proceso. La segunda molécula, a su vez, sufre una reacción catalizada por la segunda enzima y uno de los productos de esa reacción se convierte en la tercera molécula del proceso.

La tercera molécula sufre una reacción catalizada por la tercera enzima y uno de los productos se convierte en la cuarta molécula del proceso, y así sucesivamente. Este proceso continúa hasta que se produce la molécula necesaria. Si faltara alguna de las enzimas del proceso o no funcionara correctamente, no se produciría suficiente producto final y la vida podría estar en peligro.

Es importante entender que, dado que las enzimas en sí mismas están formadas por cientos o miles de átomos unidos químicamente, las leyes de la naturaleza pueden afectar su estabilidad química y su capacidad para funcionar correctamente. Factores como la temperatura y la concentración de iones de hidrógeno pueden afectar la estructura química de las enzimas. Cuando alguno de estos parámetros se sale del rango normal, las enzimas de nuestro cuerpo comienzan a funcionar mal y, con ello, nuestro cuerpo. Las desviaciones graves pueden incluso provocar la muerte. Por eso, nuestro cuerpo debe ser capaz de controlar estos y otros parámetros vitales para permitirnos sobrevivir dentro de las leyes de la naturaleza.

Ahora que tienes una comprensión básica de qué son las enzimas, por qué son importantes para la vida y cómo funcionan, podemos pasar a ver cómo la célula utiliza las enzimas para obtener la energía que necesita para sobrevivir.

Artículo publicado originalmente en inglés por Howard Glicksman en Evolution News & Science Today

Crédito de la imagen: DearEdward de New York, NY, USA – A321 final assembly, CC BY 2.0