Bioenergética parte 1

Introducción

Me gustaría dar la bienvenida a todos quienes emprenden un viaje más que fascinante en este mundo de la Biología.
Nosotros, los organismos vivos estamos compuestos por órganos y esos órganos a su vez por tejidos, y dichos tejidos a su vez por células. ¿Pero cómo puede ser que estas células sean capaces de llevar a cabo distintas funciones? ¿Por qué respiramos? ¿Por qué nos cansamos? ¿Por qué nos mareamos al consumir alcohol? ¿Por qué tenemos que comer y beber? ¿Qué pasaría si nos alimentamos únicamente de ajo y pan?… seguramente muchos nos hemos hecho estas preguntas y se nos han resuelto parcialmente durante la educación básica, pero ¿cuál es la base bioquímica de todos estos procesos biológicos?, esa es la pregunta que me gustaría ir respondiendo a lo largo de esta serie de artículos.

BIOENERGÉTICA
Nuestras células captan aquellas sustancias que pueden resultar útiles (nutritivas) para ellas, las transforma y saca intermediarios; al mismo tiempo obtiene energía útil. Esta energía útil puede ser utilizada para el trabajo mecánico como en la contracción muscular.
A cambio de ello, el organismo devuelve al medio externo más materia (productos de desecho) y calor (esta energía no se puede transformar en trabajo, pero puede resultar útil para otros procesos como el despertar de los animales hibernantes. Lo veremos en un capítulo más adelante, cuando hablemos de la cadena transportadora de electrones).

Hay organismos que captan estos productos de desecho como nutrientes y los transforman en otros productos de desecho que a su vez, terminarán siendo nutrientes para otros organismos vivos completando así varios ciclos.
Recordemos que la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma.

En esta materia entra muchísimo el tema de la Termodinámica y la Física a distintos niveles de dificultad, pero como esto piensa ser un artículo divulgativo, únicamente mencionaremos los puntos más importantes.

Como comentamos antes, durante estas transformaciones de nutrientes en productos de desecho, se libera energía útil y no útil para el organismo. La energía útil se utiliza para realizar trabajo y cuando ésta sobra, se puede almacenar; la no útil se pierde en forma de calor. Para que un compuesto pueda transformarse en otro, la reacción debe ser espontánea; eso significa, que debe ser posible sin tener que aplicar trabajo externo.
Como por ejemplo, en un río, el agua bajará espontáneamente pero nunca subirá (a menos que apliquemos un trabajo) ya que hay una serie de limitaciones explicadas por las leyes de la Física.
La explicación en termodinámica de un proceso espontáneo es la siguiente: Un proceso espontáneo es la evolución en el tiempo de un sistema en el cual se libera energía libre, usualmente en forma de calor. Un proceso espontáneo irá siempre en una dirección sin que haya una fuente externa de energía.

Hasta aquí nos vamos a detener en este tema ya que en realidad es muchísimo más complejo de lo que trato de explicar aquí.
En los sistemas biológicos, muchas de estas reacciones espontáneas pueden tardar muchísimo tiempo en poder realizarse; inclusive cientos de años (eso no quita que el proceso sea espontáneo), pero hay una serie de compuestos que actúan como aceleradores de dicha reacción pudiendo hacer que un compuesto pase a su producto final en milésimas de segundo.
Tengo que hacer énfasis de que estas moléculas no cambian la naturaleza termodinámica del sistema, esto quiere decir que si un proceso no es espontáneo, por más compuesto que se le añada, no podrá dar el producto final. Únicamente es una aceleración del proceso que podría tardar cientos o miles de años.
Estos compuestos que son capaces de acelerar la transformación se les denomina catalizadores. Estos catalizadores llevarán al sustrato a una conformación más inestable (lo que los físicos llaman, elevar la energía de activación) y por tanto, más reactivo acelerando la velocidad de reacción.

Veremos muchas de estas reacciones en Bioquímica. Si queremos juntar dos moléculas y esa unión es espontánea, al menos una de ellas tiene que adquirir una conformación más inestable para poder reaccionar con la otra y así unirse finalmente. Las enzimas catalizan estas reacciones aportando un microambiente apropiado para la aceleración de estas reacciones (y repito) espontáneas.

En el siguiente capítulo veremos algunas de estas reacciones y por qué son tan importantes para el organismo vivo.

REFERENCIAS:
Alberts, Johnosn, Lewis, Raff, Roberts, Walter. Molecular Biology of the Cell. 2002.
Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Scott, Bretscher, Ploegh, Matsudaira. Molecular Cell Biology. 6th edition, 2008.
C. Branden, J. Tooze. Introduction to Protein Structure. 2nd edition, 1999, Garland Ed.
D. L. Nelson, M. M. Cox. Lehninger Principles of Biochemistry. 5th edition, 2008. Ed. Freeman; 19-26.
Voet, Voet. Bioquímica 3rd edition, 2006. Ed. Médica Panamericana; 55-61

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