La vida biológica generalmente está impulsada por reacciones enzimáticas. Durante una reacción, las entradas o sustratos se convierten en salidas o productos. En un sistema biológico como una célula humana, estas reacciones podrían ocurrir teóricamente de forma espontánea, pero ocurrirían tan lentamente que la célula no funcionaría correctamente. Las proteínas especiales llamadas enzimas son capaces de acelerar las reacciones, pero si no hubiera forma de controlar su actividad, los resultados serían tan catastróficos para la célula. La inhibición de 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, muchas reacciones pueden realizarse sin enzimas calentando una solución llena de sustratos, que agrega energía al sistema y aumenta las posibilidades de que los sustratos choquen aleatoriamente 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 juntar sustratos y facilitar la reacción entre los diferentes compuestos. Las reacciones enzimáticas aún requieren energía, pero no tanto como sería necesario en ausencia de la enzima catalítica.
Control de Enzimas
Generalmente, hay tres formas en que una célula puede controlar la actividad de sus enzimas. Podría controlar la cantidad de enzima producida o destruida, pero estos métodos no son tan útiles para una célula. El tercer método, la inhibición de la retroalimentación, se puede usar para reaccionar de manera inmediata a las condiciones celulares. La inhibición de retroalimentación ocurre cuando uno de los productos de una cadena de reacciones obstaculiza la actividad de una enzima al principio o en el medio de la cadena. Este es un proceso reversible. Cuando la concentración del compuesto inhibidor disminuye, se disociará de la enzima, lo que le permitirá catalizar nuevamente las reacciones.
Estudio de caso - Metabolismo de la glucosa
Una de las cadenas de reacción más críticas en las células eucarióticas es glucólisis y el ciclo del ácido cítrico. Cuando la glucosa entra en una célula, una cadena de 20 enzimas diferentes más varios complejos proteicos en la mitocondria trabajan juntas para transformar la glucosa en 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, lo que reduciría 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 de la retroalimentación en el metabolismo de la glucosa
El ATP, el producto final del metabolismo de la glucosa, es el inhibidor clave de retroalimentación para la cadena de la enzima. Cuando la célula tiene una abundancia de moléculas de ATP libres, lo que significa que tiene muchas reservas de energía y no necesita producir más, el compuesto se une a varias enzimas a lo largo de la cadena, principalmente la fosfofructocinasa y la piruvatoquinasa. La inhibición de ATP ocurre en puntos críticos e irreversibles en el proceso. Por lo tanto, el metabolismo de la glucosa queda en suspenso hasta que la célula agota el ATP, en cuyo punto las moléculas de energía se separan de las enzimas, lo que les permite continuar metabolizando el azúcar en energía.
