Las enzimas son proteínas que aceleran las reacciones químicas necesarias para toda la vida en la Tierra, tanto plantas como animales, y muchas de las enzimas son las mismas. Uno de los trabajos de las enzimas es procesar los alimentos y convertirlos en una forma que pueda proporcionar energía para el organismo. Los animales obtienen su alimento de lo que comen, pero las plantas obtienen su alimento en un proceso llamado fotosíntesis, un proceso en el cual las enzimas juegan un papel clave.

Cómo funcionan las enzimas

Toda reacción química requiere una una pequeña patada de energía para comenzar. Esa energía se llama energía de activación. Las enzimas reúnen moléculas, llamadas sustratos, y disminuyen la energía de activación de las reacciones químicas, creando productos químicos. Las enzimas aumentan la tasa de reacciones químicas tanto como muchos millones de veces. Las enzimas catalizan o promueven reacciones químicas y no se consumen en la reacción química. Es decir, una vez que los productos han sido liberados de la enzima, están listos para aceptar nuevos sustratos y comenzar de nuevo.

Fotosíntesis

La fotosíntesis es una serie de interacciones químicas y físicas que usa energía de la luz para convertir seis moléculas de dióxido de carbono y 12 moléculas de agua en una molécula de glucosa, seis moléculas de agua y seis moléculas de oxígeno. Los pasos de recolección de energía son dependientes de la luz, mientras que los pasos que construyen la molécula de glucosa son independientes de la luz, es decir, incluso pueden ocurrir en la oscuridad. Todo el proceso involucra varias enzimas, pero dos son especialmente importantes: ATPasa y Rubisco.

La primera etapa de la reacción dependiente de la luz ocurre cuando un fotón, un pequeño paquete de energía de luz, es absorbido por la clorofila. . La energía se transfiere a lo largo de una cadena de moléculas vecinas hasta que salta a otra molécula. En el camino, la energía del electrón mueve algunos protones de un lado de una membrana a otra.

ATP Synthase

Como la energía de la luz capturada se utiliza para transferir protones a un lado de una membrana dentro la célula de la planta, los protones extra crean un campo eléctrico a través de la membrana. La fuerza del campo eléctrico empuja a los protones hacia el otro lado de la membrana, pero solo hay un camino a través: a través de una enzima llamada ATPasa. La ATPase está integrada en la membrana, como un turnstyle que deja pasar un protón a la vez a medida que gira. La rotación agrega energía a una molécula de difosfato de adenosina, convirtiendo el adenosín difosfato, ADP, en trifosfato de adenosina, ATP. ATP es como una batería para la célula. Contiene energía que la célula puede usar para hacer otras cosas.

Rubisco

La "síntesis" de "fotosíntesis" es la construcción de una molécula de azúcar a partir del dióxido de carbono, y esa parte del el proceso es realizado por otra enzima: ribulosa bisfosfato carboxilasa, a menudo abreviada como rubisco. Rubisco combina tres moléculas de azúcar de cinco carbonos con tres moléculas de dióxido de carbono, que la planta extrae del aire, para formar tres moléculas de seis carbonos. Varias moléculas de ATP dan su energía a los próximos pasos, que convierten los productos de Rubisco en glucosa y otras moléculas y otro conjunto de azúcares de cinco carbonos para comenzar de nuevo. Este proceso se llama ciclo de Calvin. Rubisco trabaja lentamente, como lo hacen las enzimas, creando solo alrededor de tres moléculas de glucosa por segundo, por lo que las plantas necesitan una gran cantidad de rubisco. Algunos científicos creen que el rubisco es la proteína más abundante en la Tierra.