Características de las reacciones metabólicas



En las reacciones metabólicas, como en cualquier reacción química, en primer lugar se forman nuevas sustancias, los productos, a partir de los reactivos o metabolitos y en segundo lugar, durante la reacción hay un intercambio de energía entre los compuestos reaccionantes y el medio que los rodea.

reacciones acopladas
Analogía que muestra el concepto de reacción acoplada. En la imagen superior la energía liberada por la caída de la piedra grande no se acopla a la subida de la piedra pequeña, que es el proceso que necesita energía. En la inferior, los dos procesos están acoplados.
Pero además de estas dos propiedades generales de todas las reacciones químicas conocidas, debemos señalar que:
  • Las reacciones metabólicas suceden en un medio acuoso; en consecuencia, los reactivos y los productos se encuentran en disolución. El agua es, además, un reactivo o un producto de algunas reacciones metabólicas.
  • Las reacciones metabólicas, como ya hemos indicado anteriormente, están encadenadas y la mayoría de ellas están acopladas, de manera que la energía liberada en una de las reacciones, que llamamos exergónica, es captada por otra reacción, endergónica, que requiere energía.

    La energía libre de Gibbs (G) de un sistema es una medida de la cantidad de energía utilizable (energía que puede realizar un trabajo) en ese sistema. El cambio en la energía libre de Gibbs durante una reacción provee información útil acerca de la energía y espontaneidad de la reacción (si puede llevarse a cabo sin añadir energía). Una definición sencilla del cambio en la energía libre de Gibbs sería:

    ΔG = Gfinal – Ginicial


    En otras palabras, ΔG es el cambio en energía libre de un sistema que va de un estado inicial, como los reactivos, a un estado final, como todos los productos. Este valor nos indica la máxima energía utilizable liberada (o absorbida) yendo del estado inicial al estado final. Además, su signo (positivo o negativo) nos dice si una reacción ocurrirá espontáneamente, es decir, sin energía adicional.
    Reaccion exergónicaLas reacciones que tienen un ∆G negativo liberan energía libre y son denominadas reacciones exergónicas. Un ∆G negativo significa que los reactivos o el estado inicial, tienen más energía libre que los productos o estado final. A las reacciones exergónicas también se les llama reacciones espontáneas porque pueden ocurrir sin la adición de energía.
    Reaccion endergónicaLas reacciones con un ∆G positivo (∆G > 0), por otro lado, requieren de un aporte de energía y son denominadas reacciones endergónicas. En este caso, los productos o el estado final, tienen más energía libre que los reactivos o estado inicial. Las reacciones endergónicas no son espontáneas, lo que significa que debe añadirse energía antes de que puedan proceder. Puedes pensar que las reacciones endergónicas almacenan parte de la energía añadida en los productos de alta energía que sintentizan.

    Es importante tomar en cuenta que la palabra espontáneo tiene un significado muy concreto aquí: indica que la reacción se llevará a cabo sin energía adicional pero no dice nada acerca de qué tan rápido va a suceder.

    Una reacción espontánea puede tardar segundos en producirse, pero también podrían ser días, años o mucho más tiempo. La velocidad de una reacción depende de la vía que sigue entre el estado inicial y el estado final (las líneas moradas de los diagramas siguientes), mientras que la espontaneidad solo depende de los estados inicial y final. Veremos las velocidades de reacción con más detalle cuando estudiemos la energía de activación.
  • Cada reacción metabólica tiene su catalizador o enzima. En general, los catalizadores y las enzimas en particular, son sustancias que aceleran las reacciones químicas porque disminuyen la energía de activación de la reacción.
  • En las reacciones acopladas, una misma enzima cataliza las dos reacciones a la vez.

Hemos de recordar que desde un punto de vista energético en toda reacción química es necesaria la aportación de una energía inicial o de activación para que se inicie la reacción, independientemente de que vaya acompañada de una liberación de energía en forma de calor (reacción exotérmica), o se trate de una reacción que se realiza con absorción de energía en forma de calor (reacción endotérmica).

Tipos de reacciones metabólicas más frecuentes
  • Reacciones de oxidación-reducción (redox) o de transferencia de electrones. Una oxidación es una pérdida de electrones y una reducción es una ganancia de electrones. En los procesos metabólicos las transferencias de energía van asociadas con frecuencia a reacciones de este tipo.
  • Reacciones de condensación que conllevan la formación de una molécula compleja a partir de metabolitos más simples; en muchas de estas reacciones se produce la formación de moléculas de agua.
  • Reacciones de hidrólisis, inversas a las reacciones de condensación.
  • Reacciones de polimerización. Son las reacciones de unión de monómeros para formar una macromolécula o polímero.
  • Reacciones de isomerización o reacciones de ordenación interna de los átomos de una molécula para formar un isómero o sustancia de igual fórmula empírica pero con estructura molecular diferente.
  • Reacciones de transferencia de grupos de átomos de una mólecula a otra. Las más frecuentes son las reacciones de fosforilización o de incorporación de grupos fosfato a un metabolito, y las reacciones inversas de desfosforilación.


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. \"Características de las reacciones metabólicas\". asturnatura.com [en línea] Num. , [consultado el 16/12/2018]. Disponible en <https://www.asturnatura.com/articulos/metabolismo/caracteristicas-reacciones-metabolicas.php> . ISSN 1887-5068