7.18: Regulación de la Respiración Celular - Mecanismos Reguladores para la Respiración Celular

Objetivos de aprendizaje

• Explicar los mecanismos que regulan la respiración celular.

Mecanismos Regulatorios

Se utilizan diversos mecanismos para controlar la respiración celular. Como tal, existe algún tipo de control en cada etapa del metabolismo de la glucosa. El acceso de la glucosa a la célula se puede regular utilizando las proteínas GLUT que transportan glucosa. Además, diferentes formas de la proteína GLUT controlan el paso de la glucosa hacia las células de tejidos específicos.

Figura\(\PageIndex{1}\): Transporte de Glucosa: GLUT4 es un transportador de glucosa que se almacena en vesículas. Una cascada de eventos que ocurre tras la unión de la insulina a un receptor en la membrana plasmática hace que las vesículas que contienen GLUT4 se fusionen con la membrana plasmática para que la glucosa pueda transportarse a la célula.

Algunas reacciones se controlan al tener dos enzimas diferentes: una cada una para las dos direcciones de una reacción reversible. Las reacciones que son catalizadas por una sola enzima pueden ir al equilibrio, deteniendo la reacción. En contraste, si dos enzimas diferentes (cada una específica para una dirección dada) son necesarias para una reacción reversible, la oportunidad de controlar la velocidad de la reacción aumenta y no se alcanza el equilibrio.

Varias enzimas involucradas en cada una de las vías (en particular, la enzima que cataliza la primera reacción comprometida de la ruta) se controlan mediante la unión de una molécula a un sitio alostérico (no activo) en la proteína. Este sitio tiene un efecto sobre la actividad de la enzima, a menudo cambiando la conformación de la proteína. Las moléculas más utilizadas en esta capacidad son los nucleótidos ATP, ADP, AMP, NAD ⁺ y NADH. Estos reguladores, conocidos como efectores alostéricos, pueden aumentar o disminuir la actividad enzimática, dependiendo de las condiciones predominantes, alterando la estructura estérica de la enzima, afectando generalmente la configuración del sitio activo. Esta alteración de la estructura de la proteína (la enzima) aumenta o disminuye su afinidad por su sustrato, con el efecto de aumentar o disminuir la velocidad de reacción. La unión de una molécula al sitio alostérico sirve para enviar una señal a la enzima, proporcionando retroalimentación. Este tipo de control de retroalimentación es efectivo siempre y cuando el químico que lo afecta esté unido a la enzima. Una vez que la concentración general del químico disminuye, se difundirá lejos de la proteína, y el control se relajará.

Puntos Clave

• Diversas formas de la proteína GLUT controlan el paso de la glucosa hacia las células de tejidos específicos, regulando así la respiración celular.
• Las reacciones que son catalizadas por una sola enzima pueden ir al equilibrio, lo que puede hacer que la reacción se detenga.
• Si son necesarias dos enzimas diferentes para una reacción reversible, hay mayor oportunidad de controlar la velocidad de la reacción y, como resultado, el equilibrio se alcanza con menos frecuencia.
• Las enzimas a menudo se controlan mediante la unión de una molécula a un sitio alostérico en la proteína.

Términos Clave

• enzima: una proteína globular que cataliza una reacción química biológica
• alostérico: un compuesto que se une a un sitio inactivo, afectando la actividad de una enzima al cambiar la conformación de la proteína (puede activarse o desactivarse)
• metabolismo: el conjunto completo de reacciones químicas que ocurren en las células vivas