(1 x 10 ^ 9 RXN por segundo por celda) x (37x 10 ^ 12) = 37 x 10 ^ 21, es decir, 37 con 21 ceros después, o 37 mil millones de billones de reacciones químicas por segundo en el cuerpo humano. Quizás se pregunte en este momento cómo se pueden producir tantas reacciones cada segundo en nuestras células.
No los hemos encontrado a todos (obviamente no), pero hay algunas reacciones que puedo enumerar (de las que estoy al tanto). ¡Así que, listo, prepárate, sumérgete en lo profundo!
Metabolismo y energia
- ¿Por qué el anabolismo es endergónico pero la formación de fuerzas atractivas en una solución exotérmica?
- Cómo calcular el factor N de la reacción de desproporción
- ¿Qué sucede en la reacción entre el permanganato de potasio y el oxalato de potasio?
- ¿Existe algún tipo de líquido para encendedores que haga que un encendedor Zippo tenga un color diferente?
- ¿Son todas las reacciones fotoquímicas reacciones de orden cero sin excepción?
Metabolismo: reacciones químicas en las células.
Innumerables reacciones químicas tienen lugar en las células y son responsables de todas las acciones de los organismos. Juntas, estas reacciones forman el metabolismo de un organismo. Los químicos que participan en estas reacciones se llaman metabolitos .
En todas las reacciones:
- los enlaces químicos en las moléculas que reaccionan se rompen; esto requiere energía
- se forman nuevos enlaces químicos para fabricar los productos; esto da energía
Cuando se produce una reacción química, la energía es absorbida o liberada. Esto depende de las fuerzas relativas de los enlaces que se rompen y de los enlaces que se forman.
En una reacción exergónica , se libera energía a los alrededores. Los enlaces que se forman son más fuertes que los enlaces que se rompen.
En una reacción endergónica , la energía se absorbe de los alrededores. Los enlaces que se forman son más débiles que los enlaces que se rompen.
Reacciones químicas y cambios energéticos.
Hidrógeno y cloro: una reacción exergónica
También puede encontrar los términos reacciones exotérmicas y endotérmicas. Estos describen reacciones exergónicas y endergónicas cuando la energía liberada o absorbida es energía térmica. En una reacción exotérmica, la temperatura del entorno aumenta. En una reacción endotérmica, la temperatura del entorno disminuye.
Anabolismo y catabolismo
Dos tipos de reacciones metabólicas tienen lugar en la célula: “acumulación” ( anabolismo ) y “descomposición” ( catabolismo ).
Las reacciones anabólicas consumen energía. Son endergónicos. En una reacción anabólica, las moléculas pequeñas se unen para formar otras más grandes. Por ejemplo, las siguientes reacciones de condensación que ocurren en las células son anabólicas:
- los aminoácidos se unen para formar dipéptidos:
por ejemplo, NH2CHRCOOH + NH2CHRCOOH NH2CHRCONHCHRCOOH + H2O
y el proceso continúa a medida que se forman moléculas de proteínas grandes
- Pequeñas moléculas de azúcar se unen para formar disacáridos:
por ejemplo, C6H12O6 + C6H12O6 C12H22O11 + H2O
y el proceso continúa a medida que se forman grandes moléculas de polisacárido
- El glicerol reacciona con los ácidos grasos para formar lípidos:
por ejemplo, CH2OHCH (OH) CH2OH + C17H35COOH CH2OHCH (OH) CH2OOCC17H35
y el proceso continúa a medida que el triglicérido se produce a través de reacciones similares con los otros dos grupos hidroxilo de la molécula de glicerol
- Durante la fotosíntesis, el dióxido de carbono y el agua se utilizan para producir glucosa y oxígeno:
por ejemplo, 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2
Las reacciones catabólicas dan energía. Ellos son exergónicos. En una reacción catabólica, las moléculas grandes se descomponen en otras más pequeñas. Por ejemplo, el reverso de las reacciones de condensación descritas anteriormente, es decir, las reacciones de hidrólisis, son catabólicas.
- Un ejemplo simple de una reacción catabólica que ocurre en las células es la descomposición del peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno:
2H2O2 2H2O + O2
- La conversión de glucosa durante la respiración para producir dióxido de carbono y agua es otro ejemplo común:
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
Como ocurren las reacciones químicas
Las reacciones químicas que ocurren durante el metabolismo se ven afectadas por la temperatura. Muchos animales mantienen una temperatura constante que resulta en tasas relativamente estables de reacciones metabólicas. Los animales de sangre fría están particularmente influenciados por la temperatura de su entorno: son más vivos cuando están calientes. En el frío, su metabolismo se ralentiza dramáticamente, y es por eso que algunos animales de sangre fría hibernan. Algunas veces, la cirugía se lleva a cabo a bajas temperaturas para disminuir la tasa metabólica del paciente, por ejemplo, durante las operaciones en el corazón o el cerebro.
Las moléculas se mueven y chocan
Las moléculas se mueven constantemente. Sus enlaces vibran y giran. En gases, líquidos y soluciones, las moléculas se mueven, chocando entre sí. Cuando las moléculas colisionan, existe la posibilidad de que tenga lugar una reacción, pero solo si las moléculas colisionan:
- tener suficiente energía
- están alineados correctamente
Cuantas más colisiones haya entre moléculas con suficiente energía y alineación correcta, más rápida será la reacción. Esto se llama teoría de colisión .
- Cuantas más moléculas estén presentes, más rápida será la reacción. Por lo tanto, las reacciones tienen lugar más rápido en soluciones concentradas que en soluciones más diluidas.
- A altas temperaturas, las moléculas tienen más energía que a bajas temperaturas. Por lo tanto, las colisiones son más frecuentes y la probabilidad de que las moléculas tengan suficiente energía es mayor. En consecuencia, la velocidad de las reacciones químicas aumenta con el aumento de la temperatura.
Complejos activados y energía de activación.
Algunas reacciones tienen lugar en un solo paso. Podemos representar esto usando un perfil de energía . Se forma un complejo activado (o estado de transición ) entre el reactivo y el producto. Esta no es una sustancia ‘real’ en el sentido de que puede aislarse y colocarse en un tubo de ensayo. Pero basado en varias pruebas experimentales, es el modelo químico de cómo ocurre la reacción. La “joroba” de energía muestra cuánta energía deben tener las moléculas que reaccionan para una colisión “exitosa”, es decir, una que conduzca a la reacción. La formación de un complejo activado requiere energía para unir las moléculas en la orientación correcta. Por lo tanto, siempre es una reacción endergónica. La energía requerida se llama energía de activación (E
un
)
Perfiles de reacción: siguiendo el curso de una reacción química exergónica de un paso
Es más común que las reacciones entre moléculas tengan lugar en una serie de pasos consecutivos. Después de cada paso se forma una reacción intermedia . A diferencia de un complejo activado, este tiene una existencia real. Para cada paso se forma un complejo activado y hay una energía de activación asociada. El paso con la energía de activación más alta es el paso determinante de la velocidad en la reacción y controla qué tan rápida es la reacción general.
Perfiles de reacción: siguiendo el curso de una reacción química exergónica de dos pasos
Catalizadores
En las fábricas químicas a menudo se usan altas temperaturas y presiones. Sin embargo, esta energía cuesta dinero. Los catalizadores hacen que las reacciones químicas sean más rápidas y su uso en la industria química ahorra tiempo y dinero.
Las células son extremadamente sensibles a la temperatura y la presión. Los catalizadores son esenciales para garantizar que las reacciones metabólicas tengan lugar en condiciones que la célula pueda soportar. Las enzimas son catalizadores de la naturaleza.
- Consulte este enlace para: 1. Las reacciones químicas más significativas
- 2. Los principios de regulación de las vías metabólicas.
→ 5. Reacciones químicas en el metabolismo
