Si estás con vida es porque en tu interior están ocurriendo reacciones bioquímicas a gran velocidad. Esto solo es posible gracias a ciertos compuestos enzimáticos que actúan como aceleradores. Todos hemos encendido un fuego alguna vez. Ya sabes, un fósforo, la hornilla de gas para preparar café, el encendido del auto, la hoguera del campamento o el corazón de una vecina. A temperatura ambiente, para hacer arder simples carbohidratos como papel, madera, alcohol o petróleo, es necesario una tremenda fricción que eleve la temperatura, o bien el contacto directo con fuego. Por si no estaba claro, los materiales combustibles mencionados, a los que me he referido como carbo-hidratos, son precisamente mezclas de carbono e hidrógeno como las de nuestros alimentos, que de ningún modo comienzan a arder de modo espontáneo a temperatura ambiente, ni siquiera expuestos al sol del trópico. El carbohidrato que llamamos papel, consiste de celulosa (C6H10O5)n, la cual es indigerible para los seres humanos pero puede servir de alimento a ciertos rumiantes. En el interior de nuestras células, sin embargo, a una temperatura promedio de 37°C, la combustión de las moléculas de grasas y azúcares en presencia de oxígeno, sucede sin problemas. ¿Cuál es su secreto?
En nuestro organismo operan ciertas sustancias auxiliares que tienen el poder de acelerar las reacciones químicas: las enzimas. Estos maravillosos compuestos aceleradores, no son otra cosa que proteínas, y tienen la capacidad de impulsar la transformación de las moléculas biológicas sin modificarse ellas mismas en lo más mínimo. Dicha clase de proteínas recibe pues el nombre de catalizadores biológicos. Como seguro sabrás, las proteínas son la base misma de la estructura y función de tus células. No es de extrañar entonces que una tarea fundamental de las proteínas sea actuar como dichas enzimas, catalizadores que dan el ímpetu a prácticamente todas[1] las reacciones químicas en los organismos vivos. En ausencia de catálisis enzimática, la mayoría de las reacciones bioquímicas son tan lentas que no ocurrirían bajo las tranquilas condiciones de temperatura y presión que son compatibles con la vida. La razón por la que batimos vigorosamente ciertas mezclas de sustancias en la cocina (o el laboratorio) es porque de no agregar esa energía extra, su combinación o mezcla espontánea tomaría quizá semanas o meses. Otro tanto pasa con la cocción de los alimentos. De modo análogo, las enzimas aceleran las velocidades de tales reacciones en más de un millón de veces, por lo que las reacciones que tomarían años en ausencia de agentes catalíticos pueden ocurrir en fracciones de segundo si son catalizadas por la enzima apropiada.
Nuestras células poseen millares de enzimas diferentes, cuya concentración o escasez determina cuál de las muchas reacciones bioquímicas posibles tendrá lugar dentro de la célula. La riqueza enzimática de tus células determina la dirección general de sus reacciones.
Fig.1 Los catalizadores o aceleradores biológicos en los organismos vivos se llaman enzimas (nombradas por la palabra griega para levadura). Las levaduras y bacterias, contienen enzimas que aceleran el proceso de fermentación, como la conversión de lactosa en lactato (leche en yogurt) o de glucosa en alcohol por reacción con oxígeno (fabricación de vino).
La malnutrición genera deficiencias enzimáticas que inducen enfermedad y vejez.
Con hasta cincuenta mil tipos diferentes de enzimas en nuestro organismo, algunos de estos aceleradores son proteínas puras, consistentes solo en un collar de aminoácidos. Otros catalizadores consisten en una molécula de proteína con una molécula especial agregada, la co-enzima, pieza indispensable para darle la capacidad de catalizar su reacción química específica. Todas las coenzimas son –o están fabricadas de- micronutrientes. Ciertos minerales (zinc, selenio, magnesio, etc.) y las vitaminas o sus derivados directos[2] sirven como coenzimas en muchos sistemas enzimáticos del organismo. Tras tomar vino, por ejemplo, el estado de ebriedad disminuye en pocas horas debido a la alcohol deshidrogenasa (el sufijo “asa” denota que es una enzima), que cataliza la oxidación del alcohol a acetato en el hígado. Esta enzima contiene dos átomos de zinc, indispensables para su labor.
Fig.2 Mecanismo de acción de una enzima. Los micronutrientes (vitaminas y oligoelementos minerales) son indispensables para la vida ya que conforman las enzimas. La cisteamina oxidasa, por ejemplo, contiene un átomo de hierro, un átomo de cobre y un átomo de zinc. La razón por la que se requiere un oligoelemento como el molibdeno en cantidades extremadamente pequeñas es que sirve como coenzima, lo que permite que la enzima activa actúe una y otra vez para catalizar una reacción química que es esencial para la salud.
Sin la ingestión diaria de al menos 100 miligramos de diversas vitaminas del complejo B (niacina, riboflavina, tiamina, pantotenato, biotina, folato, cobalamina, etc.), la velocidad de las reacciones intracelulares que generan energía biológica (ATP) caería drásticamente en pocas semanas, impidiendo primero la replicación celular y luego la respiración (fosforilación oxidativa), y con ello la vida. Relativo a su peso ínfimo, el poder enzimático de las vitaminas y oligoelementos es increíble. En promedio, los adultos con un IMC en torno a 25 kg/m2 necesitamos cerca de un kilogramo diario de macronutrientes para mantenernos vivos. En comparación, necesitamos apenas una ingesta diaria de unos miligramos –o millonésimas de gramo en el caso de la cobalamina- de vitaminas, cuyo poder catalítico genera internamente una cantidad miles de veces más grande de todas las sustancias vitales.
La mayoría de las vitaminas operan como aceleradores biológicos en varios sistemas enzimáticos. La B-2 o riboflavina, integra la enzima respiratoria FAD, de la cual dependen infinidad de procesos vitales. La B-5 o ácido pantoténico, por ejemplo, es parte de la coenzima A, puente de entrada en el Ciclo de Krebs, vórtice central del metabolismo energético. La vitamina B-6 (piridoxina o piridoxal fosfato) y virtualmente todas las otras vitaminas, catalizan un centenar de reacciones bioquímicas esenciales para la vida de nuestras células. Sin la B-5 o la B-6, tampoco funcionarían las reacciones de conversión de colina en Acetilcolina o de L-DOPA en Dopamina en nuestro cerebro, con fatales consecuencias, ya que de ambos neurotransmisores depende la transmisión de impulsos neuronales. Por su parte, la B-3 (niacina o ácido nicotínico o), integra dos coenzimas importantes[3], que catalizan más de doscientos sistemas enzimáticos en los mamíferos.
[1] Aunque los ARN son capaces de catalizar algunas reacciones, la mayoría de estas son catalizadas por proteínas. [2] (o sustancias elaboradas a partir de vitaminas, como el difosfato de tiamina, elaborado mediante la combinación de tiamina, vitamina B y ácido *fosfórico) [3] El nucleótido difosfopiridina y el nucleótido trifosfopiridina.
Ernesto Prieto Gratacós Laboratorio de Ingeniería Biológica Licencia Creative Commons Atribución -NoComercial-SinDerivar 4.0 Internacional