¿Por qué los químicos en una célula no se contagian entre sí y evitan que ocurran reacciones específicas? ¿Cómo llegan al lugar correcto en el momento correcto?

Presumiblemente, por productos químicos te refieres a todas las pequeñas moléculas y cofactores que las proteínas usan para regular y mantener la función celular: ATP, NADH, FADH2, etc. También son los componentes básicos de las macromoléculas biológicas: nucleótidos, aminoácidos, azúcares, etc.

Simplemente, la especificidad de la proteína y la cinética de la enzima controlan esto. Los productos químicos solo son útiles con la presencia de proteínas: por ejemplo, la glucosa no tiene un papel inherente en la célula, solo mediante una cascada de reacciones controladas por proteínas puede convertirse en trifosfato de adenosina (ATP) nb, este proceso se llama glucólisis, que probablemente ya lo sepas El ATP a su vez solo tiene un uso cuando es utilizado por otras proteínas para impulsar el movimiento, la catálisis, la síntesis de ADN, el transporte, etc. Por lo tanto, es la interacción de sustancias químicas con proteínas lo que es útil para la célula.

La razón por la que no se contactan entre sí es que las interacciones favorables son mucho más probables que las no favorables. Con ATP, por ejemplo, la concentración celular promedio es de aproximadamente 1-10 mM (ejemplo ref = Página en nih.gov). Esto es más probable que sea razonablemente uniforme alrededor de la célula ya que la difusión es muy rápida (posiblemente un poco más alta alrededor de las mitocondrias, donde se produce el ATP). De manera similar, la concentración de NADH es de aproximadamente 1-2 mM.

Algunas proteínas se unirán a ATP o NADH con una afinidad muy alta (digamos 1-10 nM) mientras que las proteínas no específicas también pueden interactuar con estas moléculas, pero a una afinidad mucho menor (digamos 100s de mM). Esto significa que a concentraciones celulares, las interacciones específicas son millones de veces más probables que las interacciones no específicas. Entonces, mientras que las proteínas que consumen ATP y NADH se encuentran en entornos similares, sus afinidades relativas diferentes para cada molécula probablemente serán 1,000,000+ veces diferentes, por lo que es muy poco probable que se produzcan interacciones incorrectas (es decir, que cada molécula se interponga).

Esto es muy importante para la célula y puede cambiar las afinidades de cada proteína en respuesta a los niveles celulares de estas moléculas para mantener la célula saludable, por ejemplo, una célula normal necesita mantener un exceso de 5 veces de ATP sobre su producto de degradación ADP (aproximadamente un trillón de veces se desplazó del equilibrio natural). Teniendo en cuenta que los humanos producen y consumen sus pesos corporales en ATP todos los días (ref = Apertura y cierre de la compuerta de metabolito), este es un equilibrio muy importante para hacerlo bien.

TLDR: las moléculas están igualmente dispersas alrededor de la célula, pero debido a las enormes diferencias en afinidades para diferentes proteínas, la célula puede garantizar que solo se produzcan interacciones específicas.