2. ATP

2.1 El ATP como Fuente de Energía Libre en los Sistemas Biológicos

Las células requieren un continuo suministro de energía. Esta es necesaria para la síntesis de moléculas complejas, la ejecución de trabajo mecánico y el transporte de sustancias a través de sus membranas. La energía es transferida desde las reacciones químicas que la acumulan a las que las consumen, mediante una molécula especial, el ATP. El término ATP es el acrónimo de adenosina trifosfato, con la F de fosfato reemplazada por la P del símbolo químico del fósforo (los intentos de traducir el ATP al castellano llamándolo ATF fracasaron). En las células, la energía que recibe o cede el ATP es la contenida en el enlace entre su último fosfato y el resto de la molécula. El enlace se forma durante la síntesis de ATP: incorporan así energía, la que se cede cuando el enlace se escinde

2.2 Estructura del ATP: Inestabilidad y Formación de Híbridos de Resonancia

La estructura en anillo formada por carbonos (C) y oxígeno (O) es la ribosa. La estructura formada por dos anillos que contienen carbono y nitrógeno (N) es la adenina. Ambos constituyen la adenosina. Los tres fosfatos (P) forman una cadena que se une a un carbono de la ribosa para constituir la adenosina trifosfato.
Los fosfatos se muestran con cargas eléctricas negativas porque en las condiciones fisiológicas pierden protones. La unión (-O-) entre los dos fosfatos más alejados de la adenosina es la que se forma o se rompe para acumular o ceder, respectivamente, energía.

2.3 Potenciales de Transferencia de Fosfato

El ATP puede hacer varios tipos de modificaciones a loa metabolitos:

1. La fosforilación
2. La pirofosforilación
3. La adenililación

Las transferencias a menudo pueden activas un metabolito para pasos futuros. A estos grupos fosforilo pueden ser eliminados por medio de una hidrilización. Esta energía causada por la hidrólisis, termodinámicamente puede ser acoplada a la formación de ATP.

Esta transferencia de fosfato del ATP demuestra por que es la moneda central de energía en la célula. Estos intermedios fosforilados son muy importantes ya que:

1. Se mantienen intermedios dentro de la célula, como intermediarios fosforilados tienen carga negativa y no puede salir de la célula a través de la membrana hidrofóbica, y por lo tanto el mantenimiento de altas concentraciones de los intermediarios dentro de la célula es posible (aunque con la oposición del gradiente de concentración)
2. Conserva la energía almacenada en la molécula original de ATP en el vínculo del fosfoanhidrido.
3. El aumento de energía de enlace para los intermediarios de la enzima fosforilada en sitios activos de reducción de energía de la barrera de activación, aumentando la especificidad de la enzima.

2.4 Hidrólisis de ATP y Energía Libre

1) La hidrólisis, al provocar la separación de cargas, elimina la repulsión electrostática entre las cuatro cargas negativas del ATP.

2) El producto fosfato inorgánico (P;) se estabiliza por la formación de un híbrido de resonancia, en el que cada uno de los cuatro enlaces fósforo-oxígeno tiene el mismo grado de carácter de doble enlace mientras que el ión hidrógeno no está asociado de manera permanente con ninguno de los oxígenos. (En los fosfatos involucrados en enlaces anhídridos o éster tiene lugar también un cierto grado de estabilización por resonancia, pero son posibles menos formas de resonancia que para el Pi.

3) El producto ADP2-se ioniza inmediatamente, liberando un protón a un medio de [H+] muy baja (pH 7). Un cuarto factor (no mostrado) que favorece la hidrólisis del ATP es el mayor grado de solvatación (hidratación) de los productos P; y ADP con relación al ATP, lo que estabiliza todavía más los productos con relación a los reactivos.

2.5 Hidrólisis del ATP Acoplada a Reacciones Bioquímicas no Espontáneas

La constante de equilibrio para una reacción exergónicas es mayor que 1, significando que la concentración de productos es mayor que la concentración de reactivos en el equilibrio.

Las reacciones exergónicas pueden estar acopladas con reacciones endergónicas. Reacciones de oxidacion-reduccion (redox) son ejemplos de reacciones exergónicas y endergónicas acopladas. Las enzimas frecuentemente actúan por acoplamiento de una reacción endergónica con una reacción exergónica mediante la hidrólisis de ATP.

2.6 NADH y FADH como Fuentes de Poder Reductor

El metabolismo oxidativo de hidratos de carbono, grasas y proteínas frecuentemente se divide en tres etapas, de las cuales el ciclo de Krebs supone la segunda. En la primera etapa los carbonos de estas macromoléculas dan lugar a moléculas de acetil-CoA de dos carbonos, e incluye las vías catabólicas de aminoácidos, la n de ácidos grasos y la glucolisis. La tercera etapa es la fosforilación oxidativa, en la cual el poder reductor (NADH y FADH₂) generado se emplea para la síntesis de ATP según la o.

La teoría sugiere esencialmente que la mayor parte de la síntesis de ATP en la respiración celular, viene de un gradiente electroquímico existente entre la membrana interna y el espacio intermembrana de la mitocondria, mediante el uso de la energía de NADH y FADH2 que se han formado por la ruptura de moléculas ricas en energía, como la glucosa.

REFERENCIAS

• http://www.cienciahoy.org.ar/hoy27/atp.htm
• http://www.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.biblioteca.org.ar/libros/hipertextos%2520de%2520biologia/atp.gif&imgrefurl=http://www.biblioteca.org.ar/libros/hipertextos%2520de%2520biologia/met1.htm&usg=__tztvzEX7bI8sSBVSFJzCxGE6nzs=&h=400&w=500&sz=8&hl=es&start=34&um=1&itbs=1&tbnid=MYnOvdIKhDmoBM:&tbnh=104&tbnw=130&prev=/images%3Fq%3Datp%26start%3D20%26um%3D1%26hl%3Des%26sa%3DN%26ndsp%3D20%26tbs%3Disch:1
• http://www.biologia.arizona.edu/biochemistry/problem_sets/energy_enzymes_catalysis/08t.html
• www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/.../r18179.DOC
• http://www.upt.edu.pe/admision/descargas/CIENCIAS/Biolog%C3%ADa/Modulo%206%20respiraci%C3%B3n%20celular.pdf
• http://translate.google.com.mx/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://mcb.berkeley.edu/labs/krantz/mcb102/lect_S2008/MCB102-SPRING2008-LECTURE2-GLYCOLYSIS.pdf