La estrategia básica del catabolismo es formar ATP, poder reductor y precursor para la biosíntesis.
El ATP es la divisa o unidad biológica universal de energía. El elevado potencial para transferir fosforilos del ATP capacita para utilizarse como fuente de energía en la contracción muscular, el trasporte activo, la amplificación de señales y la biosíntesis. En la célula, la hidrólisis de la molécula de ATP cambia la relación de equilibrio entre productos y sustancias reaccionantes de una reacción acoplada. De esta forma, una secuencia de reacciones termodinámicamente desfavorable puede resultar muy favorable si se acopla a la hidrólisis de un número suficiente de moléculas de ATP.
El ATP se genera en la combustión de moléculas combustibles como la glucosa, los ácidos grasos y aminoácidos. El intermediario común en la mayoría de estas oxidaciones es el acetil-CoA. Los átomos del carbono del fragmento acetilo se oxidan por completo a CO2 por el ciclo de Krebs con formación simultánea de NADH y FADH2. Estos transportadores de electrones ceden sus electrones de elevado potencial a la cadena respiratoria. El subsiguiente flujo de electrones al O2 origina el bombeo de protones a través de la membrana interna mitocondrial. El gradiente de protones se emplea con posterioridad para sintetizar ATP. La glucolisis también genera ATP, pero la cantidad formada es mucho menor que la producida por la fosforilación oxidativa. La oxidación de glucosa a piruvato genera 2 moléculas de ATP, mientras que si la glucosa se oxida por completo a CO2 se generan 30 moléculas de ATP.
El NADH es el principal dador de electrones en las biosíntesis reductora. En la mayoría de las biosíntesis los productos están más reducidos que sus precursores y por eso se necesita, además de ATP, poder reductor. Los electrones de elevado potencial que se requieren para dirigir estas reacciones proceden normalmente del NADPH.
Las biomoléculas se construyen apartir de una serie pequeña de precursores. La enorme variedad de moléculas de los seres vivos se sintetizan a partir de un número mucho menor de precursores. Las vías metabolicas, que generan ATP y NADH, también proporcionan precursores para la biosíntesis de moléculas complejas.
Las vías biosinteticas y degradativas casi siempre son diferentes. Asi, por ejemplo, la vía de síntesis de los ácidos grasos es diferente de la de su degradación. Esta separación posibilita que las vías biosinteticas y degradativas sean termodinámicamente favorables en todo momento. Una vía biosintetica se convierte en exergonica si se acopla a la hidrólisis de un número suficente de moléculas de ATP.
Hidrólisis del ATP
En la hidrólisis del ATP se está hidrolizando uno de los enlaces anhídrido de ácido. Esto libera gran energía, concretamente ΔG = -7,7 kcal/mol
Así se comprende que el ATP tiene tendencia a hidrolizarse de forma natural y liberar energía.
Las razones químicas de esa tendencia son tres:
Las razones químicas de esa tendencia son tres:
1. Energía de estabilización por resonancia: viene dada por la deslocalización electrónica, es decir, que debido a la distinta electronegatividad entre el P y el O, existe un desplazamiento de los electrones de los dobles enlaces hacia el O. En el enlace doble tienen cierto carácter de sencillo y viceversa.
Pues bien, la energía de estabilización por resonancia es más alta en los productos de hidrólisis que en el ATP. Esto se debe fundamentalmente a que los electrones π de los oxígenos puente entre los P son fuertemente atraídos por los grupos fosfóricos.
La competencia por los electrones π crea una tensión en la molécula; ésta es evidentemente menor (o está ausente) en los productos de hidrólisis. Por lo tanto, hay mayor energía de estabilización por resonancia en los productos de hidrólisis.
2. Tensión eléctrica entre las cargas negativas vecinas existente en el ATP. Esa tensión es evidentemente menor en los productos de hidrólisis.
3. Solvatación: la tendencia natural es hacia una mayor solvatación. La energía de solvatación es mayor en los productos de hidrólisis que en el ATP.
En la célula existen muchos enlaces de alta energía, la mayoría de los cuales son enlaces fosfato. El ATP ocupa una posición intermedia entre los fosfatos de alta energía.
En la célula existen muchos enlaces de alta energía, la mayoría de los cuales son enlaces fosfato. El ATP ocupa una posición intermedia entre los fosfatos de alta energía.
Una de las más importantes funciones del ATP es dar el paso para que ingresen las sustancias a la célula. Esta gran energía puede ser útil para fines de recarga a seres artificiales, ya que su hidrolisis libera una cantidad significante de energía.
Berg, Jeremy M. Tymoczko, John L. Stryer, Lumbert. Bioquímica 6a edición, España, Reverté, 2008 pag. 761
es.wikipedia.org/wiki/Adenosín_trifosfato
No hay comentarios:
Publicar un comentario