Algunas consideraciones bioenergéticas
1. la oxidación como fuente de energía metabólica
La mayor parte de la energía necesaria para las reacciones de biosíntesis procede de la oxidación de los sustratos orgánicos. El oxígeno es un oxidante potente y tiene una intensa tendencia a atraer electrones, quedando reducido en el proceso.
1.1 oxidaciones y reducciones
La reacciones de oxidación-reducción son procesos en los que se pierden y se ganan electrones. En la mayor parte de las reacciones redox de las vías metabólicas, se rompen enlaces C-H, de forma que el átomo de C pierde los 2 electrones de enlace que son captados por un aceptor como el NAD.
En los organismos aeróbicos, el último aceptor de los pares de electrones cedidos en la oxidación de los metabolitos es el oxígeno molecular.
Las normas de apareamiento de electrones dictan que el oxígeno sólo puede aceptar electrones desapareados; es decir, que los electrones deben ser transferidos al O2 de uno en uno. Los metabolitos ceden los electrones de dos en dos a la cadena de transporte electrónico, que los transfiere a su vez de uno en uno al O2.
1.2 Oxidaciones biológicas
La oxidación biológica de los sustratos orgánicos es comparable a las oxidaciones no biológicas como la combustión de madera. La liberación de energía libre es la misma tanto si nos referimos a la oxidación del polímero de celulosa en un incendio forestal, como si habláramos de la combustión de la glucosa en un calorímetro o de la oxidación metabólica de la glucosa.
Las oxidaciones biológicas son mucho más complejas que los procesos de combustión.
El ATP como elemento de cambio energético
Las células heterotróficas obtienen su energía libre en forma química a partir de la degradación (catabolismo) de las moléculas nutrientes, particularmente de los carbohidratos y las grasas y emplean esa energía para:
1. sintetizar biomoléculas a partir de precursores más pequeños
2. efectuar trabajo mecánico
3. transportar biomoléculas o iones a través de las membranas en sentido de las concentraciones crecientes contra gradiente.
el ATP es un nucleótido que consta de una adenina, una ribosa y una unidad trifosfato. la forma activa del ATP es normalmente un complejo del ATP con Mg o Mn. Tanto el ATP como sus productos de la hidrólisis sucesiva, ADP y AMP son nucleótidos. Estos nucleótidos están constituidos por una base heterocíclica de purina o de pirimidina, un azúcar de 5 carbonos y uno o más grupos fosfato.En el ATP, ADP y AMP, la base es la purina adenina y el azúcar de 5 carbonos es la D-ribosa.
El ATP es una molécula rica en energía porque su unidad trifosfato contiene 2 enlaces anhídrido fosfórico.
El ATP es la molécula central del flujo de energía química e las células vivas, pues se forma para almacenar energía y se degrada para transferirla.
Se presents un resumen esquemático preliminar de la forma como el ATP almacena y degrada energía:
Como se aprecia en la figura, el ATP es una combinación de adenina, ribosa y tres radicales fosfato. Los dos últimos fosfatos están unidos al resto de la molécula por los llamados enlaces ricos en energía. La energía libre de cada uno de estos enlaces es de unas 7300 calorías en condiciones ambientales, y de 12000 calorías en las condiciones de temperatura y concentración de reactivos del organismo.
2. formación de ATP
Para completar su función como intermediario metabólico, el ATP debe ser regenerado. Esto se consigue a través de 3 procesos.
2.1 fosforilación a nivel de sustrato.
el ATP puede formarse a partir de fosfoenolpiruvato, por transferecia directa de un grupo fosforilo de un compuesto de alta energía al ADP.
2.2 fosforilación oxidativa y fotofosforilación
Tanto el metabolismo oxidativo como la fotosíntesis generan un gradiente de concentraicón de protones a través de una membrana. la descarga de este gradiente se encuentra acoplada enzimáticamente a la formación de ATP a partir de ADP y Pi.
2.3 reacción de la adenilato cinasa
El AMP resultante de la rotura pirofosfatolítica del ATP se transforma en ADP en una reacción catalizada por el enzima adenilato cinasa.
El ADP seguidamente se transforma en ATP a través de la fosforilación a nivel e sustrato, la fosforilación oxidativa o la fotofosforilación.
referencia:
bioquímica de los proceso metabólicos. Pág: 16-24. En el siguiente link:
