Trifosfato de Adenosina

El adenosín trifosfato (ATP), es considerado por los biólogos como la moneda de energía para la vida. Es una molécula de alta energía que almacena la energía que necesitamos para realizar casi todo lo que hacemos. Está presente en el citoplasma y en el nucleoplasma de cada célula. Esencialmente todos los mecanismos fisiológicos que requieren energía para su ejecución, la obtienen directamente desde el ATP almacenado, (Guyton). Cuando los alimentos en las células se oxidan gradualmente, la energía liberada se utiliza para volver a formar ATP, de modo que la célula siempre mantiene el suministro de esta molécula esencial. Karp cita una estimación de que se forma más de 2 x 1026 moléculas o >160kg de ATP en el cuerpo humano ¡diariamente!. El ATP es destacable por su capacidad para entrar en muchas reacciones acopladas, tanto en los alimentos para extraer la energía, como con las reacciones en otros procesos fisiológicos para proporcionarles energía. En los sistemas animales, el ATP puede ser sintetizado en el proceso de glicólisis en el cual hay una producción neta de dos moléculas de ATP en un ciclo. Esta glicólisis es una paso principal en la respiración anaeróbica. En la respiración aeróbica la glicólisis tambien es una fuente de ATP, sin embargo, el proceso mas productivo en las fábricas de pequeñas energías llamada mitocondria juega un papel fundamental en la producción de ATP.

La columna vertebral de la estructura del ATP es un compuesto de carbono ordenado, pero la parte que es realmente crítica es la parte del fósforo -el trifosfato-. Tres grupos de fósforo están unidos por átomos de oxígeno entre sí, y también hay oxígenos laterales conectados a los átomos de fósforo. En las condiciones normales en el cuerpo, cada uno de estos átomos de oxígeno tiene una carga negativa, y como se sabe, los electrones quieren estar con los protones - las cargas negativas se repelen entre sí -. Estos cargas negativas amontonadas quieren escapar - para alejarse unas de otras -, así que hay una gran cantidad de energía potencial.

Si se elimina uno de estos grupos fosfato de un extremo quedando sólo dos grupos fosfatos, la molécula es mucho más estable. Esta conversión del ATP en ADP es una reacción extremadamente crucial para el suministro de energía en los procesos vitales. Sólo el corte de un enlace con su consiguiente reordenamiento, es suficiente para liberar alrededor de 7,3 kilocalorías por mol = 30,6 kJ/mol. Esto es aproximadamente la misma energía que la de un único cacahuete.

Los seres vivos pueden usar el ATP como una batería. El ATP, alimenta reacciones necesitadas de la pérdida de uno de sus grupos de fósforo para formar ADP, pero se puede utilizar la energía de los alimentos en las mitocondrias, para convertir el ADP de nuevo en ATP, y que la energía vuelva a estar disponible para realizar el trabajo necesario. En las plantas, la energía solar se puede utilizar para convertir el compuesto menos activo, de vuelta, a la forma altamente energética. En los animales, se utiliza la energía de las moléculas de almacenamiento de alta energía, para hacer lo necesario para mantenerse con vida, y luego "recargarlas" para ponerlas de nuevo en el estado de alta energía. La oxidación de la glucosa en las células eucariotas, opera en un ciclo llamado ciclo TCA o ciclo de Krebs, que proporciona energía para la conversión del ADP en ATP.

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Guyton
Cap.45

Karp
Cap.5
 
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Conversión del ATP en ADP

El Adenosín Trifosfato (ATP) es la moneda de la energía de la vida y proporciona la energía para la mayoría de los procesos biológicos, convirtiéndose en ADP (difosfato de adenosina). Como la reacción básica implica a una molécula de agua,

ATP + H2O → ADP + Pi

esta reacción se conoce comúnmente como hidrólisis del ATP.

La columna vertebral de la estructura del ATP, es un compuesto de carbono ordenado, pero la parte que es realmente crítica es la parte del fósforo -el trifosfato-. Tres grupos de fósforo están unidos por átomos de oxígeno entre sí, y también hay oxígenos laterales conectados a los átomos de fósforo. En las condiciones normales en el cuerpo, cada uno de estos átomos de oxígeno tiene una carga negativa, y como se sabe, los electrones quieren estar con los protones - las cargas negativas se repelen entre sí -. Estos cargas negativas amontonadas quieren escapar - para alejarse unas de otras -, por lo que hay una gran cantidad de energía potencial.

Si se elimina uno de estos grupos fosfato de un extremo quedando sólo dos grupos fosfatos, la molécula es mucho más estable. Si se corta este enlace, la energía es suficiente para liberar cerca de 7.000 calorías por mol, casi lo mismo que la energía de un solo cacahuete.

Los seres vivos pueden usar el ATP como una batería. El ATP alimenta reacciones necesitadas de la pérdida de uno de sus grupos de fósforo para formar ADP, pero se puede utilizar la energía de los alimentos en las mitocondrias, para convertir el ADP de nuevo en ATP, y que la energía vuelva a estar disponible para realizar el trabajo necesario. En las plantas, la energía solar se puede utilizar para convertir el compuesto menos activo, de vuelta, a la forma altamente energética. En los animales, se utiliza la energía de las moléculas de almacenamiento de alta energía, para hacer lo necesario para mantenerse con vida, y luego "recargarlas" para ponerlas de nuevo en el estado de alta energía.

Ejemplos de Cambios de Energía Libre ΔG por esta Reacción
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Energía Libre por Hidrólisis del ATP

El trifosfato de adenosina (ATP) es la moneda de energía de la vida y proporciona esa energía a la mayoría de los procesos biológicos, convirtiéndose en ADP (difosfato de adenosina). Como la reacción básica implica a una molécula de agua,

ATP + H2O → ADP + Pi

esta reacción se conoce comúnmente como la hidrólisis del ATP. El cambio en la energía libre de Gibbs en la reacción, se utiliza para evaluar el rendimiento energético de tales reacciones, y como un indicador general de la espontaneidad de las reacciones. Bajo condiciones estándar, este cambio ΔG0' es

.

Sin embargo, dentro de una célula viva, las concentraciones típicas de las sustancias reaccionantes pueden ser: [ATP]=10mM, [ADP]=1mM y [Pi]=10mM. En esas condiciones, el cambio de energía libre es

.

Debido a las concentraciones de ATP y ADP en la célula, las condiciones son muy favorables para el uso de la hidrólisis del ATP como fuente de energía. De hecho, si se combinan con la hidrólisis del ATP, pueden darse muchos de los procesos con valores de ΔG positivos.

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