El ATP y su función en el metabolismo

El ATP (Adenosín Trifosfato) es la principal molécula energética de la célula. Actúa de dos maneras:

• Hidrólisis del ATP:

  Es un proceso espontáneo que libera la energía contenida en el enlace. Esto permite acoplar la hidrólisis del ATP a procesos que no son posibles sin un aporte energético. El acoplamiento se hace mediante enzimas que hacen posible la reacción global.

• Fosforilación del ADP (síntesis de ATP):

  Es la reacción contraria a la hidrólisis y no es espontánea, ya que requiere un aporte de energía. Esta reacción tiene lugar en el interior de las células acoplada a otros procesos que liberen energía. En las células se utilizan dos mecanismos básicamente distintos para sintetizar ATP:

  • Fosforilación a nivel de sustrato:

    Se utiliza la energía liberada por una reacción exotérmica para fosforilar ADP y sintetizar ATP.

  • Fosforilación en el transporte de electrones:

    Se trata de un mecanismo muy especial. El transporte de electrones por medio de cadenas transportadoras formadas por proteínas ubicadas en las membranas de las mitocondrias y los cloroplastos libera energía que es utilizada por el enzima ATP-sintetasa para acoplar la fosforilación del ADP a ATP. Cuando ocurre en las mitocondrias se denomina fosforilación oxidativa y si ocurre en los cloroplastos fosforilación fotosintética.

Coenzimas: Tipos y funciones

Las coenzimas son moléculas orgánicas de bajo peso molecular que se unen a las enzimas (apoenzimas) y son esenciales para su actividad catalítica. Son responsables del tipo de reacción enzimática que realiza el enzima. Muchos coenzimas son vitaminas o derivados de vitaminas.

Tipos de Coenzimas:

• Adenosín-fosfatos:

  Nucleótidos de Adenina (A) que pueden tener 1, 2 o 3 grupos fosfato (AMP, ADP y ATP). Los enlaces entre los grupos fosfato son ricos en energía (aproximadamente 7Kcal/mol por enlace). La hidrólisis de ATP a ADP y AMP libera energía, mientras que la fosforilación (ADP a ATP) la almacena. Son importantes acumuladores biológicos de energía.

• Piridín-nucleótidos:

  Dinucleótidos formados por un nucleótido de A y otro con nicotinamida (Vitamina B5 o PP). Existen dos tipos: NAD y NADP, ambos con formas oxidadas (NAD⁺, NADP⁺) y reducidas (NADH, NADPH). Actúan como transportadores de hidrógeno (H) en el metabolismo.

• Flavín-nucleótidos:

  Contienen riboflavina (Vitamina B2). Existen dos tipos: FMN (nucleótido de flavina) y FAD (dos nucleótidos, uno de flavina y otro de A). También tienen formas oxidadas y reducidas. Actúan como deshidrogenasas, captando y cediendo H.

• Coenzima A (CoA):

  Formada por un nucleótido de A unido a ácido pantoténico (Vitamina B3) y â-aminoetanotiol. El grupo reactivo es el tiol terminal (CoA-SH). Transporta grupos acilo formando tioésteres.

• Ferroporfirinas:

  Poseen un anillo porfirínico con un átomo de hierro en el centro (similar a la hemoglobina). Son coenzimas de los citocromos y citocromooxidasas. Transportan electrones en las cadenas de transporte electrónico, cediéndolos finalmente al oxígeno en la respiración celular.

Catabolismo: Tipos de Respiración

El catabolismo es la fase del metabolismo que degrada moléculas complejas en moléculas más simples, liberando energía. Existen diferentes tipos de respiración:

• Respiración aerobia:

  El aceptor final de electrones es el oxígeno. La degradación del sustrato es total, produciendo CO₂ y agua. Es la forma más frecuente de respiración y la que libera más energía.

• Respiración anaerobia:

  El aceptor final de electrones es un compuesto inorgánico diferente del oxígeno. La realizan algunas bacterias.

• Fermentaciones:

  El aceptor final de electrones es un compuesto orgánico. Liberan menos energía que la respiración aerobia porque la oxidación del sustrato no es completa. No requieren oxígeno. Incluyen la putrefacción (fermentación de proteínas). Son realizadas por bacterias y levaduras y tienen importancia industrial.

La Glucólisis: Degradación de la Glucosa

La glucólisis es el conjunto de reacciones que degradan la glucosa transformándola en dos moléculas de ácido pirúvico. Ocurre en el citoplasma celular. Es un proceso anaerobio que produce 2 ATP y 2 NADH+H⁺ por cada molécula de glucosa. Está catalizada por 9 enzimas.

La glucólisis se divide en dos etapas:

• Etapa previa:

  Prepara la glucosa para la glucólisis mediante fosforilación e isomerización a fructosa (5 reacciones).

• Etapa principal:

  Oxidación del 3-P-gliceraldehido (obtenido en la etapa previa) hasta ácido pirúvico (4 reacciones).