Bioenergética parte 2

En el capítulo anterior, se habló un poco de las reacciones que suele llevar a cabo un organismo vivo para obtener energía y devolver al medio calor y sustancias de desecho. Definimos lo que es un proceso espontáneo y definimos el término enzima.

Las rutas oxidativas consisten en rutas de oxidación de átomos de carbono para obtener energía libre, dicha energía libre se utilizará para sintetizar ATP (Adenosina Trifosfato).
El ATP es un transportador de energía desde los procesos en que se liberan, hasta los procesos en que se consumen; también podríamos decir que es un “almacén”, pero debido a que estas reacciones son tan rápidas, esta característica es bastante relativa y no lo consideraremos como tal.

El acoplamiento antes mencionado (de oxidación neta de átomos de carbono, a obtención de ATP) no es directo, ya que entre medias de este proceso se usa energía libre momentáneamente para obtener compuestos de elevado contenido energético; cuando estos compuestos se utilicen, se acoplarán directamente a la obtención de ATP.

Estos compuestos pueden ser:
• Coenzimas reducidas
• Compuestos de elevada energía libre de hidrólisis

COENZIMAS REDUCIDAS:
En los procesos de degradación hay muchas reacciones redox (obtención y donación de electrones) y dichas reacciones son muy exergónicas o espontáneas. La energía que se desprende de la degradación de moléculas más grandes se utiliza para obtener coenzimas (coenzima oxidada → coenzima reducida), estas coenzimas son fuertes reductores y por tanto, tienen poca apetencia electrónica. Cuando cedan los electrones al oxígeno, se liberará la energía suficiente para formar ATP en la etapa final de la cadena transportadora de electrones durante la fosforilación oxidativa.

Estas enzimas son mononucleótidos de adenina y los mononucleótidos de flavina. Conocidos mejor como NAD+ o NADH (en su estado reducido) y FAD+ o FADH2 (reducido).

COMPUESTOS DE ELEVADA ENERGÍA LIBRE DE HIDRÓLISIS:
Para sintetizar ATP se necesita un poco más de 7.3kcal/mol ya que la energía libre de hidrólisis del ATP es de -7.3kcal/mol. Lo que se quiere dar a entender es que el compuesto que al hidrolizarse (romperse) pueda aportar más de 7.3kcal/mol, se puede acoplar a la obtención de ATP mediante el proceso que se le conoce como fosforilación a nivel de sustrato.

Estos compuestos pueden ser compuestos fosforilados o la CoA (Coenzima A).

COMPUESTOS FOSFORILADOS:
PEP (fosfoenolpirúvico) y 1,3-BPG (1,3-bifosfoglicérico).
El ATP además de ser un transportador de energía, es también un transportador de fosfatos y por tanto transfiere su grupo fosfato a compuestos de menor energía libre de hidrólisis que él. Por tanto, transporta los fosfatos desde los de alto nivel de energía libre de hidrólisis, hasta los de bajo.

Como mencionamos en el capítulo anterior, las moléculas tienen que ser activadas antes de entrar en reacción. La activación consiste en que la molécula obtenga una conformación más inestable y pueda reaccionar con otra.
La glucosa (un compuesto de baja energía libre de hidrólisis) es activada en forma de Glucosa-6fosfato (glucosa-6P), esto significa que debe obtener un fosfato a expensas del ATP. El ATP al donar su grupo fosfato, se convierte en ADP (Adenosina Difosfato) y por tanto la reacción ocurre de la siguiente forma:
Glucosa + ATP → glucosa-6P + ADP
En esta primera reacción ha habido un gasto energético de un ATP, la glucosa ahora ha sido activada y puede continuar una serie de reacciones que se determinarán según el estatus energético de la célula.

CoA
La Coenzima A es un derivado de la vitamina ácido pantoténico. El ácido pantoténico se fosforila, por el grupo carboxilo (R-COOH) se une a una amina (R-NH-) y da lugar a la fosfopanteteína; esta fosfopanteteína o PPT al final tiene un grupo tiol (-SH, S de azufre) que es muy importante.
Si la PPT se une a un AMP (Adenosina monofosfato), se obtiene la CoA.

El grupo tiol se verá activando los grupos carboxilos (-COOH) de las moléculas; por tanto, una molécula con un resto carboxilo tendrá que activarse (obtener una conformación más inestable) uniéndose a la CoA para entrar en las rutas metabólicas ya que de otra forma, no sería reactiva.

En resumen:
Para la obtención de ATP se necesitan coenzimas reducidas o compuestos de elevada energía libre de hidrólisis.
Las moléculas tienen que activarse adquiriendo una conformación más inestable que les permitirá ser reactivas para que las reacciones sigan su curso.
A la larga, se consume o se obtiene ATP según las necesidades energéticas de la célula.
El donante de energía no tiene por qué ser siempre el ATP, a veces pueden ser otros equivalentes de nucleósidos trifosfato como el GTP o el UTP.

En el siguiente capítulo se hablará sobre el ciclo de Krebs y los procesos para oxidar netamente los átomos de carbono y obtener coenzimas reducidas.

REFERENCIAS:
Alberts, Johnosn, Lewis, Raff, Roberts, Walter. Molecular Biology of the Cell. 2002.
Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Scott, Bretscher, Ploegh, Matsudaira. Molecular Cell Biology. 6th edition, 2008.
C. Branden, J. Tooze. Introduction to Protein Structure. 2nd edition, 1999, Garland Ed.
D. L. Nelson, M. M. Cox. Lehninger Principles of Biochemistry. 5th edition, 2008. Ed. Freeman; 19-26.
Voet, Voet. Bioquímica 3rd edition, 2006. Ed. Médica Panamericana; 55-61

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