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4.2: Glicólisis

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    Incluso las reacciones exergónicas y liberadoras de energía requieren una pequeña cantidad de energía de activación para continuar. Sin embargo, considere las reacciones endergónicas, que requieren mucho más aporte de energía porque sus productos tienen más energía libre que sus reactivos. Dentro de la célula, ¿de dónde viene la energía para alimentar tales reacciones? La respuesta está en una molécula de suministro de energía llamada trifosfato de adenosina, o ATP. El ATP es una molécula pequeña, relativamente simple, pero dentro de sus enlaces contiene el potencial de una rápida ráfaga de energía que puede aprovecharse para realizar el trabajo celular. Esta molécula puede ser pensada como la moneda de energía primaria de las células de la misma manera que el dinero es la moneda que las personas intercambian por las cosas que necesitan. El ATP se utiliza para alimentar la mayoría de las reacciones celulares que requieren energía.

    ATP en Sistemas Vivos

    Una célula viva no puede almacenar cantidades significativas de energía libre. El exceso de energía libre resultaría en un aumento del calor en la célula, lo que desnaturalizaría las enzimas y otras proteínas, y así destruiría la célula. Más bien, una célula debe ser capaz de almacenar energía de manera segura y liberarla para su uso solo según sea necesario. Las células vivas logran esto usando ATP, que puede usarse para llenar cualquier necesidad de energía de la célula. ¿Cómo? Funciona como una batería recargable.

    Cuando el ATP se descompone, generalmente por la eliminación de su grupo fosfato terminal, se libera energía. Esta energía es utilizada para hacer trabajo por la célula, generalmente por la unión del fosfato liberado a otra molécula, activándola así. Por ejemplo, en el trabajo mecánico de la contracción muscular, el ATP suministra energía para mover las proteínas musculares contráctiles.

    Estructura y función de ATP

    En el corazón del ATP se encuentra una molécula de monofosfato de adenosina (AMP), que está compuesta por una molécula de adenina unida tanto a una molécula de ribosa como a un solo grupo fosfato (Figura\(\PageIndex{1}\)). La ribosa es un azúcar de cinco carbonos que se encuentra en el ARN y AMP es uno de los nucleótidos en el ARN. La adición de un segundo grupo fosfato a esta molécula central da como resultado adenosina di fosfato (ADP); la adición de un tercer grupo fosfato forma adenosina trifosfato (ATP).

    Esta ilustración muestra la estructura molecular del ATP. Esta molécula es un nucleótido adenina con ribosa y una cadena de tres grupos fosfato unidos a ella. Los grupos fosfato se denominan alfa, beta y gamma en orden de aumentar la distancia del azúcar ribosa al que están unidos.
    Figura\(\PageIndex{1}\): La estructura del ATP muestra los componentes básicos de una adenina de dos anillos, ribosa de cinco carbonos y tres grupos fosfato.

    La adición de un grupo fosfato a una molécula requiere una gran cantidad de energía y da como resultado un enlace de alta energía. Los grupos fosfato están cargados negativamente y así se repelen entre sí cuando están dispuestos en serie, ya que están en ADP y ATP. Esta repulsión hace que las moléculas de ADP y ATP sean inherentemente inestables. La liberación de uno o dos grupos fosfato del ATP, un proceso llamado hidrólisis, libera energía.

    Glicólisis

    Has leído que casi toda la energía que usan los seres vivos les llega en los lazos del azúcar, la glucosa. La glucólisis es el primer paso en la descomposición de la glucosa para extraer energía para el metabolismo celular. Muchos organismos vivos llevan a cabo la glucólisis como parte de su metabolismo. La glucólisis tiene lugar en el citoplasma de la mayoría de las células procariotas y todas las eucariotas.

    La glucólisis comienza con la estructura en forma de anillo de seis carbonos de una sola molécula de glucosa y termina con dos moléculas de un azúcar de tres carbonos llamado piruvato. La glucólisis consta de dos fases distintas. En la primera parte de la vía de la glucólisis, la energía se utiliza para hacer ajustes de manera que la molécula de azúcar de seis carbonos se pueda dividir uniformemente en dos moléculas de piruvato de tres carbonos. En la segunda parte de la glucólisis se producen ATP y dinucleótido de nicotinamida-adenina (NADH) (Figura\(\PageIndex{2}\)).

    Si la célula no puede catabolizar aún más las moléculas de piruvato, cosechará solo dos moléculas de ATP de una molécula de glucosa. Por ejemplo, los glóbulos rojos de mamíferos maduros solo son capaces de glucólisis, que es su única fuente de ATP. Si se interrumpe la glucólisis, estas células eventualmente morirían.

    Un gráfico muestra glucosa en la parte superior con una flecha apuntando hacia abajo al difosfato de fructosa, que luego se divide en dos moléculas de gliceraldehído 3-fosfato. Cada uno de estos forma una molécula de NADH y dos ATP en el proceso de convertirse cada una en una molécula de piruvato.
    Figura\(\PageIndex{2}\): En la glucólisis, una molécula de glucosa se convierte en dos moléculas de piruvato.

    Resumen

    ATP funciona como la moneda de energía para las células. Permite que las células almacenen energía brevemente y la transporten dentro de sí mismas para soportar reacciones químicas endergónicas. La estructura del ATP es la de un nucleótido de ARN con tres grupos fosfato unidos. Como el ATP se usa como energía, se separa un grupo fosfato y se produce ADP. La energía derivada del catabolismo de la glucosa se utiliza para recargar ADP en ATP.

    La glucólisis es la primera vía utilizada en la descomposición de la glucosa para extraer energía. Debido a que es utilizado por casi todos los organismos en la tierra, debe haber evolucionado temprano en la historia de la vida. La glucólisis consta de dos partes: La primera parte prepara el anillo de seis carbonos de glucosa para su separación en dos azúcares de tres carbonos. La energía del ATP se invierte en la molécula durante este paso para energizar la separación. La segunda mitad de la glucólisis extrae ATP y electrones de alta energía de los átomos de hidrógeno y los une a NAD +. Dos moléculas de ATP se invierten en la primera mitad y cuatro moléculas de ATP se forman durante la segunda mitad. Esto produce una ganancia neta de dos moléculas de ATP por molécula de glucosa para la célula.

    Glosario

    ATP
    (también, trifosfato de adenosina) la moneda de energía de la célula
    glucólisis
    el proceso de romper la glucosa en dos moléculas de tres carbonos con la producción de ATP y NADH

    Colaboradores y Atribuciones


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