Saltar al contenido principal
LibreTexts Español

2.5.6: ATP: trifosfato de adenosina

  1. Última actualización
  2. Guardar como PDF
  • Page ID
    60247
    • Boundless
    • Boundless

    \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)

    \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)

    \( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    ( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)

    \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)

    \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)

    \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)

    \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    \( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)

    \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)

    \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)

    \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)

    \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)

    \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)

    \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)

    \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)

    \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    \( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}}      % arrow\)

    \( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}}      % arrow\)

    \( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)

    \( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)

    \( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)

    \( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)

    \( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)

    \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)

    \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)

    \(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)

    Las células acoplan la reacción exergónica de la hidrólisis de ATP con reacciones endergónicas para aprovechar la energía dentro de los enlaces de ATP.

    Objetivos de aprendizaje

    • Explicar el papel del ATP como moneda de la energía celular

    Puntos Clave

    • El trifosfato de adenosina está compuesto por la base nitrogenada adenina, la ribosa de azúcar de cinco carbonos y tres grupos fosfato.
    • El ATP se hidroliza a ADP en la reacción ATP+H2O→ADP+Pi+ energía libre; el ∆G calculado para la hidrólisis de 1 mol de ATP es -57 kJ/mol.
    • ADP se combina con un fosfato para formar ATP en la reacción ADP+PI+energía libre→ATP+H2O.
    • La energía liberada de la hidrólisis de ATP en ADP se utiliza para realizar el trabajo celular, generalmente acoplando la reacción exergónica de la hidrólisis de ATP con reacciones endergónicas.
    • Las bombas de sodio y potasio utilizan la energía derivada de la hidrólisis exergónica de ATP para bombear iones de sodio y potasio a través de la membrana celular, mientras que la fosforilación impulsa la reacción endergónica.

    Términos Clave

    • acoplamiento de energía: El acoplamiento de energía ocurre cuando la energía producida por una reacción o sistema se usa para impulsar otra reacción o sistema.
    • endergónico: Describir una reacción que absorbe (calor) energía de su entorno.
    • exergónico: Describir una reacción que libera energía (calor) a su entorno.
    • energía libre: La energía libre de Gibbs es un potencial termodinámico que mide el trabajo útil o de inicio de proceso obtenible a partir de un sistema termodinámico a temperatura y presión constantes (isotérmica, isobárica).
    • hidrólisis: Un proceso químico de descomposición que implica la división de un enlace mediante la adición de agua.

    ATP: trifosfato de adenosina

    El trifosfato de adenosina (ATP) es la moneda de energía para los procesos celulares. El ATP proporciona la energía tanto para reacciones endergónicas que consumen energía como para reacciones exergónicas liberadoras de energía, que requieren una pequeña entrada de energía de activación. Cuando se rompen los enlaces químicos dentro del ATP, se libera energía y se puede aprovechar para el trabajo celular. Cuantos más enlaces haya en una molécula, más energía potencial contiene. Debido a que el enlace en el ATP se rompe y reforma fácilmente, el ATP es como una batería recargable que alimenta procesos celulares que van desde la replicación del ADN hasta la síntesis de proteínas.

    Estructura Molecular

    El trifosfato de adenosina (ATP) está compuesto por la molécula adenosina unida a tres grupos fosfato. La adenosina es un nucleósido que consiste en la base nitrogenada adenina y la ribosa de azúcar de cinco carbonos. Los tres grupos fosfato, en orden del más cercano al más alejado del azúcar ribosa, están etiquetados como alfa, beta y gamma. Juntos, estos grupos químicos constituyen una potencia energética. Los dos enlaces entre los fosfatos son enlaces iguales de alta energía (enlaces fosfoanhídrido) que, cuando se rompen, liberan energía suficiente para alimentar una variedad de reacciones y procesos celulares. El enlace entre el fosfato beta y gamma se considera “de alta energía” porque cuando el enlace se rompe, los productos [adenosina difosfato (ADP) y un grupo fosfato inorgánico (P i)] tienen una energía libre menor que los reactivos (ATP y una molécula de agua). La descomposición de ATP en ADP y P i se llama hidrólisis porque consume una molécula de agua (hidro-, que significa “agua”, y lisis, que significa “separación”).

    imagen
    Figura: Trifosfato de adenosina (ATP): El ATP es la moneda de energía primaria de la célula. Tiene una cadena principal de adenosina con tres grupos fosfato unidos.

    Hidrólisis y síntesis de ATP

    El ATP se hidroliza en ADP en la siguiente reacción:

    ATP+H 2 O→ADP+P i +energía libre

    Como la mayoría de las reacciones químicas, la hidrólisis de ATP a ADP es reversible. La reacción inversa combina ADP + P i para regenerar ATP a partir de ADP. Dado que la hidrólisis de ATP libera energía, la síntesis de ATP debe requerir un aporte de energía libre.

    ADP se combina con un fosfato para formar ATP en la siguiente reacción:

    ADP+P i +energía libre→ATP+H 2 O

    Acoplamiento ATP y Energía

    Exactamente cuánta energía libre (∆G) se libera con la hidrólisis del ATP, y ¿cómo se usa esa energía libre para hacer trabajo celular? El ∆G calculado para la hidrólisis de un mol de ATP en ADP y Pi es −7.3 kcal/mol (−30.5 kJ/mol). Sin embargo, esto solo es cierto en condiciones estándar, y el ∆G para la hidrólisis de un mol de ATP en una célula viva es casi el doble del valor en condiciones estándar: 14 kcal/mol (−57 kJ/mol).

    El ATP es una molécula altamente inestable. A menos que se utilice rápidamente para realizar trabajos, el ATP se disocia espontáneamente en ADP + P i, y la energía libre liberada durante este proceso se pierde como calor. Para aprovechar la energía dentro de los enlaces del ATP, las células utilizan una estrategia llamada acoplamiento de energía.

    Acoplamiento de Energía en Bombas de Sodio-Potasio

    imagen
    Figura: Acoplamiento de Energía: Las bombas de sodio-potasio utilizan la energía derivada de la hidrólisis exergónica de ATP para bombear iones de sodio y potasio a través de la membrana celular.

    Las células acoplan la reacción exergónica de la hidrólisis de ATP con las reacciones endergónicas de los procesos celulares. Por ejemplo, las bombas de iones transmembrana en las células nerviosas utilizan la energía del ATP para bombear iones a través de la membrana celular y generar un potencial de acción. La bomba de sodio-potasio (bomba Na + /K +) expulsa el sodio de la celda y el potasio hacia la celda. Cuando el ATP se hidroliza, transfiere su gamma fosfato a la proteína de bombeo en un proceso llamado fosforilación. La bomba Na + /K + gana la energía libre y sufre un cambio conformacional, lo que le permite liberar tres Na + al exterior de la celda. Dos iones K + extracelulares se unen a la proteína, haciendo que la proteína cambie de forma nuevamente y descargue el fosfato. Al donar energía libre a la bomba Na + /K +, la fosforilación impulsa la reacción endergónica.

    Acoplamiento energético en el metabolismo

    Durante las reacciones metabólicas celulares, o la síntesis y descomposición de nutrientes, ciertas moléculas deben alterarse ligeramente en su conformación para convertirse en sustratos para el siguiente paso en la serie de reacciones. En los primeros pasos de la respiración celular, la glucosa se descompone a través del proceso de glucólisis. El ATP es necesario para la fosforilación de la glucosa, creando un intermedio de alta energía pero inestable. Esta reacción de fosforilación provoca un cambio conformacional que permite a las enzimas convertir la molécula de glucosa fosforilada en la fructosa de azúcar fosforilada. La fructosa es un intermedio necesario para que la glucólisis avance. En este ejemplo, la reacción exergónica de hidrólisis de ATP se acopla con la reacción endergónica de convertir glucosa para su uso en la vía metabólica.

    LICENCIAS Y ATRIBUCIONES

    CC CONTENIDO LICENCIADO, ATRIBUCIÓN ESPECÍFICA

    This page titled 2.5.6: ATP: trifosfato de adenosina is shared under a CC BY-SA 4.0 license and was authored, remixed, and/or curated by Boundless.