TEMA 11. SISTEMA ATP - ADP.

Fuentes de energía.

- Células fotosintéticas: fuente de energía la luz. Organismos autótrofos.

- Células no fotosintéticas: organismos heterotrofos.

Independientemente de la fuente, la energía se obtiene degradando moléculas complejas como hidratos de carbono, grasas, proteínas ...

Obtención de la energía.

Las moléculas complejas tienen un alto contenido en energía potencial que al degradarlas se desprende. Esto es termodinámicamente favorable. Si las reacciones de degradación no están acopladas a otras la energía se pierde en forma de calor, lo que no es útil (los seres vivos son isotérmicos). Se transporta la energía desde donde se produce hasta donde se necesita acoplando los procesos. Si en una reacción G<0 es favorable, pero si G>0 se acoplan a procesos muy favorables:

G = G1 + G2 G1>0 G2<0

Si G<0 es termodinámicamente favorable. La forma de acoplar reacciones es con un intermediario común. Las reacciones favorables producen el intermediario que luego las desfavorables usan. Para que el metabolismo sea versátil el intermediario ha de ser único, el ATP.

Las reacciones de degradación por oxidación producen ATP a partir de ADP y Pi. El ATP es un nucleósido trifosfato derivado de la adenina. Para sintetizar una molécula el ATP se descompone en ADP y ce energía.

Si la oxidación se produce en condiciones aerobias ocurre en dos etapas:

1.- Oxidación del sustrato nutriente: reacciones catalizadas por enzimas deshidrogenasas que eliminan electrones. Como las proteínas están formadas por aminoácidos que no tiene ninguna cadena lateral adecuada para el transporte electrónico, los enzimas necesitan un cofactor para el transporte. Son dos dinucoeótidos, el NAD+ y el FAD. Una vez recogidos los electrones dan lugar a la forma reducida del cofactor, NADH y FADH2. En esta etapa se sintetiza ATP.

2.- Los cofactores son oxidados por el O2 que recoge los electrones y se reduce a H2O. Los cofactores se reoxidan, NAD+ y FAD y se vuelven a usar. Se sintetiza mucho más ATP que en la etapa anterior.

Como el trabajo es continuo pero el aporte de energía no lo es, el ATP ni se almacena ni se transporta, sino que se produce cuando ser necesita. Cuando sobra energía se aumentan las reservas energéticas.

Catabolismo: reacciones que acompañan a los procesos de degradación y obtención de energía.

Anabolismo: a partir de compuestos sencillos se forman macromoléculas mediante aporte de energía.

A las dos juntas se les llama metabolismo. El ATP producido en el catabolismo se quema en el anabolismo.

Estructura del ATP.

Es un nucleósido trifosfato derivado de la adenina. a pH fisiológico tiene una carga negativa en cada grupo fosfato. Los grupos fosfato se unen mediante enlaces fosfoanhidrilo. Si en lugar de tres tiene dos fosfatos es ADP y si tiene uno es AMP.

AMP

ADP

ATP

Función del ATP.

Impulsa reacciones transmitiendo grupos fosfato. Si el aceptor fuera el agua, la reacción de hidrólisis sería:

ATP + H2O ADP + Pi

ATP + H2O AMP + Pi + pirofosfato

Gº' es G en condiciones estándar y a pH 7. G 0 -31 KJ/mol, es muy favorable, el ATP tiene mucha tendencia a ceder Pi o PPi.

Gº' = -2.3 RT log Kequilibrio.

Al subir Kequilibrio G se hace muy negativa, por lo que la constante debe ser grande para que cuando participe pueda impulsar otras reacciones.