ATP, moneda energética para la vida

Seguro que sabes por que un coche es capaz de moverse, ¿pero alguna vez te has planteado por qué lo hace tu cuerpo? Lo sé, el ejemplo anterior puede parecerte un poco raro. Señor Lethan, ¿qué tiene que ver el cuerpo humano con un coche? Pues es más sencillo de lo que te imaginas. Para poder moverse, un coche necesita gasolina o diésel, ¿cierto? Pues de la misma forma, el cuerpo humano requiere de energía para poder mantenerse vivo y moverse en el día a día. Ahora que ya lo sabes, es muy probable que hayas pensado que la comida es la energía del cuerpo humano. No vas muy desencaminado, pero no es la respuesta óptima. Como ya sabrás, la comida es digerida y absorbida en nuestro tracto digestivo. Podríamos equiparar la comida con una figura hecha de Legos. Dicha figura, durante el proceso de digestión, sería dividida en piezas individuales, las cuales serían absorbida de diferentes formas por las células presentes en el intestino. ¿Cuál de estas piezas podría ser considerada la fuente de energía de tu cuerpo? Pues ninguna y todas al mismo tiempo. Lo sé, debes estar pensando que es una locura, pero te prometo que todo esto tiene una explicación. Déjame explicártelo paso a paso.

Cuando el cuerpo absorbe una molécula que puede ser utilizada para obtener energía, este puede catalogarse como “sustrato metabolizable”. Metabolizar un sustrato consiste en hacer pasar a dicho compuesto por algunas de la diferentes rutas bioquímicas que componen el metabolismo celular. Sí, suena a chino, ¿verdad? Eso es lo que piensa la mayoría de la gente que tiene una asignatura de bioquímica en su primer año de carrera (saludos a Emma). Para resumirlo fácilmente, se podría decir que el metabolismo es como una fábrica con diferentes cadenas de montaje que se interconectan. Cada cadena de montaje transforma un sustrato en uno o varios productos. Los compuestos generados desde el inicio de la cadena hasta el final se denominan intermediarios. Lo fascinante es que, al haber cadenas interconectadas, el sustrato que comienza en una cadena A puede terminar formando el producto de la cadena B, ya que el intermediario 3 es común a ambas. ¡Pum, cerebros explotando y salpicando la pared! Para que tengas una idea más visual y por si tienes curiosidad de ver cuan complejo puede llegar a ser eso, haz click aquí y serás dirigido al mapa de rutas metabólicas creado por la compañía Roche.

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Tras este breve desvío, volvamos al tema inicial. Cuando un sustrato es metabolizado, este pasa por una serie de rutas bioquímicas (llamémoslas rutas simplemente a partir de ahora) mediante las cuales se puede obtener energía, principalmente, junto a coenzimas (NADH, FADH2…). Normalmente, los sustratos metabolizables consumidos por el cuerpo humano son los azúcares, siendo la glucosa la estrella por excelencia. Sin embargo, en situaciones extremas y cuando los depósitos de azúcar del cuerpo hayan sido agotados, las células metabolizarán las grasas para poder sobrevivir. Si los depósitos de grasa se terminan y aún no se ha ingerido alimento alguno, las proteínas serán las siguientes en ser incorporadas al metabolismo celular.

ACO
Molécula de Acetil-CoA

Estos tres tipos de moléculas son denominados macronutrientes, siendo por tanto los componentes mayoritarios de los diferentes alimentos que podemos ingerir. El porcentaje de cada uno variará según el tipo de alimento. Todos son capaces de actuar como una fuente de energía, presentando un punto en común dentro del catabolismo (rutas metabólicas de degradación). Dicho punto se corresponde con una molécula concreta, el acetil-CoA (ACO).

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AAsí que, ¿es esta molécula la fuente de energía de la célula? No, aún no hemos llegado al estadio más bajo del catabolismo celular. Esta molécula aún puede exprimirse mucho más. La célula puede ser vista como una pequeña ciudad que se autogobierna para mantener un correcto orden dentro del caos que puede ser generado por las interacciones existentes entre las miles de millones de moléculas que esta contiene. Con respecto al ACO, esta molécula es generada en la mitocondria, donde entra en la ruta bioquímica por excelencia, el Ciclo de Krebs. Esta ruta es la responsable de generar CO2, cofactores (NADH y FADH2) y GTP (análogo al ATP).

ATP-Sintasa3Bueno, listo, ya hemos sacado el máximo partido posible del grupo acetilo que formaba el ACO, ¿no? Pues lo cierto es que algunos de los productos generados pueden exprimirse aún más. En concreto, lo que se aprovechan son algunos de los electrones que conforman los cofactores anteriormente mencionados. Sin complicar mucho la explicación, los electrones de estas moléculas pasan a traves de un complejo de proteínas conocido como “cadena de transporte de electrones” (ETC), terminando por formar una molécula de agua por cada dos electrones. Como consecuencia del paso de los mismos a lo largo de la ETC, se secretan protones al espacio intermembrana de la mitocondria, creando un gradiente direccionado hacia la matriz mitocondrial. Su vuelta a dicho compartimento es realizada a través de la ATP sintasa, probablemente la enzima más conocida del orgánulo que la posee. Dicha entrada genera la energía suficiente para catalizar la conversión de ADP en ATP mediante la unión de un grupo fosfato (Pi).

El adenosín trifosfato o ATP, esta es la verdadera molécula clave en el almacenamiento, transferencia y uso de la energía dentro de una célula. Todos los procesos celulares que no son energéticamente favorables y requieren de energía para poder ser llevados a cabo la obtienen a partir de esta molécula (reacciones acopladas), mediante su hidrólisis. Los enlaces fosfoanhídridos (unión de 2 fosfatos a traves de un oxígeno) que presenta se consideran de alta energía, puesto que una cantidad apreciable de energía es liberada cuando estos son rotos (-14kcal/mol = -57kJ/mol). Usualmente, cuando se hidroliza una molécula de ATP, además de energía se generan ADP y Pi. Dicha reacción de rotura es reversible, pudiendo formarse ATP a partir de ADP en la matriz mitocondrial gracias al gradiente de protones existente, tal y como se mencionó antes.

Por tanto, podríamos ver al ATP y ADP como una batería que se descarga cuando es usada y que debe ser recargada por la propia célula. En concreto, las reacciones de hidrólisis y regeneración de ATP presentarían las siguientes estequiometrías:

Hidrólisis: ATP + H2O

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Adicionalmente, el enlace fosfoanhídrido restante del ADP también puede ser hidrolizado para obtener más energía. Existe una hidrólisis alternativa del ATP que consiste en la rotura del segundo enlace fosfoanhídrido, generando así AMP y pirofosfato (P

ADP + H2O

ATP + H2O

Espero que hayas disfrutado de esta explicación sobre el ATP, esa molécula capaz de hacer que tus músculos se contraigan y que miles de enzimas lleven a cabo aquellas reacciones responsables de mantener todas y cada una de tus células con vida. Recuerda que puedes suscribirte para estar al corriente de todas las novedades de la página. Y si te ha gustado, no olvides compartir esta entrada para que más gente descubra las pequeñas maravillas existentes alrededor de su cuerpo, la bioquímica y la biología molecular.

 

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