ATP significa trifosfato de adenosina. Está formado por una molécula de adenosina y tres fosfatos inorgánicos, o un trifosfato. Cuando se elimina uno de estos fosfatos, se produce la energía que mantiene vivos a los seres humanos. Por lo tanto, es una reacción crucial para sostener la vida.
Cuando se elimina uno de los tres fosfatos, el compuesto resultante se llama ADP, adenosín difosfato.
ADP se puede volver a convertir en ATP para que pueda volver a utilizarse. Se requiere energía para hacer esto, pero existe una ganancia general en energía cuando ocurre el proceso.
El ATP es utilizado constantemente por el cuerpo, por lo que debe ser reemplazado regularmente. Esto se hace con glucosa. Entonces, cuando algo se come y entra en el sistema digestivo, la glucosa crea ATP que puede ser utilizado por el cuerpo.
La otra forma en que se crea el ATP es a través de la respiración. Esto se aplica tanto a los animales (incluidos los humanos) como a las plantas. La diferencia entre los dos es que las plantas no obtienen ATP a través de la glucosa.
Glicólisis, Ciclo de Krebs y otras vías de liberación de energía
Todos los organismos producen ATP al liberar energía almacenada en glucosa y otros azúcares.
- Las plantas producen ATP durante la fotosíntesis.
- Todos los demás organismos, incluidas las plantas, deben producir ATP mediante la descomposición de moléculas como la glucosa
La respiración aeróbica : el proceso por el cual una célula usa O2 para “quemar” moléculas y liberar energía
La reacción: C6H12O6 + 6O2 >> 6CO2 + 6H2O
Nota: esta reacción es lo opuesto a la fotosíntesis
Esta reacción tiene lugar en el transcurso de tres vías principales de reacción
- Glicólisis
- El ciclo de Krebs
- Fosforilación del transporte de electrones (quimiosmosis)
Glicólisis (glico = azúcar; lisis = ruptura)
- Objetivo: romper la glucosa para formar dos piruvatos
- Quién: toda la vida en la tierra realiza la glucólisis
- Donde: el citoplasma
- La glucólisis produce 4 ATP y 2 NADH, pero usa 2 ATP en el proceso para una red de 2 ATP y 2 NADH
NOTA: este proceso no requiere O2 y no produce mucha energía
La primera etapa de la glucólisis
¿Cómo se crea el proceso final de ATP en la célula?
¿Es una generación de ATP una reacción anabólica o catabólica (explique en el estándar de Layman)?
- La glucosa (6C) se descompone en 2 PGAL (Fosfogliceraldehído – 3 moléculas de carbono)
- Esto requiere dos ATP’s
La segunda etapa de la glucólisis
- 2 PGAL (3C) se convierten en 2 piruvatos
- Esto crea 4 ATP y 2 NADH
- La producción neta de ATP de Glycolysis es de 2 ATP
Oxidación de piruvato y el ciclo de Krebs (ciclo de ácido cítrico, ciclo de TCA)
- Objetivo: tomar piruvato y ponerlo en el ciclo de Krebs, produciendo NADH y FADH2
- Donde: las mitocondrias
- Hay dos pasos
- La conversión de piruvato a acetil CoA
- El ciclo de Krebs propiamente dicho
- El ciclo de Krebs y la conversión de piruvato en Acetil CoA producen 2 ATP, 8 NADH y 2 FADH2 por molécula de glucosa
La oxidación de piruvato para formar acetil CoA para la entrada en el ciclo de Krebs
- Se generan 2 NADH (1 por piruvato)
- Se liberan 2 CO2 (1 por piruvato)
El ciclo de Krebs
Krebs Cycle Animation
- Se generan 6 NADH (3 por Acetyl CoA que ingresa)
- Se genera 2 FADH2 (1 por Acetyl CoA que ingresa)
- Se generan 2 ATP (1 por Acetyl CoA que ingresa)
- Se liberan 4 CO2 (2 por Acetyl CoA que ingresa)
- Por lo tanto, el número total de moléculas generadas en la oxidación de piruvato y el ciclo de Krebs es:
- 8 NADH
- 2 FADH2
- 2 ATP
- 6 CO2
Fosforilación del transporte de electrones (quimiosmosis)
- Objetivo: descomponer NADH y FADH2, bombeando H + en el compartimiento externo de las mitocondrias
- Donde: las mitocondrias
- En esta reacción, el ETS crea un gradiente que se usa para producir ATP, como en el cloroplasto
- Fosforilación de transporte de electrones normalmente produce 32 ATP
- El ATP se genera a medida que H + baja su gradiente de concentración a través de una enzima especial llamada ATP sintasa
Producción Net Engergy de la respiración aeróbica
- Glicólisis: 2 ATP
- Ciclo de Krebs: 2 ATP
- Fosforilación del transporte de electrones: 32 ATP
- Cada NADH producido en glucólisis vale 2 ATP (2 x 2 = 4) – el NADH vale 3 ATP, pero cuesta un ATP para transportar el NADH a las mitocondrias, por lo que hay una ganancia neta de 2 ATP por cada NADH producido en glicólisis
- Cada NADH producido en la conversión de piruvato en acetil COA y Krebs Cycle vale 3 ATP (8 x 3 = 24)
- Cada FADH2 vale 2 ATP (2 x 2 = 4)
- 4 + 24 + 4 = 32
- Producción neta de energía: ¡36 ATP!
Respiración anaerobica
- Objetivo: reducir el piruvato, generando NAD +
- Donde: el citoplasma
- Por qué: en ausencia de oxígeno, es la única forma de generar NAD +
- Fermentación con alcohol : ocurre en levaduras en muchas bacterias
- El producto de la fermentación, el alcohol, es tóxico para el organismo
- Fermentación de ácido láctico – ocurre en humanos y otros mamíferos
- El producto de la fermentación del ácido láctico, ácido láctico, es tóxico para los mamíferos
- Este es el “ardor” que se siente cuando se somete a una actividad extenuante
- El único objetivo de las reacciones de fermentación es convertir NADH en NAD + (para usar en la glucólisis).
- No se gana energía
- Fíjese en las diferencias: respiración anaeróbica, 2 ATP producidos (a partir de la glucólisis), respiración aeróbica, 36 ATP producidos (a partir de la glucólisis, el ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa)
- Por lo tanto, la evolución de una atmósfera rica en oxígeno, que facilitó la evolución de la respiración aeróbica, fue crucial en la diversificación de la vida
Fotosíntesis: 6 CO2 + 6 H2O >> C6H12O6 + 6 O2
Respiración: C6H12O6 + 6 O2 >> 6 CO2 + 6 H2O
Tenga en cuenta que estas reacciones son opuestas, esto es importante ya que la tierra es un sistema cerrado
Toda la vida tiene una cantidad determinada de materiales naturales con los que trabajar, por lo que es importante que todos pasen el ciclo de manera efectiva y uniforme.
Rendimientos de energía:
- Glucosa: 686 kcal / mol
- ATP: 7.5 kcal / mol
- 7.5 x 36 = 270 kcal / mol para todos los ATP producidos
- 270/686 = 39% de energía recuperada de la respiración aeróbica