¿Qué tipo de energía se libera cuando el ATP se descompone?

Comprender el ATP es mucho más fácil si deja de pensar en él como un “portador de energía” y lo considera un donante de fosfato. ATP no libera energía. No tiene energía. Simplemente es. Excepto cuando no lo es, porque se convierte en otra cosa (o en parte de otra cosa).

¿De qué estoy hablando?

La mayoría de las cosas que suceden en las células ocurre cuando las proteínas cambian de forma. ¿Por qué las proteínas cambian repentinamente de forma?

Las proteínas pueden cambiar de forma por muchas razones, pero en las células sanas normales suele ser porque uno o más de los aminoácidos de la proteína se modificaron. La modificación puede ser pequeña, algunos electrones resbalan. O podría ser debido a la unión de un gigantesco grupo cargado de fosfato gigante. Si fueras una proteína, te garantizo que también cambiaría lo que hiciste. Sería como si alguien colgara un neumático alrededor de tu cuello. Todas tus interacciones y movimientos serían diferentes.

¿De dónde provienen esos locos fosfatos modificadores de proteína? A menudo provienen de ATP.

Por ejemplo, muchas personas aprenden acerca de la “bomba de potasio de sodio” cuando aprenden sobre los potenciales de membrana en reposo en las neuronas y las células musculares. Por lo general, aprenden que ‘ATP proporciona la energía para bombear iones a través de la membrana’. Pero en realidad se trata de una serie de pequeñas reacciones químicas y movimientos de partes de proteínas, como se describe en estas explicaciones de video:

Entonces, ¿por qué la gente habla de ATP como un ‘portador de energía’? Porque es práctico. Cierra a la gente, por lo que no hacen demasiadas preguntas. Hasta hace poco, nadie tenía una pista detallada de cómo funcionaban las proteínas, y el ATP parecía tener una propiedad mágica de hacer reaccionar. ¿Cómo explicamos eso? Energía. ‘Energía’ es una de las formas en que los físicos y los químicos dicen ‘magia’. Excepto que lo cuantifican rigurosamente. Alternativamente, puedes fingir que es como cuando alguien de mal humor llega a una fiesta y “absorbe toda la energía de la habitación”. Claro, la fiesta cambia. Pero, ¿Debbie Downer realmente extrajo energía de la habitación? No, pero es una forma útil de explicar lo que sucedió.

Lo mismo con ATP.

Dicho esto, sé que algunos de ustedes, químicos físicos que se mueren por ahí, se están enojando conmigo porque mi ‘explicación’ no explica por qué las reacciones químicas y los cambios de proteínas ocurren en el orden en que lo hacen. Quiere que entre en una descripción de la energía libre de Gibbs y las reacciones acopladas, como lo hacen todos los libros de texto. Solo para que puedas atraparme y admitir que ATP tiene algún tipo de misteriosa energía potencial mágica, finalmente capturada del sol o botellas de hadas o algo así.

Bueno, no lo haré. No puedes hacerme. Estoy terminando esta publicación.

Me gustaría dejar una cosa clara, la ruptura de ese tercer fosfato del ATP no proporciona energía, en realidad cuesta energía, todos los costos de ruptura de bonos de energía, PERO, el tercer fosfato eliminado hace un nuevo enlace, y cuando eso sucede que la energía se libera.

Me gustaría que los profesores de biología deletreen esa distinción, porque hace que los estudiantes crean que la ruptura de bonos es exergónica, cuando en realidad siempre son endergónicos.

El ATP tiene un alto potencial químico, pero el tipo de energía liberada de su hidrólisis depende de la aplicación. La respuesta corta es que la hidrólisis del ATP al ADP siempre libera calor y, si se combina con un proceso celular, también produce el potencial químico (en otra especie) o el trabajo.

Déjenme retroceder un poco, y observen que el ATP es una especie que tiene un alto grado de energía potencial. Si tuviéramos que simplemente hidrolizar ATP a ADP y fosfato en ausencia de cualquier reacción de acoplamiento, crearía una cierta cantidad de calor. Como conocemos la teoría de la energía, podemos conceptualizar el calor almacenado en este enlace como energía potencial: potencial químico. El potencial químico es un concepto muy importante en la termodinámica química y está relacionado teóricamente con la energía libre de Gibbs, que describe la espontaneidad de los procesos.

Cuando se usa una molécula de ATP, casi siempre libera calor; solo alrededor del 60% del potencial contenido en la molécula se puede convertir en trabajo útil o potencial químico. El resto depende de la aplicación.

En muchos casos, el ATP liberará su potencial químico para aumentar el potencial químico de otra especie. Esto es evidente en quizás la reacción celular más común, la fosforilación de la glucosa para convertirse en glucosa-6-fosfato:


imagen robada de la wikipedia: Glucosa 6-fosfato

En este ejemplo, la glucosa-6-fosfato está en un estado de energía más alto que la glucosa original, mientras que el ATP está en un estado de energía inferior como ADP y fosfato; el potencial químico de una especie se usó para aumentar el potencial químico del otro y liberar algo de calor como subproducto.

La otra salida principal para la energía es el trabajo. Por ejemplo, la hidrólisis del ATP acoplado al complejo de dineína causará que el potencial químico liberado resultante se convierta en trabajo, ya sea para la transporación dentro de una célula o, para la dineína flagelar, para el transporte a través de un medio externo. Ver también, wikipedia: Dynein

Con todo el respeto debido a los doctores y aquellos en formación, se necesita energía para unir BREAK, simple y llanamente. ¡Rob Kovacich es perfecto!