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El ATP, y sus falsos enlaces "ricos en energía".

El ATP, ¿quién no sabe a estas alturas lo importante que es?. Desde su descubrimiento en  1929 hasta diez años más tarde nadie comenzó a atribuirle su enorme importancia dentro de la bioenergética. Hoy en día, sin embargo, sabemos que en todos o casi todos los procesos bioquímicos interviene de alguna u otra manera, e incluso el AMP-cíclico interviene como segundo mensajero en la señalización celular, y por tanto, conectando la regulación (AMP-c) con el estado energético de la célula (ATP).

Pero vamos a centrarnos en la capacidad energética del ATP, capaz de impulsar reacciones endergónicas, pero absolutamente necesarias, para que se produzcan dentro de la célula. Todo eso gracias a sus enlaces "ricos en energía" según como dicen los libros.

En realidad, el término de "enlace rico en energía" es un término totalmente incorrecto e induce a confusión, ya que sugiere que el enlace entre fosfatos contienen energía por sí mismos. En realidad la energía liberada en la hidrólisis del ATP a ADP, no procede del enlace específico que se rompe, es el resultado de que los productos de la reacción tengan una energía libre menor (más estables)
 que la de los reactivos, es más, todo enlace químico necesita energía para romperse.

                                          *La energía liberada está representada en rojo

¿Cómo consigue el ATP ser inestable para aumentar la diferencia de energía, pero lo suficientemente estable para existir como intermediario energético?. La respuesta se encuentra en que sus productos ADP + Pi son moléculas mucho más estabilizadas que el mismo ATP y lo consigue por 4 razones fundamentales, pero para ello tendremos que fijarnos antes en la estructura de la molécula:


1 ºRepulsión electroestática, entre las cargas negativas de los fosfatos, que produce una tensión de enlace que baja con la hidrólisis del enlace.

2º Solvatación, los productos ADP + Pi  están mejor hidratados que el ATP, es decir, las moléculas de agua se ordenan mucho más en los productos, estabilizándolos por solvatación.

3º Resonancia, la resonancia es un fenómeno que ocurre cuando los electrones de  los dobles enlaces pueden moverse por distintas partes de la molécula "deslocalizandose" y con ello estabilizándose. En este caso, los productos vuelven a estar mejor estabilizados por resonancia que el ATP.

4º Afinidad por el Mg+2, el ion magnesio es esencíal para muchas reacciones donde interviene el ATP ya que es capaz de estabilizarlo, el ADP tiene 6 veces mas afinidad por este que el ATP.


Por estas 4 razones la reacción de hidrólisis está totalmente favorecida

En conclusión, el ATP no es una molécula estable, pero es absolutamente necesaria y en su inestabilidad reside ese "poder energético".Las moléculas tienden a adoptar la forma termodinamicamente más "comoda" y los procesos son capaces de utilizar dicha tendencia del ATP para impulsarse. Tal como un peso mayor (ATP) tiraría hacia arriba un peso menor (reacción endergónica), mientras baja por una rampa.



Espero que os haya quedado claro, sé que se está acercando selectividad, y estaréis muy agobiados.. ¡No os preocupéis, seguid los consejos que os den los profesores y estudiad todo lo que podáis!, si cualquiera de vosotros tenéis dudas sobre que carrera elegir, como fue tal examen o cualquier cosa relacionada, yo estoy encantado de ayudaros en los que pueda. y me podéis escribir a viskate11@gmail.com.

También quiero aprovechar para deciros que si tenéis posibilidad tanto económica, de calificación y personal, que intentéis estudiar fuera de Málaga. Os digo personalmente que yo rechacé estudiar bioquímica en Málaga para venir a Córdoba, pienso que es una experiencia que nadie se debe de perder la de estudiar fuera, sinceramente es una de las mejores decisiones que he tomado en mi vida. También y mucho más importante es que os mováis, da igual donde y que carrera, hablad con los profesores, enteraros como poder colaborar con ellos y no paréis de aprender, porque sinceramente la Universidad es un "timo" y os daréis cuenta que la mayoría de profesores les dará igual que aprendáis o no. En vuestra mano está. 

Cualquiera termina una carrera sin más, ¿cómo la quieres terminar tú?.

Suerte y mucho ánimo a todos.





MITOCONDRIAS, LOS PULMONES CELULARES.


La glucolisis, el Ciclo de Krebs y la cadena respiratoria se utilizan para obtener ATP y que este nos proporcione energia. 

CADENA DE TRANSPORTE ELECTRONICO:
Consta de 6 etapas:
1. Los electrones entran en la cadena cuando son transferidos al FMN.
2. Este cede sus electrones a la coenzima Q y vuelve a su forma oxidada para recibir otro par de electrones.
3. La coencima Q cede sus electrones al receptor siguiente y se vuelve a oxidar.
4. el proceso se vuelve a repetir de manera descendente.
5. Los electrones llegan al oxigeno y se combinan con los protones para formar H2O.
6. Los electrones del FADH2 entran en la cadena por un nivel energético inferior. 






Otra parte fundamental de la cadena respiratoria es la fosforilación oxidativa:
Consiste en el desplazamiento de los electrones a través de la cadena transportadora, al saltar a niveles energéticos inferiores liberando energía, la cual se utiliza para fabricar ATP.



Acoplamiento quoimiosmótico: 

La fosoforilacion oxidativa depende de la generación de un gradiente de protones a través de la membrana mitocondrial interna. 

  • Los componentes de la cadena transportadora de electrones se encuentran formando tres complejos, los cuales son bombas de protones. Al ir pasando los electrones a niveles inferiores de energia, esta energia liberada es usada por las bombas para transportar los protones al espacio intermembrana. Por cada par de electrones, las bombas liberan 10 protones hacia dicho espacio, estos protones de H+ pueden volver a ser utilizados. 
  • Al encontrarnos con una membrana mitocondrial interna impermeable a los protones el bombeo hace que se establezca un gradiente electroquimico capaz de generar una fuerza protomotriz.
  • Los protones fluyen a través de las particulas F que son diferentes complejos enzimáticos. 
  • Al pasar los protones provocan una rotación en la partícula F y cataliza la sintesis del ATP.
  • Por cada tres protones se forma una molécula de ATP. 






Es importante saber que el gradiente de protones a través de la membrana mitocondrial interna puede utilizarse para fines distintos que la síntesis de ATP. 
A continuación podemos ver la cantidad de rendimiento energético:

-La glucolisis produce: 2 moléculas de ATP y 2 moléculas de NADH.

-En la cadena transportadora de electrones cada par de NADH se convierten en 3 moléculas de ATP (2NADH x 3 = 6 ATP)

-La conversión de Ácido piruvico en Acetil CoA en la matriz mitocondrial da 2 moléculas de NADH por cada molécula de glucosa ( 2 NADH x 3 ATP = 6 ATP).

-En el Ciclo de Krebs entran 2 moléculas de AcetilCoA y dan 2 de GTP y 6 de NADH y 2 de FADH2.
  • 2 GTP = 2 ATP.
  •  6 NADH x 3 ATP = 18 ATP.
  • 2 FADH x 2 ATP = 4 ATP.

En total obtenemos en el Ciclo de Krebs 24 moléculas de ATP.
La suma total del proceso de respiración celular son 36 ATP.




¿ Y todo esto para qué sirve? 

La cadena respiratoria es una parte fundamental en nuestro organismo, dado que gracias a ella requerimos de la energía suficiente para realizar numerosos procesos celulares. Mediante ella, las mitocondrias, degradan diferentes moléculas para la obtención de ATP. 
Es fundamental para el crecimiento, el transporte activo de sustancias energéticas, el movimiento, regeneración celular,, sintesis de proteínas y la división celular. 



BIBLIOGRAFIA:



Libro Biología 2 Bachillerato. 

                                                                                                           D.J. Irene.

El negocio de la glucosa









Hoy hemos estudiado la glucólisis que puede parecer muy difícil, pero sólo se necesita paciencia, como ha dicho Fernándo, y algo de imaginación.

Si vemos el catabolismo como un negocio en el que la célula cobra en ATP, la glucólisis sería el primer paso. Cada mólecula de glucosa se parte en dos más pequeñas de ácido pirúvico que entran en la mitocondria, una especie de parque de atracciones donde las moléculas sueltan su energía en la noria de Krebs y en la montaña rusa del transporte electrónico. De tal modo, que por cada glucosa la célula gana 36 ATP. ¡Todo un negocio!  



 Figura 1.-  La ruta de Embden-Meyerhorf o glucolisis


 Otra forma de estudiarla es mediante animaciones interactivas.
¡Una  imagen vale más que mil palabras!


No debemos olvidar que lo más importante es el balance energético de la reacción:


Glucosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD                     2 Ácido pirúvico + 2 ATP + 2 NADH + 2 H + 2 H20


Por último, destacar que el punto más importante de este proceso es la etapa 5, ya que depende de la oxidación del NADH extramitocondrial, que a su vez depende de la disponibilidad de oxígeno (condiciones aeróbicas o anaeróbicas).



Vídeo 1.- La glucólisis.


¿ESTO PARA QUÉ SIRVE?

Comprender como funciona la glucólisis es fundamental para entender como la célula obtiene la energía a partir de la glucosa. Es un paso inicial para entrar en ese parque de atracciones donde los columpios metabólicos de la mitocondria obtienen los ATP que garantizan la vida celular. Es la encrucijada entre el catabolismo aeróbico y el anaeróbico. Es el sustrato bioquímico necesario para entender enfermedades como la diabetes.

 

FUENTES

Imágenes:
Imagen de portada elaborada por la autora.
http://web.usal.es/~jmcsil/biblioteca/biofisica/unizar/gluco2.jpg

Vídeos:
http://www.youtube.com/watch?v=Zj76gN0Qkjk

Información:
http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/2bachillerato/Fisiologia_celular/contenidos3.htm
http://www.slideshare.net/ErickVallecilloRojas/01-gluclisis
http://prezi.com/coolwrur1amg/glucolisis/?utm_campaign=share&utm_medium=copy
http://cienciasnaturales.es/GLUCOLISIS.swfhttp://www.johnkyrk.com/glycolysis.esp.html

Marta C. S.

La célula vegetal, el metabolismo de las células, el ATP, los tipos de nutrición de las células y la fotosíntesis



LA CÉLULA VEGETAL

La célula vegetal presenta algunas diferencias respecto a las animales: carecen de centriolos y poseen orgánulos y estructuras exclusivas, como cloroplastos, la pared celular y las vacuolas.
                             

  • Pared celular: es una pared rígida que rodea las células por fuera de la membrana plasmática. Está formada fundamentalmente por celulosa. Su función es dar forma y proteger a la célula



  • Vacuolas: son vesículas muy grandes rodeadas por una membrana que realizan funciones de almacenamiento. también ayudan a mantener la forma de la célula gracias a la presión que ejercen sobre la pared (turgencia). 





  • Cloroplastos: son orgánulos rodeados de una doble membrana que delimita el espacio interior, llamado estroma. En el estroma existen formaciones menbranosas llamadas tilacoides, donde se encuentra la clorofila. Los tilacoides pueden estar aislados o superpuestos. Cuando se encuentran de esta forma,reciben el nombre de grana. En los cloroplastos se realiza la fotosíntesis. En este proceso se sintetiza materia orgánica a partir de materia orgánica (dióxido de carbono, agua y sales minerales). Los cloroplastos poseen pequeñas moléculas de ADN y ribosomas con los que fabrica sus propias proteínas.


METABOLISMO: ANABOLISMO Y CATABOLISMO

En las células se suceden dos tipos de procesos metabólicos. Los procesos anabólicos y catabólicos. El resultado de la interacción entre ambos es el metabolismo.
  • Anabolismo: es una de las dos partes en que suele dividirse el metabolismo, encargada de la síntesis de moléculas orgánicas (biomoléculas) más complejas a partir de otras más sencillas, orgánicas o inorgánicas, con requerimiento de energía (reacciones endergónicas) y de poder reductor.
  • Catabolismo: El catabolismo es la parte del metabolismo que consiste en la transformación de biomoléculas complejas en moléculas sencillas y en el almacenamiento adecuado de la energía química desprendida en forma de enlaces de alta energía en moléculas de adenosín trifosfato. Las reacciones catabólicas son en su mayoría reacciones de reducción-oxidación.

EL ATP

El trifosfato de adenosina o adenosin trifosfato, es un nucleótido fundamental en la obtención de energía celular. Está formado por una base nitrogenada (adenina) unida al carbono 1 de un azúcar de tipo pentosa (ribosa) que en su carbono 5 tiene enlazados un grupo de tres fosfatos. Se produce durante la fotorrespiración y la respiración celular, y es consumido por muchas enzimas en la catálisis de numerosos procesos químicos. Su fórmula es C10H16N5O13P3.

TIPOS DE NUTRICIÓN CELULAR

Todas las células necesitan nutrientes, tanto orgánicos como inorgánicos, para su mantenimiento. Los nutrientes inorgánicos básicos los obtienen del medio en el que viven. En cuanto a cómo obtienen los nutrientes orgánicos, las células pueden ser:
  • Heterótrofas: (del griego hetero: otro, desigual, diferente; y trofo: que se alimenta), en contraste con los organismos autótrofos, son aquellos que deben alimentarse con las sustancias orgánicas sintetizadas por otros organismos, bien autótrofos o heterótrofos a su vez.                                                                                                                                                Los compuestos orgánicos que estas células incorporan del medio son en muchos casos muy complejas, como polisacáridos, grasas, proteínas, etc. para que las células puedan usarlas como combustibles deben ser hidrolizadas y transformadas en moléculas más sencillas. La hidrólisis o digestión celular en las células corre a cargo de los lisosomas y no produce energía útil.
  • Autótrofas: (del griego auto: uno mismo) son las células que capaces de fabricarlos nutrientes orgánicos a partir de sustancias inorgánicas procedentes del medio. Una forma de nutrición autótrofa es la fotosíntesis.

La fotosíntesis

La fotosíntesis (del griego antiguo φώτο [foto]: luz, y σύνθεσις [síntesis]:composición) es un proceso anabólico utilizado por muchos organismos autótrofos para fabricar materia orgánica a través de compuestos inorgánicos gracias a la luz solar, siendo el ATP la primera molécula en la que queda almacenada esa energía. En las células eucarióticas autótrofas, la fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos y se desarrolla en dos fases: 
  • Fase luminosa: sucede en las membranas de los tilacoides y solo puede realizarse en presencia de luz. La energía luminosa que absorbe la clorofila se transmite a los electrones externos de la molécula, los cuales escapan de la misma y producen una especie de corriente eléctrica en el interior del cloroplasto al incorporarse a la cadena de transporte de electrones. Esta energía puede ser empleada en la síntesis de ATP mediante la fotofosforilación, y en la síntesis de NADPH. Ambos compuestos son necesarios para la siguiente fase. Los electrones que ceden las clorofilas son repuestos mediante la oxidación del H2O, proceso en el cual se genera el O2 que las plantas liberan a la atmósfera e hidrógeno que se utiliza en la siguiente fase.

  • Fase oscura: sucede en el estroma y puede realizarse en la oscuridad si se dispone de los productos obtenidos en la fase anterior. La energía almacenada en el ATP como en el hidrógeno se utilizan para transformar la materia inorgánica en orgánica.
Una parte de la materia orgánica fabricada se usa con fines anabólicos: para construir o renovar componentes celulares o para ser almacenada; otra se usa para el catabolismo como combustible.






¿Para qué sirve esto? todo esto nos ayuda a comprender mejor el funcionamiento tanto de nuestro cuerpo como el del resto de los seres vivos. Ademas, la fotosíntesis también nos sirve para entender el desarrollo de la vida en el planeta: la capacidad de producir oxígeno a través de otros compuestos es vital para la formación de la vida.





Bibliografía: el libro de texto y wikipedia