Potenciales de transferencia del grupo fosfato

Los compuestos fosforilados hallados en las células se clasifican, frecuentemente, como compuestos de alto o bajo contenido energético, según sea la magnitud de los valores del ΔGº´de su hidrólisis.

Energía libre estándar de hidrólisis de algunos compuestos fosforilados

Compuestos .............Potencial de transferencia del grupo fosfato

Fosfoenolpiruvato-------------------------------14.8
Fosfoarginina-----------------------------------7.7
ATP (ADP+Pi)----------------------------------7.3
Glucosa 1-fosfato-------------------------------5.0
Glucosa 6-fosfato------------------------------3.3

Culaquier compuesto situado en la escala por encima del ATP tenderá a perder su grupo fosfato y a cederlo a una moléculas capaz de aceptar dicho grupo, la cual se hallará en la parte inferior de la escala, como el ADP, siempre que se halle presente un catalizador capaz de promever su transferencia. De modo parecido el ATP tenderá a ceder su grupo fosfato a su aceptor situado por debajo de él en la escala. Esta escala nos informa la tendencia termodinámica o potencial del grupo fosfato y experimentar su transferencia. La expresión de potencial de transferencia del grupo fosfato, se emplea frecuentemente para indicar la "presión" del grupo fosfato.
El hecho de que el ATP posea un valor intermedio en esta escala resulta de especial significación, ya que el ATP desempeña el papel intermediario común en la mayor parte de las reacciones de transferencia de grupos fosfato en la célula catalizadas por enzimas: el ADP puede aceptar un grupo fosfato de un compuesto fosforilado que se halle situado por encima de él en la escla, y el ATP que se forma puede ceder dicho grupo fosfato a una moléculas capaz de aceptarlo rindiendo un fosfato situado abajo en la escala.

Referencias
Lehninger, Albert L. "Bioquímica" Ed. Omega, S. A. 15a ed. Barcelona, 1991. pp. 413, 414.

ATP como fuente de energía en sistemas biológicos e inestabilidad.

El ATP actúa de modo cíclico como transportador de la energía química de las reacciones catabólicas o degradativas del metabolismo, las cuales proporcionan energía química para los diversos procesos celulares que necesitan aporte de energía. El ATP se genera a partir del ADP mediante reacciones de fosforilación ligadas o acopladas a expensas de la energía liberada en la degradación de las moléculas combustibles. Se postuló que el ATP generado de este modo cedía su grupo fosfato terminal a moléculas aceptoras específicas que resultaban activadas energéticamente, siendo entonces capaces de efectuar diversas funciones que precisan de energía en la célula; por ejemplo, la biosíntesis de las macromoléculas (trabajo químico), el transporte activo de iones inorgánicos y de nutrientes de la célula a través de las membranas en contra de gradientes de concentración (trabajo osmótico) y la contracción muscular (trabajo mecánico).

Al liberarse la energía del ATP para atender a estos procesos de consumo de energía, el ATP experimenta una escisión en ADP y fosfato inorgánico. El ADP se refosforila a continuación a expensas de la oxidación de combustibles que liberan energía para formar ATP, completando de este modo el ciclo de energía celular. Se consideró que el grupo fosfato terminal del ATP experimentaba un recambio constante, siendo continuamente transferido a moléculas de aceptor y remplazado por grupos fosfato que alcanzaban un estado "energético" superior durante la degradación catabólica de los combustibles celulares.

Referencias
Lehninger, Albert L. "Bioquímica" Ed. Omega, S. A. 15a ed. Barcelona, 1991. pp. 399.

ATP, definición y estructura

El trifosfato de adenosina, mejor conocido como ATP, actúa como el transportador más importante de energía química en todas las célula. A medida que el ATP transfiere su energía a otras moléculas, pierde su grupo fosfato terminal y se transforma en difosfato de andenosina (ADP), que es la forma descargada o pobre de energía, es decir, la contrapartida del ATP. Por su parte, el ADP puede, a su vez, aceptar energía química y recuperar un grupo fosfato para transformase de nuevo en ATP, ya sea a expensas de la energía solar o química. El ATP actúa como un intermediario común entre dos grandes redes de reacciones catalizadas enzimáticamente en la célula.
Su estructura fue confirmada en 1948. Está conformada por tres moléculas de fosfato unidas entre sí con un enlace relativamente débil y una molécula de adenosina, ambas unidas a una molécula de ribosa (azucar).


Trifosfato, Ribosa, Adenosina

Referencias
Lehninger, Albert L. "Bioquímica" Ed. Omega, S. A. 15a ed. Barcelona, 1991. pp. 11, 399

Transducción y trabajo biológico

La transducción energética se realiza a través de coenzimas, de reacciones de óxido-reducción, hidrólisis de ATP, etc.
Al hablar en termodinámica sobre los sistemas, se habló la mayoría de las veces de sistemas cerrados y en equilibrio. Pero la célula es un sistema abierto ya que permite el intercambio de sustancias: tanto entrada como salida; y tampoco es un sistema en equilibrio porque si así lo fuera no realizaría ningún trabajo. Entonces la célula es un sistema abierto y en estado estacionario capaz de realizar trabajo, precisamente porque está alejado del equilibrio.
El trabajo biológico se efectúa principalmente por la molécula conocida ATP que funciona como una moneda energética, con ayuda del poder reductor (NAD, FAD) que se explicará con mayor detalle más adelante.

Referencias
Lehninger, Albert L. "Bioquímica" Ed. Omega, S. A. 15a ed. Barcelona, 1991. pp. 413, 423.

Bioenergética

La bioenergética describe la transferencia y utilización de la energía en los sistemas biológicos. Utiliza las ideas básicas de la termodinámica, particularmente el concepto de energía libre. Los cambios en la energía libre (ΔG) proveen una cuantificación de la factibilidad energética de una reacción química y pueden proveer de una predicción de si la reacción podrá suceder o no, y su velocidad.

Además se interesa sólo por los estados energéticos inicial y final de los componentes de una reacción.

Referencias
Atkins, et. al. "Fisicoquímica" Ed. Iberoamericana 8va. ed

http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/bioenergetica.html