La molécula pequeña de ATP, que significa trifosfato de adenosina, es el principal portador de energía de todos los seres vivos. En los seres humanos, el ATP es una forma bioquímica de almacenar y utilizar energía para cada una de las células del cuerpo. La energía ATP también es la fuente de energía primaria para otros animales y plantas.
Estructura de la molécula de ATP
El ATP está compuesto por la adenina base nitrogenada, el azúcar ribosa de cinco carbonos y tres grupos fosfato: alfa, beta y gamma. Los enlaces entre los fosfatos beta y gamma son particularmente altos en energía. Cuando estos enlaces se rompen, liberan suficiente energía para desencadenar una variedad de respuestas y mecanismos celulares.
Convirtiendo ATP en energía
Siempre que una célula necesita energía, rompe el enlace de fosfato beta-gamma para crear difosfato de adenosina (ADP) y una molécula de fosfato libre. Una célula almacena el exceso de energía al combinar ADP y fosfato para producir ATP. Las células obtienen energía en forma de ATP a través de un proceso llamado respiración, una serie de reacciones químicas que oxidan la glucosa de seis carbonos para formar dióxido de carbono.
Cómo funciona la respiración
Hay dos tipos de respiración: respiración aeróbica y respiración anaeróbica. La respiración aeróbica se realiza con oxígeno y produce grandes cantidades de energía, mientras que la respiración anaeróbica no utiliza oxígeno y produce pequeñas cantidades de energía.
La oxidación de la glucosa durante la respiración aeróbica libera energía, que luego se utiliza para sintetizar ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico (Pi). También se pueden usar grasas y proteínas en lugar de glucosa de seis carbonos durante la respiración.
La respiración aeróbica tiene lugar en las mitocondrias de una célula y se produce en tres etapas: glucólisis, ciclo de Krebs y sistema citocromo.
ATP durante la glucólisis
Durante la glucólisis, que ocurre en el citoplasma, la glucosa de seis carbonos se descompone en dos unidades de ácido pirúvico de tres carbonos. Los hidrógenos que se eliminan se unen con el portador de hidrógeno NAD para producir NADH.2. Esto da como resultado una ganancia neta de 2 ATP. El ácido pirúvico entra en la matriz de la mitocondria y pasa por oxidación, perdiendo un dióxido de carbono y creando una molécula de dos carbonos llamada acetil CoA. Los hidrógenos que se han quitado se unen con NAD para producir NADH2.
ATP durante el ciclo de Krebs
El ciclo de Krebs, también conocido como ciclo del ácido cítrico, produce moléculas de alta energía de NADH y flavina adenina dinucleótido (FADH2), más algo de ATP. Cuando el acetil CoA entra en el ciclo de Krebs, se combina con un ácido de cuatro carbonos llamado ácido oxaloacético para producir el ácido de seis carbonos llamado ácido cítrico. Las enzimas provocan una serie de reacciones químicas que convierten el ácido cítrico y liberan electrones de alta energía en NAD. En una de las reacciones, se libera suficiente energía para sintetizar una molécula de ATP. Por cada molécula de glucosa, hay dos moléculas de ácido pirúvico que ingresan al sistema, lo que significa que se forman dos moléculas de ATP.
ATP durante el sistema de citocromo
El sistema de citocromo, también conocido como sistema portador de hidrógeno o cadena de transferencia de electrones, es la parte del proceso de respiración aeróbica que produce la mayor cantidad de ATP. La cadena de transporte de electrones está formada por proteínas en la membrana interna de las mitocondrias. NADH envía iones de hidrógeno y electrones a la cadena. Los electrones dan energía a las proteínas de la membrana, que luego se utilizan para bombear iones de hidrógeno a través de la membrana. Este flujo de iones sintetiza ATP.
En total, se crean 38 moléculas de ATP a partir de una molécula de glucosa.