¿Cuál es la principal fuente de energía celular?

Probablemente haya entendido desde que era joven que la comida que ingiere tiene que convertirse en "algo" mucho más pequeño que esa comida para lo que sea que esté "en" la comida para poder ayudar a su cuerpo. Como sucede, más específicamente, una sola molécula de un tipo de carbohidrato clasificado como azúcar es la principal fuente de combustible en cualquier reacción metabólica que ocurra en cualquier célula en cualquier momento.

Esa molécula es glucosa, una molécula de seis carbonos en forma de anillo puntiagudo. En todas las celdas, entra en glucólisis, y en células más complejas también participa en fermentación, fotosíntesis y respiración celular en diversos grados en diferentes organismos.

Pero una forma diferente de responder a la pregunta "¿Qué molécula utilizan las células como fuente de energía?" lo está interpretando como "¿Qué molécula directamente alimenta los propios procesos de la célula? "

Esa molécula "energizante", que como la glucosa está activa en todas las células, es

Responder a esta pregunta es similar a entender la diferencia entre decir "Los humanos obtienen combustibles fósiles del suelo" y "Los humanos obtienen fósiles energía de combustible de plantas que funcionan con carbón ". Ambas afirmaciones son ciertas, pero abordan diferentes etapas en la cadena de conversión de energía del metabolismo reacciones. En los seres vivos la glucosa es la fundamental nutritivo, pero el ATP es el básico combustible.

Todos los seres vivos pertenecen a una de dos categorías amplias: procariotas y eucariotas. Los procariotas son los organismos unicelulares del sistema taxonómico. dominios Bacterias y Archaea, mientras que los eucariotas pertenecen al dominio Eukaryota, que incluye animales, plantas, hongos y protistas.

Los procariotas son pequeños y simples en comparación con los eucariotas; sus células son correspondientemente menos complejas. En la mayoría de los casos, una célula procariota es lo mismo que un organismo procariota, y las necesidades energéticas de una bacteria son mucho menores que las de cualquier célula eucariota.

Las células procariotas tienen los mismos cuatro componentes que se encuentran en todas las células del mundo natural: ADN, una membrana celular, citoplasma y ribosomas. Su citoplasma contiene todas las enzimas necesarias para la glucólisis, pero la ausencia de mitocondrias y cloroplastos significa que la glucólisis es realmente la única vía metabólica disponible para los procariotas.

Lea más sobre las similitudes y diferencias entre las células procariotas y eucariotas.

La glucosa es un azúcar de seis carbonos en forma de anillo, representado en diagramas por una forma hexagonal. Su fórmula química es C₆H₁₂O₆, dándole una relación C / H / O de 1: 2: 1; esto es cierto, de hecho, o todas las biomoléculas clasificadas como carbohidratos.

La glucosa se considera un monosacárido, lo que significa que no se puede reducir a diferentes azúcares más pequeños rompiendo los enlaces de hidrógeno entre diferentes componentes. La fructosa es otro monosacárido; La sacarosa (azúcar de mesa), que se obtiene uniendo glucosa y fructosa, se considera un disacárido.

La glucosa también se denomina "azúcar en sangre" porque es este compuesto cuya concentración se mide en la sangre cuando una clínica o el laboratorio de un hospital determina el estado metabólico de un paciente. Se puede infundir directamente en el torrente sanguíneo en soluciones intravenosas porque no requiere descomposición antes de ingresar a las células del cuerpo.

ATP es un nucleótido, lo que significa que consta de una de cinco bases nitrogenadas diferentes, un azúcar de cinco carbonos llamado ribosa y de uno a tres grupos fosfato. Las bases de los nucleótidos pueden ser adenina (A), citosina (C), guanina (G), timina (T) o uracilo (U). Los nucleótidos son los componentes básicos de los ácidos nucleicos ADN y ARN; A, C y G se encuentran en ambos ácidos nucleicos, mientras que T se encuentra solo en el ADN y U solo en el ARN.

El "TP" en el ATP, como ha visto, significa "trifosfato" e indica que el ATP tiene el número máximo de grupos fosfato que puede tener un nucleótido: tres. La mayor parte del ATP se produce mediante la unión de un grupo fosfato al ADP, o difosfato de adenosina, un proceso conocido como fosforilación.

El ATP y sus derivados tienen una amplia gama de aplicaciones en bioquímica y medicina, muchas de las cuales se encuentran en etapas exploratorias a medida que el siglo XXI se acerca a su tercera década.

La liberación de energía de los alimentos implica romper los enlaces químicos en los componentes de los alimentos y aprovechar esta energía para la síntesis de moléculas de ATP. Por ejemplo, los carbohidratos son todos oxidado al final al dióxido de carbono (CO₂) y agua (H₂O). Las grasas también se oxidan, y sus cadenas de ácidos grasos producen moléculas de acetato que luego entran en la respiración aeróbica en las mitocondrias eucariotas.

Los productos de degradación de las proteínas son ricos en nitrógeno y se utilizan para la construcción de otras proteínas y ácidos nucleicos. Pero algunos de los 20 aminoácidos de los que se construyen las proteínas pueden modificarse y entrar en el metabolismo celular al nivel de la respiración celular (por ejemplo, después de la glucólisis).

Resumen:La glucólisis produce directamente 2 ATP por cada molécula de glucosa; suministra piruvato y portadores de electrones para otros procesos metabólicos.

La glucólisis es una serie de diez reacciones en las que una molécula de glucosa se transforma en dos moléculas de piruvato de tres carbonos, produciendo 2 ATP en el camino. Consiste en una fase temprana de "inversión" en la que se utilizan 2 ATP para unir grupos fosfato a la molécula de glucosa en movimiento, y una fase posterior de "retorno" en que el derivado de glucosa, habiendo sido dividido en un par de compuestos intermedios de tres carbonos, produce 2 ATP por compuestos de tres carbonos y este 4 general.

Esto significa que el efecto neto de la glucólisis es producir 2 ATP por molécula de glucosa, ya que se consumen 2 ATP en la fase de inversión, pero se producen un total de 4 ATP en la fase de pago.

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Resumen:La fermentación repone NAD⁺ para la glucólisis; no produce ATP directamente.

Cuando hay una cantidad insuficiente de oxígeno para satisfacer las demandas de energía, como cuando corres mucho o levantas pesas de manera intensa, la glucólisis puede ser el único proceso metabólico disponible. Aquí es donde entra la "quemadura de ácido láctico" de la que quizás haya oído hablar. Si el piruvato no puede entrar en la respiración aeróbica como se describe a continuación, se convierte en lactato, que a su vez no hace mucho bien, pero asegura que la glucólisis pueda continuar al suministrar una molécula intermedia clave llamado NAD⁺.

Resumen:El ciclo de Krebs produce 1 ATP por turno del ciclo (y por lo tanto 2 ATP por glucosa "aguas arriba", ya que 2 piruvato pueden producir 2 acetil CoA).

En condiciones normales de oxígeno adecuado, casi todo el piruvato generado en la glucólisis en eucariotas se mueve de el citoplasma en orgánulos ("pequeños órganos") conocidos como mitocondrias, donde se convierte en la molécula de dos carbonos acetil coenzima A (acetil CoA) quitando y liberando CO₂. Esta molécula se combina con una molécula de cuatro carbonos llamada oxaloacetato para crear citrato, el primer paso en lo que también se llama ciclo TCA o ciclo del ácido cítrico.

Esta "rueda" de reacciones finalmente redujo el citrato de nuevo a oxaloacetato y, en el camino, se genera un solo ATP junto con cuatro de los llamados portadores de electrones de alta energía (NADH y FADH₂).

Resumen:La cadena de transporte de electrones rinde aproximadamente 32 a 34 ATP por molécula de glucosa "corriente arriba", lo que la convierte, con mucho, en el mayor contribuyente a la energía celular en eucariotas.

Los portadores de electrones del ciclo de Krebs se mueven desde el interior de las mitocondrias hasta la membrana interna del orgánulo, que tiene todo tipo de enzimas especializadas llamadas citocromos listas para funcionar. En resumen, cuando los electrones, en forma de átomos de hidrógeno, se retiran de sus portadores, esto impulsa la fosforilación de moléculas de ADP en una gran cantidad de ATP.

El oxígeno debe estar presente como aceptor de electrones final en la cascada que ocurre a través de la membrana para que ocurra esta cadena de reacciones. Si no es así, el proceso de respiración celular "retrocede" y el ciclo de Krebs tampoco puede ocurrir.