Glucólisis. OpenStax College. Based on Glycolysis by. 1 El ATP en los seres vivos

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1 OpenStax-CNX module: m Glucólisis OpenStax College Based on Glycolysis by OpenStax College This work is produced by OpenStax-CNX and licensed under the Creative Commons Attribution License 4.0 Al nal de esta sección serás capaz de: Abstract Explicar la forma en la que la célula utiliza el ATP como fuente de energía. Describir el resultado total de la glicólisis, en términos de las moléculas de glucosa producidas. Incluso las reacciones exergónicas, reacciones que liberan energía, requieren de una pequeña cantidad de energía de activación para avanzar. Sin embargo, las reacciones endergónicas requieren de una gran cantidad de energía para que se puedan llevar a cabo, debido a que sus productos tienen más energía libre que sus reactantes. Por lo que surge la interrogante de dónde proviene la energía dentro de la célula para que se realicen dichas reacciones. La respuesta radica en el ATP (adenosin trifosfato), que es una molécula pequeña y relativamente simple que contiene una gran cantidad de energía potencial en sus enlaces y que puede utilizarse de forma inmediata para realizar trabajo celular. El ATP se considera como la moneda principal de la célula; de la misma forma que las personas utilizamos monedas para intercambiarlas por lo que necesitamos, el ATP es la fuente de energía para realizar la mayoría de las reacciones metabólicas celulares. 1 El ATP en los seres vivos Las células no pueden almacenar una gran cantidad de energía, ya que la energía libre excedente puede llevar a un incremento en la temperatura de la célula, lo que produciría la desnaturalización de las enzimas y otras proteínas, destruyendo la célula. Por lo que la célula debe ser capaz de almacenar energía de una forma segura y liberarla cuando la requiera. ¾Cómo lo hace? La respuesta es que la célula funciona como si fuera una batería. Cuando el ATP se rompe, generalmente a través de la remoción del grupo fosfato terminal, se libera energía que se utiliza por la célula para realizar trabajo, generalmente uniendo el grupo fosfato liberado a otra molécula, activándola de esta forma. El ATP proporciona la energía necesaria para mover las proteínas contráctiles que realizan la contracción muscular. Version 1.2: Jun 24, :43 pm

2 OpenStax-CNX module: m Estructura y Función del ATP El núcleo del ATP está constituido por una molécula de monofosfato de adenosina(amp), unida a una molécula de ribosa y a un grupo fosfato (Figure 1). La ribosa es un azúcar de cinco carbonos que forma parte del ARN, y el AMP es uno de los nucleótidos del ARN. La adición del segundo grupo fosfato al núcleo de la molécula da como resultado una molécula de difosfato de adenosima (ADP); la unión de otro grupo fosfato forma trifosfato de adenosina (ATP). Figure 1: En esta ilustración se muestra la estructura básica del ATP: adenina, constituida por dos anillos, ribosa y tres grupos fosfato. La adición de un grupo fosfato a la molécula requiere de una gran cantidad de energía y produce un enlace altamente energético; los grupos fosfato están cargados negativamente y se repelen entre sí cuando están arreglados en serie, como en el caso del ADP y el ATP. Como resultado de esta repulsión, las moléculas de ATP y ADP son inherentemente inestables; cuando se libera uno o dos grupos fosfato del ATP, por medio del proceso llamado hidrólisis, se libera energía. 2 Glucólisis Como ya mencionamos, prácticamente toda la energía que es utilizada por los seres vivos viene de los enlaces de la glucosa. La glucólisis es el primer paso en la degradación de la glucosa, para extraer energía para el metabolismo celular. En la mayoría de las células procariotas, y en todas las células eucariotas, la glucólisis se lleva a cabo en el citoplasma. La glucólisis consiste en dos etapas diferentes y comienza con una molécula de glucosa, molécula que tiene una estructura en forma de anillo con seis carbonos y termina con dos moléculas de azúcar de tres carbonos

3 OpenStax-CNX module: m cada una, llamadas piruvato. En la primera parte de la ruta de la glucólisis la energía se utiliza para hacer ajustes, de tal forma que el azúcar de seis carbonos se pueda escindir equitativamente en dos moléculas de piruvato, las cuales constan de tres carbonos. En la segunda etapa se produce ATP y NADH (nicotinamida adenina dinucleótido) (Figure 2). Si la célula no puede seguir con el proceso catabólico del piruvato, únicamente se obtendrán dos moléculas de ATP de una molécula de glucosa. Por ejemplo, los glóbulos rojos de los mamíferos en la madurez únicamente pueden llevar a cabo la glucólisis para obtener ATP; si la glucólisis se interrumpe, las células morirán eventualmente.

4 OpenStax-CNX module: m Figure 2: En la glicólisis, a partir de una molécula de glucosa se generan dos moléculas de piruvato.

5 OpenStax-CNX module: m Resumen de la Sección El ATP funciona como la moneda energética de cambio de la célula. Esta molécula permite que la célula almacene energía por un periodo breve y la transporte a su interior para alimentar las reacciones químicas endergónicas. La estructura del ATP es como la de un nucleótido de ARN con tres grupos fosfato unidos. Cuando el ATP se utiliza como fuente de energía, se desprende un grupo fosfato y se produce ADP. La energía derivada del catabolismo de la glucosa se utiliza para "recargar" al ADP y formar nuevamente ATP. La glucólisis es el primer paso en la degradación de la glucosa para la obtención de energía. Debido a que la glucosa se utiliza prácticamente por todos los organismos en la Tierra, ésta debe haber evolucionado muy al inicio de la historia de la vida. La glucólisis consta de dos partes: en la primera parte el anillo de seis carbonos de la glucosa se rompe en dos azúcares de tres carbonos cada uno (para este proceso se utiliza energía proveniente del ATP); en la segunda mitad de la glucólisis se utiliza energía del ATP y de los electrones de alta energía provenientes de los átomos de hidrógeno, los cuales se unen al NAD +. En la primera parte de la glucólisis se invierten dos moléculas de ATP y se forman cuatro moléculas de ATP; por lo tanto, este proceso tiene una ganancia neta de dos moléculas de ATP para la célula, por cada molécula de glucosa. 4 PREGUNTAS DE REVISIÓN Exercise 1 (Solution on p. 6.) La energía se almacena a largo plazo en los enlaces de y se utiliza energía de corto plazo para realizar un trabajo, de la molécula de. a. ATP; glucosa b. una molécula anabólica; molécula catabólica c. glucosa; ATP d. una molécula catabólica; molécula anabólica Exercise 2 (Solution on p. 6.) La moneda energética que utiliza la célula es. a. ATP b. ADP c. AMP d. adenosín Exercise 3 (Solution on p. 6.) La molécula de glucosa que entra a la ruta de la glucólisis se parte en dos moléculas de. a. ATP b. fosfato c. NADH d. piruvato 5 PREGUNTAS DE PENSAMIENTO CRÍTICO Exercise 4 (Solution on p. 6.) Tanto los organismos procariontes como los eucariontes llevan a cabo alguna forma de glucólisis ¾cómo se puede apoyar el hecho de que esta ruta metabólica es una de las más antiguas?

6 OpenStax-CNX module: m Solutions to Exercises in this Module C A D Si la glucólisis evolucionó relativamente tarde, no sería tan universal en los organismos como lo es. Probablemente la glucólisis evolucionó en organismos muy primitivos y persistió, con la adición de otras rutas metabólicas del metabolismo de los carbohidratos que evolucionaron después. Glossary Denition 1: ATP (adenosín trifosfato) Molécula portadora de energía para la célula. Denition 2: Glicólisis Proceso en el cual se degrada la glucosa en moléculas de tres carbonos, con la producción de ATP y NADH.