jueves, 10 de marzo de 2011

GUSTO


SENTIDO DEL GUSTO 

Los receptores del gusto: Las papilas gustativas se hallan directamente ligadas a nuestro aparato digestivo. Están situadas sobre la lengua, y nos permiten acabar de analizar la aptitud de un alimento antes de masticarlo y tragarlo.
Para ello apretamos los alimentos situados encima de la lengua contra el paladar, de forma que el contacto entre éste y las papilas sea más estrecho.
Las papilas gustativas o botones gustativos son acumulaciones de unos diez receptores del gusto, que se hallan dentro de una pequeña cavidad de la superficie de la lengua. Los receptores no son neuronas, sino células especializadas que se hallan conectadas por su parte inferior con ellas. Así pues, cada papila gustativa se comunica por arriba con la cavidad bucal mediante un pequeño orificio, y por abajo con una fibra nerviosa que lleva las sensaciones hacia los nervios facial y glosofaríngeo. En el interior de las papilas existen también células de soporte de las células receptoras.
Si se observa con una lupa de gran aumento en la superficie de la lengua, veremos que no todas sus papilas tienen la misma forma. Las más grandes son las caliciformes, ya que tienen un diámetro de 1 a 3 mm. Forman una V en la base de la lengua y es donde el gusto se percibe con mayor intensidad. Las papilas foliadas se encuentran en los bordes linguales y son repliegues de la mucosa, mientras que las fungiformes tienen forma de hongos, se hallan en la punta y en los bordes de la lengua, y sobresalen de 0,5 a 1,5 mm de la superficie lingual. Ambos tipos son papilas gustativas. Por el contrario, las papilas filiformes, que son las más numerosas y se hallan en la parte central de la lengua, sólo transmiten sensaciones del tacto.
Existen cuatro tipos de sensaciones del gusto: el dulce, el salado, el amargo y el ácido. Los distintos sabores no se distinguen de igual forma en toda la lengua. En la punta existe mayor cantidad de receptores del sabor dulce, mientras que el sabor amargo se siente mejor en el fondo. En los laterales se perciben mejor los sabores ácido y salado, el primero en la parte trasera y el segundo en la delantera. En el centro de la lengua hay una zona relativamente insensible (Fig 1).



 Figura 1. Estructuras que componen elsentido del gusto



El sentido del gusto reside en células receptoras de los botones gustativos, que se encuentran en general en las papilas gustativas de la lengua. Los botones gustativos presentan células:

·         Basales: que originan a las células receptoras
·         De soporte
·         Receptoras ciliadas: se asoman por el poro gustativo al medio bucal a diferencia del resto, que no se contactan a este medio, gracias a la presencia de uniones fuertes o tight junction.

En la base del botón gustativo se ubican fibras nerviosas aferentes en ramillete, que se contactan sinápticamente con las células receptoras ciliadas.

Los botones se distribuyen en la superficie lingual de la siguiente forma:

·         Parte posterior: papilas circunvaladas o caliciformes, reconocen el gusto amargo (baja concentración de quinina, bajo umbral). Su estimulación produce reflejos de rechazo como:
§  Apertura bucal
§  Arcada
§  Vómito
    Esto se debe a que la mayoría de la sustancias tóxicas son amargas.
   
·         Bordes laterales posteriores: papilas foliáceas, reconocen sustancias ácidas.

·         Bordes laterales anteriores: papilas fungiformes (y algunas foliáceas), reconocen sustancias saladas.

·         Punta de la lengua: reconoce sustancias dulces como sucrosa y glucosa

La estimulación de las papilas gustativas es de baja duración, lo cual permite responder rápidamente a estímulos consecutivos.
        
Las papilas filiformes, ubicadas en la parte media de la lengua,  no presentan botones gustativos. En los bordes de la lengua aumenta la descarga, ya que existe un menor umbral de excitación.

Las variaciones en la gustación  de los distintos sabores, se relacionan  a la transducción de un potencial de receptor en un potencial de acción. A continuación se muestra esta transducción ante el sabor dulce:
 
 










 
 
Este esquema muestra cómo la sucrosa llega a las células receptoras ciliadas, que al estar unidas a una proteína G llamada alfa-gustulina, propia de la vía gustativa, permiten la excitación de la adenililciclasa la cual produce cAMP a partir de ATP, logrando así la excitación de la proteína quinasa-A que inhibe a los canales de potasio (K+) y permite así la apertura de canales de calcio.

Para otros sabores la zona receptora está representada por canales catiónicos, de sodio para el salado y de hidrógeno para el ácido.

La Amilorida es un bloqueador de canales de Na+ y H+, que funcionan como canal y receptor, sin segundos mensajeros. La apertura de canales de H+, a su vez, bloquea a los canales de K+ lo cual ayuda a despolarizar la membrana.


Bibliografía

http://www.portalplanetasedna.com.ar/sentido5.htm





           
                                              



 

 

                                          







ENFERMEDAD DE WILSON (EXPO)

En esta dirección electrónica, se dispone de la revisión de la Enfermedad de Wilson, misma que se expuso en los temas a desarrollar durante el curso de Temas Selectos de Biofísica.
 

VISIÓN



 SENTIDO DE LA VISTA

El fenómeno de traducción de señales durante el proceso de visión, en donde la proteína rodopsina de la retina traduce un fotón luminoso (una señal física) en un impulso nervioso (una señal eléctrica), y un receptor hormonal convierte una señal química (una hormona) en una serie de modificaciones en el estado funcional de la célula.

VISIÓN, FOTORECEPTORES, PERCEPCIÓN Y LUZ VISIBLE
El ojo es el órgano del sentido de la vista. Su constitución le capacita para captar y transmitir ondas electromagnéticas, pero es interesante conocer que sólo puede captar una selección dentro del amplio campo de estas ondas. Estas ondas «captables» por nuestro ojo son aquellas situadas entre los rayos ultravioletas y los infrarrojos.
La función ocular responde a una disposición fisiológica que comprende entre otros dos elementos anatómicos: los bastones y los conos. Unos y otros son pequeños corpúsculos situados en la retina que captan los estímulos ópticos. Los bastones son los encargados de la luminosidad y los conos de los estímulos del color.
Consiste en la habilidad de detectar la luz y de interpretarla . La visión es propia de los animales teniendo éstos un sistema dedicado a ella llamado sistema visual. La visión artificial extiende la visión a las máquinas.
La primera parte del sistema visual se encarga de formar la imagen óptica del estímulo visual en la retina. Esta es la función que cumplen la córnea y el cristalino del ojo.
El globo ocular es la que está cubierta superficialmente por la esclerótica, donde se insertan los músculos oculares, es un tejido conjuntivo duro, resistente, rígido y opaco que refleja gran parte de la luz que le llega. Hacia el interior se distingue la túnica vascular, donde se disponen la coroides, el cuerpo ciliar y el iris. Esta capa contiene vasos, nervios y considerable cantidad de tejido elástico. La retina, más profunda, contiene los receptores de los estímulos luminosos (fotorreceptores). Estos estímulos recibidos en la retina llegan a través del nervio óptico hasta el área visual de la corteza cerebral, donde se interpretan como imágenes visuales.
Las células de la retina forman el sistema sensorial del ojo. Las primeras en intervenir son los fotorreceptores, los cuales capturan la luz que incide sobre ellos. Sus dos tipos son los conos y los bastones. Otras células de la retina se encargan de transformar dicha luz en impulsos electroquímicos y en transportarlos hasta el nervio óptico. Desde allí, se proyectan a importantes regiones como el núcleo geniculado lateral y la corteza visual del cerebro. En el cerebro comienza el proceso de reconstruir las distancias, colores, movimientos y formas de los objetos que nos rodean.
El reflejo de acomodación del cristalino consiste en una modificación del poder refractario de la lente lo que posibilita que se forme una imagen enfocada en la retina. La modificación activa de la curvatura del cristalino es por contracción de los músculos ciliares.
En cambio cuando existe un aplanamiento, hace menos convexo al cristalino y provoca una menor refracción de la luz lo que permite que en la retina se puedan enfocar objetos a más de 6 m de distancia (ojo en reposo u ojo acomodado). Para enfocar imágenes de objetos cercanos al ojo, el cristalino debe tomar una forma convexa más esférica. Esto se produce por la contracción de los músculos ciliares. El resultado de este proceso es que el cristalino se hace más esférico con una mayor capacidad de refracción de la luz lo que permite que se enfoquen en la retina objetos más cercanos (ojo enfocado u ojo no acomodado). Estos mecanismos de acomodación requieren un globo ocular resistente que evite la deformación de la retina, y un humor vítreo muy viscoso que impida retrodesplazamientos del cristalino. El mecanismo de acomodación del cristalino es un reflejo parasimpático que se inicia por percepción de imágenes borrosas procedentes de la retina.
Existen dos tipos principales de células fotorreceptoras (bastones y conos). Ambos tipos celulares establecen una conexión sináptica directa con interneuroras, células bipolares, que conectan a las células fotorreceptoras con las células ganglionares.

FOTOQUÍMICA DE LA VISIÓN
En los fotorreceptores se produce una transducción foto-quimio-eléctrica que da lugar a que en la terminal sináptica se libere mayor o menor cantidad de NT en relación con la magnitud del potencial receptor.
La estimulación de los fotorreceptores se inicia por la absorción de la luz por el pigmento visual y el efecto fotoquímico correspondiente; ello lleva consigo cambios de permeabilidad iónica y génesis de potencial receptor que, desde el segmento externo, pasa al segmento interno y se transmite a la región sináptica donde, mediada por un transmisor, la señal alcanza otras neuronas retinianas (bipolares y horizontales).
Los fotorreceptores son distintos al resto de receptores sensoriales pues no detectan impulsos nerviosos típicos; sin embargo, en los bastones y conos, al ser alcanzados por la luz, se establecen unas ciertas condiciones físico-químicas que van a desencadenar el impulso de otras células nerviosas. Donde si se detectan los impulsos nerviosos es en el nervio óptico, por fibras nerviosas de las células ganglionares.
Sin lugar a equivocarnos, la fotoquímica de la visión es el mecanismo más complicado y preciso de los sentidos. Este complejo mecanismo lo estudiamos en tres apartados: ciclo del pigmento visual, generación del potencial receptor y adaptación a la luz y oscuridad.

VISIÓN A COLOR
Los conos son los fotorreceptores adaptados para percibir visión en los cuales se presentan al menos tres tipos diferentes de pigmentos en sus conos; cada uno tiene una máxima sensibilidad a uno de los tres colores primarios (azul, verde y rojo ). Son los pigmentos denominados, respectivamente: "pigmento sensible al azul", "pigmento sensible al verde" y "pigmento sensible al rojo". Cualquier percepción del color puede ser interpretada a partir de alguna combinación de estos tres colores primarios.







Bibliografía
http://www.uco.es/organiza/departamentos/publicaciones/fisiovet/tema4.html

TRADUCCIÓN DE SEÑALES


TRADUCCIÓN DE SEÑALES
La transducción de señales a nivel celular se refiere al movimiento de señales desde fuera de la célula a su interior. El movimiento de señales puede ser simple, como el asociado a las moléculas del receptor de la acetilcolina: receptores que se constituyen en canales los cuales, luego de su interacción con el ligando, permiten que las señales pasen bajo la forma movimiento de iones al interior de la célula. Este movimiento de iones da lugar a cambios en el potencial eléctrico de las células que, a su vez, propaga la señal a lo largo de ésta. Una transducción de señal más compleja involucra el acoplamiento del ligando y su receptor a muchos eventos intracelulares. Estos eventos incluyen fosforilaciones por cinasas de tirosina y/o cinasas de serina/treonina. Las fosforilaciones de las proteínas cambian su actividad enzimática y la conformación de las proteínas. El resultado eventual es una alteración en actividad celular y por ende el programa de los genes que se expresan dentro de las células.
El fenómeno de traducción de señales durante el proceso de visión, en donde la proteína rodopsina de la retina traduce un fotón luminoso (una señal física) en un impulso nervioso (una señal eléctrica), y un receptor hormonal convierte una señal química (una hormona) en una serie de modificaciones en el estado funcional de la célula.





Bibliografía
http://themedicalbiochemistrypage.org/spanish/signal-transduction-sp.html#intro

jueves, 3 de marzo de 2011

BIOENERGÉTICA MITOCONDRIAL



Hipótesis quimiosmótica
Según la hipótesis quimiosmótica sostenida por el investigador P. Mitchell, que es la que goza de mayor prestigio,y puede además explicar la síntesis de ATP tanto en la mitocondria como en el cloroplasto. La energía liberada por el transporte de electrones se utiliza para bombear protones desde la matriz al espacio intermembrana (en mitocondrias); o desde el estroma al interior del tilacoide (en cloroplastos). El bombeo de protones se realiza a través de transportadores localizados en complejos enzimáticas existentes en la membrana (de las crestas mitocondriales o membrana tilacoidal, según el caso).

De esta manera se genera un gradiente electroquímico de protones que ejerce lo que se conoce como fuerza protonmotriz, ya que cuando los protones atraviesan de nuevo la membrana interna (mitacondrial o tilacoidal) a favor del gradiente, lo hacen a través del sistema ATP-sintetasa, que se encuentra en dichas membranas, donde la energía protonmotriz se transforma en energía de enlace en moléculas de ATP .

Las proteínas que realizan el transporte de electrones y la ATP sintasa se encuentra en las crestas mitocondriales, los pliegues de la membrana interna. Precisamente la presencia de estos pliegues es una manera de incrementar la superficie en la que se asientan las proteínas de la fosforilación oxidativa. En una célula hepática la membrana mitocondrial interna puede suponer 1/3 del total de las membranas celulares. Existen múltiples copias tanto de proteínas transportadoras como de ATP sintasas, pudiendo llegar hasta el 80% del peso de la membrana mitocondrial.




La producción de energía en las mitocondrias es un proceso de dos pasos: creación de un gradiente de protones en el espacio intermembranoso, producido por la cadena de transporte de electrones, y la síntesis de ATP por la ATP sintasa, que aprovecha dicho gradiente. Los dos procesos están asociados a la membrana mitocondrial interna, a las crestas mitocondriales.


Fosforilacion oxidativa
Síntesis de ATP impulsada por la transferencia de electrones hacia el O2. Éste es el proceso de transfusión de energía más importante, junto con la fotofosforilación, ya que son los procesos que sintetizan la mayor cantidad de ATP en los organismos aeróbicos. Los electrones van a fluir desde intermediarios catabólicos hacia el oxígeno para la formación de energía que lleva a la formación de ATP a partir de ADP y Pi. Así, las moléculas formadas en éstos procesos se van a reoxidar, generando energía para la síntesis de ATP.


Inhibidores y desacoplantes


1. Inhibidores de la cadena que bloquean la cadena respiratoria.

La rotenona, toxina de una planta, utilizada por indios amazónicos como veneno, también ha sido usada como insecticida.







Actúa a inhibiendo el complejo I. Inhibe la reoxidación del NADH, no afecta la del FADH2. Inhibe la oxidación del malato, que es dependiente del NAD+, no así la del succinato. El succinato entra en el segundo punto de entrada a la cadena, posterior al del NAD+. El amital (barbitúrico) inhibe al complejo I, afecta las oxidaciones dependientes del NAD+.
La antimicina A (Antibiótico).

Actúa a inhibiendo el complejo III. Inhibe la reoxidación del NADH y del FADH2. El cianuro bloquea el paso de electrones del citocromo a3 al oxígeno.

Estos inhibidores detienen el paso de electrones de modo que no hay bombeo de protones. Sin gradiente de protones, no hay síntesis de ATP.

2. Inhibidores de la fosforilación oxidativa, venenos que inhiben la ATP-sintasa.

La oligomicina, un antibiótico producido por Streptomyces, inhibe a la ATPasa al unirse a la subunidad Fo e interferir en el transporte de H+ a través de Fo, inhibe por lo tanto la síntesis de ATP. Diciclohexilcarbodiimida (DCCD), un reactivo soluble en lípidos, también inhibe el transporte de protones por Fo al reaccionar con un residuo de glutámico en una de las subunidades de Fo de mamíferos.

En estas condiciones el gradiente de protones que se produce es mayor que lo normal, sin embargo la energía potencial de éste no puede ser utilizada para producir ATP.

3. Venenos que hacen permeable la membrana mitocondrial interna a los protones.
Estos agentes eliminan la relación obligada entre la cadena respiratoria y la fosforilación oxidativa que se observa en mitocondria intacto.

Estos venenos, como el 2,4 dinitrofenol (DNP), el carbonilcianuro-p-trifluorometoxi-hidrazona (FCCP) y el carbonilcianuro-m-clorofenilhidrazona (CCCP) desacoplan la fosforilación oxidativa de la cadena respiratoria, se conocen como agentes desacopladores.






La forma protonada, sin carga eléctrica de estos compuestos, pasa a través de la membrana interna mitocondrial intacta, descargando así el gradiente de pH. En la matriz, a pH más bajo, el ácido débil se disocia, la forma disociada pasa la membrana interna, destruyendo el potencial de membrana. Este proceso se puede repetir, de modo que una pequeña cantidad del agente desacoplante puede catalizar el paso de una cantidad enorme de protones y hacer un corto circuito en la cadena respiratoria.

En resumen, permitiendo el paso de protones a través de la membrana, se disipa el gradiente de protones, no hay bombeo de protones a través de la ATP-sintasa con producción de ATP.

Los agentes desacoplantes son todos sintéticos, sin embargo en el mitocondria del tejido adiposo pardo una proteína desacopladora (termogenina) participa en el delicado control de la termogénesis.



4. Inhibidores de transporte (atractalósido) que previenen ya sea la salida del ATP o la entrada de material combustible a través de la membrana mitocondrial interna.











5. Ionósforos (valinomicina, nigericina) que permiten el paso a través de la membrana a compuestos que normalmente están impedidos.

6. Inhibidores del ciclo de Krebs (arsenito) que bloquean una o más enzimas del ciclo de Krebs.



Medicion del consumo de oxigeno

Una de las metodologías posibles para determinar la respiración celular o mitocondrial es cuantificar el consumo de oxígeno en preparados de células o mitocondrias. Esta cuantificación se puede realizar mediante diferentes técnicas; una de las más sencillas es el electrodo un oxígeno.


El electrodo de oxígeno comprende un cátodo de platino central (B) unido a una resina y un ánodo de plata (C) concéntrico unido por un puente electrolítico y conectados al módulo control.
La cámara del electrodo es preparada por aplicación de un espaciador de papel muy fino y una fina membrana de poli-tetra-fluor-etileno (P.T.F.E.) que es cuidadosamente fijada a la placa base donde se encuentran los electrodos por un anillo-O. En la presencia de oxígeno una pequeña corriente fluye a través de los electrodos que es proporcional a la concentración de oxígeno en la muestra. Esta señal es digitalizada por la unidad de control y presentada directamente Estos electrodos pueden ser acondicionados para medidas en fase líquida o en fase gaseosa; aquí vamos a medir en fase líquida.
Todas las unidades del electrodo deben mantenerse a temperatura constante durante las determinaciones. Este efecto se consigue por circulación de agua a la temperatura deseada alrededor de la cámara y controlando la temperatura de los componentes de la muestra. Este control es importante por dos razones:

 1º.- El electrodo es sensible a la temperatura.
 2º.- El contenido en oxígeno de las muestras acuosas saturadas de aire cambia con la temperatura.


Genoma mitocondrial y enfermedades relacionadas

ADN Mitocondrial humano

También llamado cromosoma mitocondrial, es una molécula circular de DNA de un tamaño de 16569 pares de bases (bp) (8000 veces menor que el cromosoma medio). Este tamaño de 16569 bp corresponde al primer ADN secuenciado (secuencia Cambridge) aunque existen otras variantes con un número de pares de bases que oscila entre 16559 y 16570. En cada mitocondria existen varias copias de este ADN, de modo que el número de cromosomas mitocondriales en cada célula puede ser de varios miles. Cuatro o cinco cromosomas mitocondriales se agrupan formando los llamados nucleoides.


El genoma mitocondrial contiene un total de 37 genes de los cuales 13 genes que codifican para ARNs mensajeros, y por lo tanto para 13 proteínas, 22 genes que codifican para 22 tARNs (ARNs de transferencia, que se representan simbólicamente como hojas de trebol) y 2 genes que codifican para dos rRNAs mitocondriales (RNAs ribosómicos).


Las mutaciones de algunos de los genes mitocondriales ocasionan enfermedades en el hombre. Se conocen las siguientes mutaciones:


MELAS: (miopatía mitocondrial con encefalopatía, acidosis láctica y episodios similares al ictus). Se debe a una disfunción el complejo I de la cadena respiratoria mitocondrial debida a un cambio de bases en el par 3243 de la cadena pesada.

MERRF: (epilepsia mioclónica, fibras rojas deshilachadas): se debe sobre todo a una mutación del gen que codifica el t-ARN de la lisina por un cambio de bases en la posición 8344 de la cadena pesada. Este cambio produce una disfunción del complejo V de la cadena respiratoria.


NARP (neuropatía, ataxia, retinitis pigmentaria): se debe a una mutación del gen que codifica el complejo V de la cadena respiratoria (ATP-asa 6).


LHON (neuropatía hereditaria de Leber): se debe a multiples mutaciones en los genes que codifican el complejo I (NADH-deshidrogenasa).

Adicionalmente se han encontrado estas y otras mutaciones de los genes mitocondriales en muchos otros desórdenes (p. ejemplo, sordera, síndrome de Ham, etc).



ATP


  ATP

 EL ATP COMO FUENTE DE ENERGÍA LIBRE EN LOS SISTEMAS BIOLÓGICOS
Tal como la utilización de una moneda única que facilita los intercambios comerciales, de un modo similar en la célula , el metabolismo se facilita con la utilización de una divisa común de energía, la adenosina trifosfato (ATP). Parte de la energía libre obtenida en la oxidación de los alimentos y de la luz se transforma en esta molécula, que actúa como dador de energía libre en la mayoría de los procesos que requieren energía, tales como el movimiento, el transporte activo o la biosíntesis. De hecho la mayor parte del catabolismo consiste en reacciones que extraen energía de los combustibles, tales como carbohidratos y grasas para convertirla en ATP.


Funciones del ATP
  • Aporta la energía (química) que necesitan las múltiples reacciones químicas que ocurren en el organismo: Procesos oxidativos de sustancias combustibles como el glucógeno, la glucosa y los lípidos.
  • Aporta la energía necesaria para la ocurrencia de casi todos los procesos celulares: Respiración, secreción hormonal, biosíntesis de sustancias (reparación de tejidos), transmisión de impulsos nerviosos, división celular, etc.
  • Aporta la energía necesaria para el transporte de sustancias a través de membranas (30 % del ATP).
  • Facilita la energía necesaria para la contracción muscular. El ATP es fuente inmediata de energía para el trabajo muscular.
  • Su forma aniónica, juega es decisiva en el mecanismo de contracción muscular.
  • Tiene actividad enzimática (ATPásica), facilitando la ocurrencia de muchas reacciones bioquímicas del organismo a la velocidad necesaria.
ESTRUCTURA DEL ATP: INESTABILIDAD Y FORMACIÓN DE HÍBRIDOS DE RESONANCIA.

"Es la principal molécula energética que conecta las reacciones productoras de energía con las que se necesitan"
Donde se necesita energía, el ATP es el principal encargado de donarla rompiéndose el enlace fosfato. Pero será preciso resintetizar otra vez el ATP.

En los procesos OXIDATIVOS se libera energía, parte de la cual es utilizada para la síntesis de ATP:
ADP + Pi --------------------------> ATP (G0' = +7.3 kcal/mol)

Otros procesos,precisan un aporte de energía , suministrada por el ATP, con lo que existe un ciclo del ATP en muchos procesos biológicos. Su estructura es responsable de su capacidad como intermediario energético en las reacciones biológicas, ya que le confiere un G°' muy negativo para su hidrólisis; por ello el ATP posee una alta capacidad de transferencia de restos fosfato.

Debido a que el depende de la diferencia entre la energía libre de los productos y la de los reactantes, se debe analizar la estructura del ATP y la de sus productos de hidrólisis, ADP y Pi. A este respecto son importantes tres factores: la estabilización por resonancia, la repulsión electrostática y la estabilización por hidratación.

1.- Energía de Estabilización por resonancia: El ADP y Pi tienen mayor estabilización por resonancia que el ATP. El ortofosfato presenta varias formas resonantes con energía similar, en tanto que el grupo gamma-fosforilo del ATP presenta un número menor.

También viene dada por la deslocalización electrónica, es decir, que debido a la distinta electronegatividad entre el P y el O, existe un desplazamiento de los electrones de los dobles enlaces hacia el O. En el enlace doble tienen cierto carácter de sencillo y viceversa.

Pues bien, la energía de estabilización por resonancia es más alta en los productos de hidrólisis que en el ATP. Esto se debe fundamentalmente a que los electrones π (los puntos rojos en los O) de los oxígenos puente entre los P son fuertemente atraídos por los grupos fosfóricos.

La competencia por los electrones π crea una tensión en la molécula; ésta es evidentemente menor (o está ausente) en los productos de hidrólisis. Por lo tanto, hay mayor energía de estabilización por resonancia en los productos de hidrólisis

2.- Repulsión electrostática: A pH 7 , la unidad trifosfato del ATP presenta cuatro cargas negativas. Estas cargas se repelen mutuamente al estar muy próximas. Al hidrolizarse el ATP, la repulsión entre ellas se reduce.

3.- Estabilización debido a la hidratación: Por último, el agua se puede unir más eficazmente al ADP y Pi, que a la porción fosfoanhídrido del ATP, con lo cual el ADP y Pi se estabilizan por hidratación. La energía de solvatación es mayor en los productos de hidrólisis que en el ATP.

POTENCIALES DE TRANSFERENCIA DE FOSFATO.
OTROS COMPUESTOS FOSFORILADOS TRANSDUCTORES ENERGÉTICOS
COMPUESTO
G0' de Hidrólisis (kcal/mol)
Fosfoenol-piruvato-14.8
Carbamil-fosfato-12.3
Fosfocreatina-10.3
ATP ( --------> ADP + Pi)-7.3
ADP ( --------> AMP + Pi)-7.3
AMP (---------> Adenosina + Pi)-3.4
Glucosa-6-fosfato-3.3
Glicerol-1-fosfato-2.2

HIDRÓLISIS DE ATP Y ENERGÍA LIBRE

Producto de las interacciones y los choques efectivos ocurridos entre el ATP y las moléculas de agua (H2O) bajo la acción enzimática, los tres enlaces P~O de "alta energía" del primero y uno de los enlaces O-H del agua se rompen, con el consecuente reordenamiento atómico que origina la formación de nuevos enlaces y nuevas estructuras moleculares (ADP, AMP y P (H3PO4) ) y la liberación de una energía libre aprovechable (proceso exergónico) para la realización de distintos tipos de trabajo biológico: de transporte activo de sustancia a través de membranas, para la contracción y la relajación muscular, en el impulso nervioso, en la secretación hormonal, para la realización de múltiples reacciones del metabolismo (endergónicas) en la que se formas cientos de sustancias necesarias al organismo, etc.

El ATP es un nucleotido que consta de una adenina, una ribosa y un grupo trifosfato. La forma activa del ATP es normalmente un complejo de ATP con Mg2+ o Mn2+ . Al considerar el papel del ATP como el de un transportador de energía, debemos fijarnos en su grupo trifosfato. El ATP es una molécula rica en energía porque su componente trifosfato contiene dos enlaces anhídrido fosfórico. Cuando el ATP se hidroliza hasta adenosina difosfato (ADP) y ortofosfato (Pi) o cuando se hidroliza hasta adenosina monofosfato (AMP) y pirofosfato (PPi) se desprende una gran cantidad de energía libre.



La energía libre desprendida en la hidrólisis del ATP se utiliza para impulsar reacciones que requieren un aporte de energía libre, como son la de contracción muscular. A su vez se forma ATP ,a partir de ADP y Pi en los seres quimiótrofos cuando se oxidan las moléculas combustibles o en fotótrofos cuando la atrapan de la luz. Este ciclo de ATP-ADP es la forma fundamental de intercambio de energía en los seres vivos.

Algunas reacciones biosintéticas se hallan dirigidas por la hidrólisis de nucleosidos trifosfato que son análogos al ATP, es decir, la guanosina trifosfato (GTP), la uridina trifosfato (UTP) y la citidina trifosfato(CTP) . Las formas difosfatadas de estos nucleotidos se designan GDP, UDP y CDP, respectivamente y las formas monofosfato por GMP, UMP y CMP. Hay enzimas que catalizan la transferencia del grupo fosforilo terminal de un nucleotido a otro. Las nucleosidos monofosfatos quinasas realizan la fosforilación de los nucleosidos monofosfato. Una enzima muy especifica, la nucleosido difosfato quinasa realiza la fosforilación de los nucleótidos difosfato.

Se debe resaltar que, aunque todos los nucleosidos trifosfato son equivalentes desde el punto de vista energético. El ATP, es sin lugar a dudas, el principal transportador energético de la célula y desempeña un papel primordial en el metabolismo energético.

HIDRÓLISIS DE ATP ACOPLADA A LAS REACCIONES BIOQUÍMICAS NO ESPONTÁNEAS
Una reacción termodinámicamente desfavorable puede resultar posible al acoplarse a la hidrólisis del ATP. Supongamos una reacción de éstas características sin aporte de energía libre, una situación muy frecuente en las reacciones biosintéticas.


NADH Y FADH2 COMO FUENTES DE PODER REDUCTOR
En la fosforilación oxidativa, el flujo de electrones desde el NADH y el FADH2 hasta el oxígeno conduce al bombeo de H+ desde la matriz hacia el espacio intermembranoso.

Este gradiente de H+ puede producir ATP cuando pasa a través de la ATP sintasa en la membrana mitocondrial interna.



El NADH2 se forma en la carboxilación del pirúvico para formar Acetil CoA, se forma en la mitocondria, por tanto, al entrar en la mitocondria no se asocia en la cadena respiratoria al complejo I sino al complejo II como el FADH2, por ello, de esos 2 NADH2 que se forman en esta descarboxilación no dan 6 ATP sino 4 ATP, por tanto el balance global de la degradación de una molécula no son 38 ATP sino 36 ATP.