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miércoles, 16 de julio de 2008

¿De dónde obtienen la energía los seres vivos?

Durante las últimas entradas ha aparecido un término, ATP, que para muchos de los que seguís este blog, si estáis un poco metidos en el campo de la biología sabréis que ATP significa (adenosin trifosfato). Simplemente es una molécula de adenina con tres fosfatos unidos en 5' a través de la ribosa.

 

Las células obtienen la energía mediante reacciones químicas, la rotura de un enlace químico proporciona energía libre que posibilita la ejecución de otras reacciones posteriores, eso sí, actualmente está totalmente claro que los procesos biosintéticos no violan las leyes de la termodinámica.

Hay reacciones que sí que son favorables termodinamicamente y hay otras que necesitan un aporte extra de energía, por ejemplo, una acumulación de glucosa, de por sí no da lugar a glucógenos (que es un polímero de la glucosa) o un acumulo de ácidos nucleicos no da lugar a una hebra de DNA, se necesita energía extra para que se dé la reacción y esta energía la va a aportar la molécula de intercanvio de energía por excelencia en la célula, el ATP, del que antes hablábamos.

Las moléculas que ceden energía son termodinámicamente inestables. Hay una gran variación en la cantidad de energía libre que poseen las moléculas específicas. Esto es así porque las moléculas que se utilizan como moneda de intercambio de energía no poseen todos los enlaces covalentes con la misma energía de enlace. Como por ejemplo el enlace entre oxígeno e hidrógeno es bastante más fuerte que el enlace entre hidrógeno e hidrógeno, u oxígeno y oxígeno. Así, la formación de un enlace O-H a expensas de O-O o H-H liberará energía. Las consideraciones energéticas, por lo tanto, nos indican que una mezcla de oxígeno e hidrógeno de concentración suficiente se transformará en agua.

 

Otro aspecto interesante es que una molécula posee una energía libre mayor si se une por enlaces covalentes débiles que si lo hace por enlaces fuertes. Esta idea es casi paradójica a primera vista porque significa que cuando más fuerte es el enlace, menor es la cantidad de energía libre que puede ceder. No obstante esto cobra sentido cuando nos damos cuenta de que un átomo que formó un enlace muy fuerte ya perdió una gran cantidad de energía a la hora de formar el enlace, las mejores moléculas combustibles son las que contienen enlaces covalentes débiles y, por tanto, desde el punto de vista termodinámico son inestables.

 

Por ejemplo la glucosa es una molécula combustible excelente porque hay una gran disminución de energía libre cuando el oxígeno la oxida para generar dióxido de carbono y oxígeno.

 

La clave para que estas moléculas "ricoenergéticas" sean útiles deben tener otra característica que las hace útiles y es que para que se rompan estos enlaces se necesita mucha energía de activación, y esta energía de activación la van a proporcionar las proteínas, en concreto los enzimas, que rebajan la energía de activación de la reacción haciéndola termodinamicamente favorable. Esto evita que las moléculas rompan el enlace y liberen energía en cualquier situación y lo hagan cuando sea necesario y no espontáneamente.