Transportadores de energia.

Aunque son muy diversas las biomoléculas que contienen energía almacenada en sus enlaces, es el ATP(adenosín trifosfato) la molécula que interviene en todas las transacciones de energía que se llevan a cabo en las células; se la califica como "moneda universal de energía" ya que los
enlaces entre los fosfatos son muy ricos en energía y cuando se rompen se desprende gran cantidad de ella. De la misma manera, si en un proceso metabólico (por ejemplo, en la glucólisis) se desprende energía, ésta es captada en forma de ATP para su posterior utilización.

Cada molécula de ATP está formada por adenina, ribosa y tres grupos fosfatos.




Sólo dos fuentes de energía son utilizadas para producir ATP por los organismos vivos: reacciones de óxido-reducción (redox) y la luz solar (fotosíntesis).Los organismos que utilizan las reaaciones redox se les conoce con el nombre de quimioautótrofos, un ejemplo de quimioautótrofo es la bacteria Archaea que vive en los respiraderos de las profundidades del mar.



Mientras que los que utilizan la luz solar para tal evento se les conoce por el nombre de fotoautótrofos, un ejemplo son las plantas.



Ambos tipos de organismos, quimioautótrofos y fotoautótrofos, utilizan sus cadenas de transporte de electrones para convertir la energía en ATP.


La importancia de la obtención de ATP es debido a que con la liberación de un grupo fosfato de dicha molécula se obtiene siete kilocalorías de energía disponible para el trabajo, con ello la molécula de ATP se convierte en una molécula de ADP(difosfato de adenosina), quedando el grupo fosfato libre que suele transferirse a otra molécula, lo que se conoce como fosfoliración. La mayoría de las reacciones celulares que consumen energía están potenciadas por la conversión de ATP a ADP,ya que es el sistema universal de intercambio de energía en las células.
Por lo general, el ADP recupera con rapidez la tercera unidad de fosfato a través de la reacción del citocromo, o en el caso de los vertebrados, el exceso de ATP puede unirse a la creatina, proporcionando un depósito de energía de reserva.





Sólo en algunos casos se rompen los dos enlaces resultando AMP + 2 grupos fosfato.Su liberación por la enzima adenilato ciclasa forma AMP (monofosfato de adenosina), un nucleótido que forma parte de los ácidos nucleicos o el material del ADN. Esta enzima es importante en muchas de las reacciones del organismo. Una forma de AMP llamada AMP cíclico originado por la acción de ésta participa en la actividad de muchas hormonas.
Por lo general, el ADP recupera con rapidez la tercera unidad de fosfato a través de la reacción del citocromo, o de los vertebrados, el exceso de ATP puede unirse a la creatina, proporcionando un depósito de energía de reserva.



Curiosidades: el ATP ligado a la reducción de fatiga en un proceso físico.


Como hemos dicho anteriormente la molécula de ATP se puede romper quedando uno de sus fosfatos libre,en este proceso libera una oleada de energía que alimenta muchos procesos del cuerpo humano, incluyendo la contracción muscular. Este proceso provoca el interés de los fabricantes de suplementos en vender ATP, ya que la fosforilación de la creatina aporta a la Ir creatina el fosfato de alta energía que puede contribuir después a la producción de ATP. Esta fórmula de ATP, considerada anaerobia porque no necesita oxígeno para producir la reacción, se utiliza al levantar grandes pesos. Con esto los vendedores han decidido poner a la venta creatina ya que al consumir esta sustancia penetra en la célula muscular y se fosforiliza. Así ayuda a producir más ATP cuando más lo necesitamos, como en los momentos en que los levantadores de pesas luchan el levantamiento de un peso difícil.



Otro suplemento multifuncional que ayuda a regenerar el ATP es el malato de citrulina, pero este producto es todavía nuevo.
Este suplemento es simplemente el aminoácido citrulina unido al ácido málico, que es una molécula perteneciente al ciclo de Krebs. El ácido málico puede ayudar a quemar el ácido láctico producido cuando entrenamos.
La citrulina está implicada en eliminar el amoníaco del cuerpo,que es el que aumenta la fatiga muscular que aparece durante un ejercicio intenso entonces al eliminar éste amoníaco puede retrasar esa fatiga.
La citrulina se convierte en arginina en el cuerpo, que produce óxido nítrico, éste favorece el flujo sanguíneo, y un flujo sanguíneo superior significa mayor aporte de oxígeno y nutrientes al músculo, lo que supone indirectamente una producción mayor de ATP.
El malato de citrulina se ha usado durante años en Europa para ayudar a los ancianos y a las personas con fatiga muscular a generar más energía.
Varios estudios han demostrado que esta sustancia potencia la energía en el músculo humano y animal. Un estudio descubrió que las personas que tomaban 6 g. de malato de citrulina diarios durante 15 días reducían su sensación de fatiga y aumentaban un 34% la producción de ATP durante el ejercicio, junto con un aumento de un 20% en la velocidad de recuperación del fosfato de creatina después del ejercicio.


En conclusión: tales resultados indican que el malato de citrulina puede ayudarnos a disminuir la fatiga durante un ejercicio intenso lo que es favorable para los atletas o deportitas.


http://www.youtube.com/watch?v=tFYRGC_uMxA


-Transportadores de electrones.

Existen moléculas que pueden actuar como transportadores de electores en los sistemas biológicos, por ejemplo en la respiración celular hay dos transportadores de electrones importantes: la nicotidamida adenina dinucleótido NAD+ y la flavin adenina dinucleótido FAD.


*Coenzima Nad+


El Coenzima NAD en su forma oxidada y NADH en su forma reducida se encuentra en todas las células vivas. El compuesto es un dinucleótido, ya que consta de dos nucleótidos unidos a través de sus grupos fosfato.




El NAD+ contiene la vitamina B3 y cuya función principal es el intercambio de electrones e hidrogeniones en la producción de energía de todas las células.
El NAD+ interviene en múltiples reacciones metabólicas de óxido-reducción. Cuando una enzima oxida un substrato por deshidrogenación, los átomos de hidrógeno arrancados a dicho substrato son cedidos por la enzima al NAD+; éste actúa como agente oxidante al aceptar dos electrones (y un protón), quedando libre en el medio otro protón:

A-H2 + NAD+ → A + NADH+H+


Así se forma el NADH, es decir el NAD+ en su forma reducida,ya que posee dos electrones (y un protón) más.

-Funcionamiento del coenzima NAD+ en la respiración celular

En la respiración celular la molécula de NAD+ acepta electrones (se reduce) en varias reacciones químicas, en la glucólisis y el ciclo de Krebs. El NAD+ acepta un ion de hidrógeno (H+) y dos electrones (2e-), y se reduce a NADH + H+., ya que posee dos electrones (y un protón) más. El NADH actúa como transportador de 2e- y 1H+, para acabar cediéndolos.


En el catabolismo aerobio,es decir cuando el aceptor final de los electrones es una molécula de oxígeno el NADH cede sus electrones al complejo NADH-deshidrogenasa (el primer elemento de la cadena respiratoria) situado en la membrana interna de la mitocondria. El NADH es oxidado por la cadena transportadora de electrones de la mitocondria, que bombea protones a través de la membrana y genera ATP a través de la fosforilación oxidativa.

En esta forma puede ser transportada y proveer la energía necesaria para llevar a cabo las funciones metabólicas.


En el catabolismo anaerobio es decir cuando el aceptor final de los electrones es una molécula que no sea el oxígeno como en la fermentación láctica, el NADH cede sus electrones al ácido pirúvico que se reduce a ácido láctico.La oxidación del NADH a NAD+ resulta en la liberación de 53 kcal/mol.

La fermentación responde a la necesidad de la célula de generar la molécula de NAD+, que ha sido consumida en el proceso energético de la glucólisis. En la glucólisis la célula transforma y oxida la glucosa en un compuesto de tres átomos de carbono, el ácido pirúvico obteniendo dos moléculas de ATP sin embargo, en este proceso se emplean dos moléculas de NAD+ que actúan como aceptores de electrones y se reducen a NADH. Para que puedan tener lugar las reacciones de la glucólisis productoras de energía es necesario reoxidar el NADH; esto se consigue mediante la cesión de dos electrones del NADH al ácido pirúvico, que se reduce a ácido láctico.


*Coenzima FAD.

El flavín adenín dinucleótido abreviado FAD en su forma oxidada y FADH2 en su forma reducida, es un coenzima que interviene en las reacciones metabólicas de oxidación-reducción.
Está compuesto estaá formado por una unidad de riboflavina (vitamina B2), unida a un pirofosfato (P-P) y éste unido a una ribosa y ésta unida a una adenina. Por tanto, la molécula es en realidad ADP unido a riboflavina.



Bioquímicamente es un coenzima que interviene como dador o aceptor de electrones y protones en reacciones metabólicas redox. Su estado oxidado (FAD) se reduce a FADH2 al aceptar dos átomos de hidrógeno (cada uno formado por un electrón y un protón) mediante la siguiente reacción:



Por tanto, al reducirse capta dos protones y dos electrones, lo que lo capacita para intervenir como dador de energía y/o poder reductor en el meabolismo . Por ejemplo, el FAD al igual que el NAD se reduce en el ciclo de Krebs y se oxida en la cadena respiratoria en el proceso de respiración celular.

La diferencia entre el NAD+ y el FAD esque la función bioquímica general del FAD es oxidar los alcanos a alquenos mientras que el NAD+ oxida los alcoholes a aldehídos o cetones. Esto es debido a que la oxidación de un alcano a un alqueno es suficiente exergñonica como para reducir el FAD a FADH2, pero no para reducir el NAD+ a NADH.

La reoxidación del FADH2 (es decir, la liberación de los dos electrones y dos protones capturados) tiene lugar en la cadena respiratoria, lo que posibilita la formación de ATP, proceso que se llama fosfoliración oxdiativa.




En esta imagen se peude observar la cadena respiratoria de la respiración celular donde teine lugar la reoxidación del FAD2 y la oxidación del NADH.

Curiosidades derivadas del coenzima NAD.


Como antes hemos afirmado en el catabolismo anaerobio la molécula reducida NADH cede sus electrones al ácido pirúvico que se reduce a ácido láctico. El piruvato es una fuente de energía para las mitocondrias, componentes celulares generadoras de energía.
Un problema relacionado con el metabolismo del piruvato puede perturbar su función, causando cualquier variedad de síntomas, como daño muscular, retraso mental, aumento del ácido láctico, que origina un exceso de ácido en el organismo (acidosis), o fallos en el funcionamiento de un órgano, como el corazón, los pulmones, los riñones o el hígado.
. Tales problemas pueden aparecer en cualquier momento desde la infancia a la madurez, pero el ejercicio físico, las infecciones o el consumo de alcohol pueden empeorar los síntomas, ocasionando acidosis láctica grave con calambres musculares y debilidad.

La carencia del complejo piruvatodeshidrogenasa, grupo de enzimas necesarias para procesar el piruvato, origina valores insuficientes de acetilcoenzima A, un elemento esencial para la producción de energía. Los síntomas principales pueden ser actividad muscular lenta, coordinación escasa y problemas de equilibrio graves que prácticamente impiden caminar. Además, también pueden presentarse ataques, retraso mental y defectos cerebrales. Este trastorno no tiene cura, pero una dieta con alto contenido en grasas es útil para ciertos enfermos.
La ausencia de la enzima piruvatocarboxilasa interfiere u obstruye la producción de glucosa en el organismo. El ácido láctico y las cetonas se acumulan en la sangre provocando náuseas y vómitos. A menudo, esta enfermedad es mortal.

La síntesis de aminoácidos, componentes básicos de las proteínas, también depende de dicha enzima. Cuando ésta falta, la producción de neurotransmisores (sustancias que transmiten impulsos nerviosos) se ve reducida, derivando en una variedad de síntomas neurológicos, incluido el retraso mental grave. Los valores bajos de azúcar (hipoglucemia) y el aumento de ácidos en la sangre (acidosis) pueden aliviarse mediante la ingestión de alimentos ricos en hidratos de carbono, pero no existe ningún medio de reponer la ausencia de neurotransmisores en los síntomas neurológicos. Una dieta restringida en proteínas puede ser útil en algunas personas con enfermedad más leve.