Más sobre el ATP

Os he contado en clase que el Adenosín trifosfato (ATP) es la fuente de energía principal para la mayoría de funciones celulares, de manera que una forma útil de expresar la energía de un proceso es indicar cuántas moléculas de ATP se “gastan”. Veamos cómo funciona esto un poco más en profundidad.

El ATP es un nucleótido, similar a los monómeros que forman los ácidos nucleicos ADN y ARN. Su estructura es sencilla, consta de una base nitrogenada, una pentosa (monosacárido de 5 carbonos) y 3 grupos fosfato (PO₄³⁻).

Los enlaces entre los grupos fosfato son de alta energía. Esto es así porque existe una repulsión muy fuerte entre las abundantes cargas negativas presentes en los grupos fosfato, lo que confiere cierta inestabilidad al ATP. Por eso, tiene una fuerte tendencia a transformarse en otros productos, liberando gran cantidad de energía durante la reacción.


La reacción de hidrólisis del ATP es la siguiente:

donde P no es un átomo de fósforo, sino un grupo fosfato. Esta reacción tiene un incremento de energía libre de Gibbs negativo, por lo cual se denomina exergónica y tiene tendencia a producirse espontáneamente (con algunas salvedades que no comentaré aquí).


¿Cuánta energía proporciona esta reacción? Es variable, pero en las condiciones que se dan en una célula viva, libera aproximadamente ∆G = -14 kcal/mol, que en el Sistema Internacional son unos -57 kJ/mol, lo que supone casi el doble que la energía que liberaría esta misma reacción en condiciones estándar: -30,5 kJ/mol. El valor de la energía suministrada por la hidrólisis del ATP veréis que varía mucho de unos textos a otros, porque depende de las condiciones en las que tiene lugar la reacción. Pero siempre libera energía.


¿Cómo se utiliza esta energía en la célula? Se lleva a cabo a través del acoplamiento de reacciones. De esta manera, una reacción que no es favorable energéticamente (o endergónica, con ∆G>0), y que por tanto, no tendría lugar ella sola, transcurre simultáneamente a la hidrólisis de un ATP, de modo que el incremento total de la energía libre del conjunto de las dos reacciones sea negativo, y se puedan llevar a cabo.


Pongamos un ejemplo: la bomba de Sodio-Potasio es una proteína que realiza el transporte de iones entre el citoplasma y el interior celular. Para funcionar, necesita un aporte de 44 kJ por cada mol de ATP que interviene. Como el funcionamiento de la bomba está acoplado (por medio de la formación de un intermediario fosforilado inestable) a la hidrólisis del ATP, que nos proporciona 57 kJ/mol, en términos globales, la energía libre es ∆G = -13 kJ/mol, un valor negativo, por lo que la reacción podrá transcurrir sin dificultad.


Muy bien. Ahora nos hemos “gastado” un ATP, degradándolo a ADP, para hacer que la bomba de Sodio-Potasio funcione. En la próxima entrada vamos a ver cómo podemos realizar la reacción inversa para “cargar” el ATP.