La transferencia de la energía en el cuerpo.

El cuerpo humano necesita un suministro continuo de energía química para realizar sus muchas funciones complejas. La energía derivada de la oxidación de los alimentos no se libera repentinamente a una temperatura incendiaria porque el cuerpo, a diferencia de una máquina mecánica, no puede utilizar la energía térmica. Si éste fuera el caso, los líquidos corporales de hecho llegarían a hervir y nuestros tejidos estallarían en llamas. En lugar de esto, la energía química encerrada dentro de los enlaces de carbohidratos, las grasas y las proteínas es extraída en pequeñas cantidades durante complejas reacciones que ocurren en un medio acuoso relativamente fresco de la célula controlada por las enzimas. Dicho proceso reduce la perdida de energía como calor y proporciona una mayor eficacia a las transformaciones energéticas, permitiendo así al cuerpo utilizar la energía química directamente. En un sentido, la energía puede suministrarse a la célula cuando la necesita.

La historia de cómo el cuerpo mantiene su suministro continuo de energía empieza con el transportador especial de la energía libre, el ATP.

La moneda de la energía, el adenosintrifosfato.

La energía de los alimentos no se transfiere directamente a las células para el trabajo biológico. Mejor dicho, esta energía alimenticia es recogida y canalizada por el compuesto rico en energía adenosintrifosfato o sencillamente ATP. La energía potencial dentro de la molécula de ATP es utilizada luego en todos los procesos de la célula que requieren energía. El ciclo de recibir y dar energía representa, en esencia, las dos actividades

principales de la transformación energética en la célula: (1) formar y conservar ATP de la energía potencial en los alimentos, y (2) utilizar la energía química del ATP para el trabajo biológico.

La figura 6-1 muestra la molécula de ATP formada de una molécula de adenina y ribosa, llamada adenosina, enlazada a tres moléculas de fosfato. Los enlaces que unen los dos fosfatos exteriores se denominan de alta energía porque representan una cantidad considerable de energía potencial dentro de la molécula de ATP.

Cuando al ATP se une al agua en un proceso llamado hidrólisis, catalizado por la enzima adenosintrifosfatasa, el enlace exterior con el fosfato se rompe y se forma un nuevo compuesto adenosindefosfato, o ADP. En esta reacción se liberan aproximadamente 7,3 Kcal de energía libre por mol de ATP degradado en ADP.

ATP + H2P (ATP) ADP + P – 7,3 Kcal por mol.

La energía libre liberada en la hidrólisis del ATP es sencillamente una medida de la diferencia energética entre los reactivos y los productos finales. Dado que considerable energía es generada en esta reacción, al ATP se la llama a menudo fosfato de alta energía. Con poca frecuencia, se libera energía adicional cuando otro fosfato es separado del ADP. En algunas reacciones de la biosíntesis, los dos fosfatos terminales del ATP se ceden simultáneamente para la construcción de nuevo material celular. La molécula restante con único grupo fosfatídico adenosinmonofosfato o AMP.

La energía liberada durante la degradación del ATP se transfiere directamente a otras moléculas que necesitan energía. En el musculo, por ejemplo, esta energía activa lugares específicos de

los elementos contráctiles causando el acortamiento de la fibra muscular. Dado que la energía del ATP es utilizada para potenciar todas las formas del trabajo biológico, se considera el ATP como “la moneda energética” de la célula. El papel general del ATP como moneda energética se ilustra en la figura 6-2.

La división de la molécula de ATP ocurre esté presente el oxígeno o no. Esta reacción es inmediata, no aeróbica, y libera energía. La capacidad de la célula para degradar el ATP le permite generar energía de inmediato; lo que no ocurriría si se requiriera siempre el oxígeno para el metabolismo energético. Por dicha razón todos los tipos de ejercicio pueden ejecutarse inmediatamente sin consumir oxigeno como cuando se corre rápidamente para coger el autobús o cuando se levanta una haltera pesada.

El depósito de energía, el fosfato de creatina.

Sólo una pequeña cantidad de ATP es almacenada dentro de la célula. Esta situación proporciona un mecanismo sensible para regular el metabolismo energético de la célula. Mediante el mantenimiento de solo una pequeña cantidad de ATP, su concentración relativa (y la concentración correspondiente de ADP) se cambia rápidamente con cualquier aumento del metabolismo celular. Dicho cambio, a su vez estimula inmediatamente la degradación de los alimentos almacenados para proporcionar la energía necesaria para la resíntesis del ATP. De esta manera, el metabolismo energético aumenta rápidamente durante las primeras etapas del ejercicio.

La cantidad total de ATP dentro del cuerpo en cualquier momento es alrededor de 3 onzas. Dicha cantidad proporciona solo bastante energía para realizar un ejercicio máximo durante varios segundos. Dado que el ATP no puede ser suministrado por

la sangra o de otros tejidos, debe reciclarse continuamente dentro de la célula. En las células musculares, parte de esta energía necesaria para la resíntesis del ATP se suministra rápidamente y sin oxígeno mediante la transferencia de la energía química de otro compuesto fosfatídico de alta energía llamado fosfato de creatina, o PC.

La concentración de PC en la célula es alrededor de tres veces mayor que la del ATP. Por dicha razón se considera el PC como el depósito fosfatídico de alta anergía.

La molécula de PC es similar a la del AT en que se libera una gran cantidad de energía libre cuando se rompen los enlaces entre las moléculas de creatina y la de fosfato. Dado que el PC tiene una energía libre de hidrólisis mayor que el ATP, su fosfato se da directamente al ADP para reformar ATP. Esta reacción es catalizada por la enzima creatincinasa. Las flechas que apuntan en direcciones opuestas demuestran que las reacciones son reversibles. Si hay disponible bastante energía, la creatina © y el fosfato (P) pueden unirse para reformar el PC. Lo mismo es verdad para el ATP; la reacción superior ilustra la unión del ADP y P Para reformar el ATP.