Anaeróbico Alactico Metabolismo
Dado que cuando comienza el músculo a contraerse empieza a haber necesidades de energía para poder resintetizar de esta manera el ATP utilizado, se pone en marcha el proceso de destrucción o utilización de la Fosfocreatina (PC) que es también un compuesto de Alta Energía, y la energía que surge en su descomposición es utilizada para que tenga lugar la reacción (2). Así:
PCreatina ——–> Creatina + P + ENERGIA (3)
Y cuando se realizan simultáneamente las reacciones de resíntesis del ATP por esta vía, tenemos:
PCreatina + ADP ——–> ATP + Creatina (4)
Es conveniente decir que la utilización de Fosfocreatina en la formación del ATP, no comienza cuando los depósitos de ATP se han agotado, sino que comienza según empieza a utilizarse el ATP, e incluso hay un mayor agotamiento de los depósitos de Fosfocreatina con respecto a los de ATP, tal y como vemos en el gráfico superior. En ese gráfico se observa cómo ya desde los primeros segundos la disminución de los depósitos de Fosfocreatina es significativa e incluso más acusada que la disminución de los depósitos de ATP; va a ser cuando los depósitos de Fosfocreatina se encuentran en un nivel muy bajo, cuando se exprimen un poco más los depósitos de ATP, aunque sin llegar nunca a agotarse.
A este proceso donde se utiliza la Fosfocreatina para resintetizar el ATP, se le denomina ANAEROBICO ALACTICO. Anaeróbico porque no necesita Oxígeno para su funcionamiento y Aláctico porque no se produce Ácido Láctico; este sistema de producción de energía tiene un flujo muy grande, dado que la velocidad de resíntesis del ATP a partir de la Fosfocreatina es muy alta y por ello, la energía por unidad de tiempo que es capaz de formar es enorme, pero por el contrario la cantidad total de energía que es capaz de formar es muy pequeña; esto hace que este sistema se agote rápidamente. El agotamiento de este sistema viene dado por la disminución del sustrato energético (en este caso la Fosfocreatina), de manera que si los depósitos de Fosfocreatina se acaban el proceso no puede tener lugar. Este modo de formación de energía nos permite mantener la actividad muscular durante aproximadamente 10 segundos (todas las cifras pueden ser variables según el individuo), aunque eso sí, intensísimos. Podemos decir pues, que aquellos esfuerzos de muy corta duración y máxima intensidad, como pueden ser los saltos, las técnicas de combate (artes de contacto), las pruebas de velocidad en diferentes especialidades,… van a ser realizados gracias a esta vía energética.
Que es el ATP
Trifosfato de adenosina (ATP).
El trifosfato de adenosina o adenosina trifosfato (ATP, del inglés adenosina triphosphate) es un nucleótido fundamental en la obtención de energía celular. Está formado por una base nitrogenada (adenina) unida al carbono 1 de un azúcar de tipo pectosa, la ribosa, que en su carbono 5 tiene enlazados tres grupos fosfato. Se encuentra incorporada en los ácidos nucleicos.
Se produce durante la fotosíntesis y la respiración celular, y es consumido por muchas enzimas en la catálisis de numerosos procesos químicos. Su fórmula es C10H16N5O13P3.
ATP y metabolismo
El acoplamiento entre las reacciones exergónicas que liberan energía al medio y endergónicas (con consumo de energía), en conjunto constituyen el metabolismo celular.
Las reacciones endergónicas se manifiestan durante los procesos anabólicos; de manera que, requieren que se le añade energía a los reactivos (sustratos o combustibles metabólicos), se le suma energía (contiene más energía libre que los reactivos). Por otro lado, durante las reacciones exergónicas se libera energía como resultado de los procesos químicos (Ej., el catabolismo de macromoléculas). La energía libre se encuentra en un estado organizado, disponible para trabajo biológico útil. Las reacciones endergónicas se llevan a cabo con la energía liberada por las reacciones exergónicas. Las reacciones exergónicas pueden estar acopladas con reacciones endergónicas. Reacciones de oxidación-reducción (redox) son ejemplos de reacciones exergónicas y endergónicas acopladas.
Los organismos pluricelulares del Reino Animal nos alimentamos principalmente de metabolitos complejos (proteínas, lípidos, glúcidos) que degradamos a lo largo del tracto intestinal, de modo que a las células llegan metabolitos menos complejos que los ingeridos.
En la célula son oxidados por una serie de reacciones químicas degradativas (catabolismo). Como productos del catabolismo se obtienen metabolitos simples y energía. Ambos son los precursores para la síntesis de los componentes celulares. Todo el conjunto de reacciones de síntesis se llama anabolismo. En el catabolismo (oxidación) se produce una liberación de electrones que son captados por moléculas transportadoras de electrones como el NAD+ (que al aceptar electrones se reduce a NADH).
Por otra parte, la energía liberada queda retenida en su mayoría en el ATP.
La síntesis (anabolismo) de los compuestos celulares se realiza con los metabolitos simples, utilizando la energía contenida en el ATP y los electrones contenidos en el NADH, ya que éste es un proceso reductivo (toma electrones). El ATP es esa moneda de intercambio energético debido a su estructura química. Cuando se hidroliza libera mucha energía que va a ser captada por las enzimas que catalizan las reacciones de biosíntesis.
Se puede representar así: A-P~P~P
Donde °¬°°~° son los enlaces anhídrido de ácido, que son de alta energía. En la hidrólisis del ATP se está hidrolizando uno de esos enlaces anhídrido de ácido. Esto libera gran energía, concretamente 7’7kcal/mol. Es decir:
?G = -7,7 kcal/mol
Es una reacción muy exergónica. Su keq es 11.
Así se comprende que el ATP tiene tendencia a hidrolizarse de forma natural y liberar energía.
Razones químicas de la tendencia a la hidrólisis del ATP
Las razones químicas de esa tendencia son tres:
Energía de estabilización por resonancia: 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 p (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 p 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.
Tensión eléctrica entre las cargas negativas vecinas existente en el ATP (las flechas entre los O de los Pi). Esa tensión es evidentemente menor en los productos de hidrólisis.
Solvatación: la tendencia natural es hacia una mayor solvatación. La energía de solvatación es mayor en los productos de hidrólisis que en el ATP.
En la célula existen muchos enlaces de alta energía, la mayoría de los cuales son enlaces fosfato. El ATP ocupa una posición intermedia entre los fosfatos de alta energía.
Una de las más importantes funciones del ATP es dar el paso para que ingresen las sustancias a la célula. Esta gran energía puede ser útil para fines de recarga a seres artificiales, ya que su hidrólisis libera una cantidad significante de energía.