ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DEL CUERPO HUMANO (281)

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*G negativo
R P
Energía
libre
(G)
Curso de la reacción
Reacción exergónica
R
*G
P
Energía
libre
(G)
Reacción endergónica
P
R
*G *G positivo
Curso de la reacción
R P
Figura 11-1. Incremento de energía libre (BG) de una reacción exergónica [energía de los productos (P) < energía de los reactantes
(R)], y de una reacción endergónica [energía de los productos (P) > energía de los reactantes (R)].
— El trabajo mecánico: contracción muscular y otros
movimientos celulares.
— El transporte activo de iones y moléculas a través de
las membranas.
— El mantenimiento de la temperatura corporal.
— El mantenimiento de concentraciones diferentes de las
moléculas entre el interior de las células y los líquidos
biológicos o espacio extracelular (sangre, linfa, líqui-
do intersticial).
La energía necesaria para todos estos procesos se extrae
de la oxidación de los alimentos y se guarda en forma de
ATP antes de ser utilizada. El ATP es un nucleótido de
adenina que contiene dos enlaces anhídrido fosfórico ricos
en energía (cuando estos enlaces se rompen por hidrólisis se
desprende una gran cantidad de energía libre):
ATP + H2O q ADP + Pi + H+
BG ñ0 = −7.3 kcal/mol
ATP + H2O q AMP + PPi + H+
BG ñ0 = −7.3 kcal/mol
Pi = fosfato inorgánico
PPi = pirofosfato inorgánico
El pirofosfato (PPi) es hidrolizado rápidamente por la
pirofosfato inorgánico hidrolasa para formar dos grupos
fosfato, en una reacción irreversible que también produce
energía:
PPi q 2 Pi BG ñ0 = −4 kcal/mol
La regeneración del ADP a partir del AMP se realiza
mediante la reacción catalizada por la adenilato cinasa:
ATP + AMP q 2 ADP
La regeneración del ATP se produce en la mitocondria y
requiere fosfato inorgánico, energía (7.3 kcal/mol) y proto-
nes (véase el Apartado 11.3.4).
La hidrólisis del grupo fosfato de los denominados com-
puestos de alta energía (fosfoenolpiruvato, 1,3-difosfogli-
cerato y fosfocreatina) o la hidrólisis del grupo coenzima A
(CoA) de los tioésteres (acetil CoA, succinil CoA), liberan
una cantidad de energía suficiente para la formación de una
molécula de ATP. Por el contrario, la hidrólisis del grupo
fosfato de los compuestos de baja energía libera una canti-
dad de energía insuficiente para formar ATP. El ATP actúa
como un transportador de energía desde los compuestos de
alta energía a los compuestos de baja energía (Fig. 11-2).
11.2.2. Transporte de electrones y protones:
función del NADH (dinucleótido
de nicotinamida ) y del FADH2
(dinucleótido de flavina y adenina)
El carbono de las moléculas orgánicas puede estar en
cinco estados de oxidación diferentes, comprendidos entre
el estado más reducido (CH4) y el estado más oxidado (CO2)
(Fig. 11-3). En la oxidación de los elementos se producen
una serie de reacciones, en algunas de las cuales se liberan
electrones (e-) y protones (H+), los cuales son transferidos a
unas coenzimas especializadas en su transporte:
— NAD+ (dinucleótido de nicotinamida y adenina),
NADP+(dinucleótido fosfato de nicotinamida y adeni-
na): el NAD+ y el NADP+ aceptan 1 protón y 2 elec-
trones y se transforman en NADH y NADPH, respec-
tivamente.
— FAD (dinucleótido de flavina y adenina): el FAD
acepta 2 protones y 2 electrones y se transforma en
FADH2.
— Citocromos: son proteínas que tienen un grupo pros-
tético (hemo) idéntico al de la hemoglobina y pueden
ceder o aceptar 1 ó 2 electrones.
La oxidación y la reducción son procesos que tienen
lugar conjuntamente. Existe una molécula reductora que se
oxida (cede electrones) y una molécula oxidante que se
reduce (capta electrones). La afinidad de una molécula por
los electrones se mide por su potencial de reducción están-
262 Estructura y función del cuerpo humano