Hidrólisis de ATP acoplada a las reacciones bioquímicas no espontáneas

http://www.youtube.com/watch?v=n_2718xhUeM&feature=fvsr


Hidrólisis del ATP es la reacción por la cual la energía química que se ha almacenado y se ha transportado en enlaces phosphoanhydridic de gran energía en ATP (Trifosfato de adenosina) se lanza, por ejemplo en los músculos, el producto del trabajo. El producto es ADP (Difosfato de adenosina) y fosfato inorgánico, orthophosphate (pi). El ADP se puede hidrolizar más a fondo para dar energía, Amperio (Monofosfato de adenosina), y otro organofosfato (pi). La hidrólisis del ATP es el acoplamiento final entre la energía derivada del alimento o de la luz del sol y el trabajo útil tal como contracción del músculo, el establecimiento de los gradientes del ion a través de las membranas, y procesos biosintéticos necesarios para mantener vida.

Hidrólisis de fosfato los grupos en el ATP es especialmente exergonico, porque el grupo del orthophosphate que resulta es estabilizado grandemente por múltiplo estructuras de la resonancia, haciendo los productos (ADP y Pi) baje mucho en energía que el reactivo (ATP). La alta densidad de la carga negativa asociada a las tres unidades adyacentes del fosfato del ATP también desestabiliza la molécula, haciéndolo más alto en energía. La hidrólisis releva alguno de estas repulsiones electrostáticas también, liberando energía útil en el proceso.

La hidrólisis del enlace phosphoanhydridic terminal es un proceso altamente exergonic, produciendo -30.5 kJ mol-1 energía. Esta reacción se puede entonces juntar con reacciones termodinámico desfavorables para dar una negativa total (espontánea) ΔG para la secuencia de la reacción. El valor real de ΔG para la hidrólisis del ATP varía, sobre todo dependiendo del magnesio2+ la concentración, y bajo condiciones physiologic normales está realmente más cercano a -50 kJ mol-1.

En seres humanos, el aproximadamente 60% de la energía lanzaron de la hidrólisis de una topo del ATP produce calor metabólico más bien que aprovisiona de combustible ocurrir real de las reacciones.


http://worldlingo.com/ma/enwiki/es/ATP_hydrolysis
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/143/htm/sec_8.htm
http://www.forest.ula.ve/~rubenhg/atp/
http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://perso.wanadoo.es/sancayetano2000/biologia/images/Transportea.gif&imgrefurl=http://perso.wanadoo.es/sancayetano2000/biologia/apu/tema2_4.htm&usg=__aa7U6IuDxOYZ5g0VRiwQvnQZ6yk=&h=338&w=442&sz=9&hl=es&start=6&sig2=aozTBlwRtw9LLOCrIDAq_Q&um=1&itbs=1&tbnid=9iffYj5K7QT7CM:&tbnh=97&tbnw=127&prev=/images%3Fq%3DHidr%25C3%25B3lisis%2Bde%2BATP%26hl%3Des%26safe%3Dactive%26sa%3DN%26um%3D1&ei=YbN0S9LRIaSltgf2vM38CQ 

respiracion celular

Hidrólisis de ATP y energía libre

La energía  libre estándar (DG°) de la hidrólisis del ATP es (-30 kJ mol^-1). En las células, por supuesto, las concentraciones de ATP, ADP y Pi  no son iguales y son mucho menores a 1 M.

 http://www.youtube.com/watch?v=n-Tw2XbX7aY&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=Lx9GklK0xQg&feature=related

La función del ATP es suministrar energía hidrolizándose a ADP y P_i. Esta energía puede usarse para:

	obtener energía química: por ejemplo para la síntesis de macromoléculas;
	transporte a través de las membranas
	trabajo mecánico: por ejemplo la contracción muscular, movimiento de cilios y flagelos, movimiento de los cromosomas, etc.

Estructura del ATP: es un nucleótido compuesto por la adenina (base nitrogenada), un azúcar (ribosa) y tres grupos fosfato.

Imagen modificada de http://www.people.virginia.edu/~rjh9u/atpstruc.html

Note que las cargas altamente ionizables de los grupos fosfatos hacen que se repelan unos de otros; por lo tanto resulta fácil separar uno o dos Pi (fosfatos inorgánicos, forma corta del HPO₄^2-) del resto de la molécula.
La hidrólisis del ATP da: 

1. ATP + H₂O ---> ADP + P_i
El cambio de Energía libre.G _o' = -7,3 Kcal/mol --> muy exergónica (elG de una célula viva está en - 12 Kcal/mol)

2. La hidrólisis del adenosín difosfato da: ADP + H₂O ---> AMP + P_i

G _o' = -7,2 Kcal/mol --> muy exergónica

Para sintetizar ATP (adenosín-trifosfato) a partir de ADP (adenosín-difosfato) se debe suministrar por lo menos una energía superior a 7,3 Kcal. Las reacciones que, típicamente suministran dicha energía son la reacciones de oxidación.

ADP  +  P_i  + energía libre -->  ATP  + H₂O 

referncias :
http://teteltitlabiofisica.blogspot.mx/2010/02/24-hidrolisis-de-atp-y-energia-libre.html
http://ocw.unican.es/ciencias-de-la-salud/bioqumica/material-de-clase-1/Tema15_bioenergetica08-09.pdf

Potenciales de transferencia de fosfato

http://www.youtube.com/watch?v=bbtqF9q_pFw&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=sP1kng_LFhA

Los compuestos fosforilados hallados en las células se clasifican, frecuentemente, como compuestos de alto o bajo contenido energético, según sea la magnitud de los valores del ΔGº´de su hidrólisis.

Energía libre estándar de hidrólisis de algunos compuestos fosforilados

Compuestos .............Potencial de transferencia del grupo fosfato

Fosfoenolpiruvato-------------------------------14.8
Fosfoarginina-----------------------------------7.7
ATP (ADP+Pi)----------------------------------7.3
Glucosa 1-fosfato-------------------------------5.0
Glucosa 6-fosfato------------------------------3.3

Culaquier compuesto situado en la escala por encima del ATP tenderá a perder su grupo fosfato y a cederlo a una moléculas capaz de aceptar dicho grupo, la cual se hallará en la parte inferior de la escala, como el ADP, siempre que se halle presente un catalizador capaz de promever su transferencia. De modo parecido el ATP tenderá a ceder su grupo fosfato a su aceptor situado por debajo de él en la escala. Esta escala nos informa la tendencia termodinámica o potencial del grupo fosfato y experimentar su transferencia. La expresión de potencial de transferencia del grupo fosfato, se emplea frecuentemente para indicar la "presión" del grupo fosfato.
El hecho de que el ATP posea un valor intermedio en esta escala resulta de especial significación, ya que el ATP desempeña el papel intermediario común en la mayor parte de las reacciones de transferencia de grupos fosfato en la célula catalizadas por enzimas: el ADP puede aceptar un grupo fosfato de un compuesto fosforilado que se halle situado por encima de él en la escla, y el ATP que se forma puede ceder dicho grupo fosfato a una moléculas capaz de aceptarlo rindiendo un fosfato situado abajo en la escala.

Estructura del ATP: inestabilidad y formación de híbridos de resonancia

http://www.youtube.com/watch?v=56tu7sKFh0w

el ATP: "Es la principal molécula energética que conecta las reacciones productoras de energía con las que se necesitan"

Donde se necesita energía, el ATP es el principal encargado de donarla rompiéndose el enlace fosfato. Pero será preciso resintetizar otra vez el ATP en otros procesos, generándose un ciclo sin fin en los seres vivos.

Otros procesos,precisan un aporte de energía , suministrada por el ATP, con lo que existe un ciclo del ATP en muchos procesos biológicos. Su estructura es responsable de su capacidad como intermediario energético en las reacciones biológicas.Debido a que el depende de la diferencia entre la energía libre de los productos y la de los reactantes, se debe analizar la estructura del ATP y la de sus productos de hidrólisis, ADP y Pi. A este respecto son importantes tres factores: la estabilización por resonancia, la repulsión electrostática y la estabilización por hidratación.

1.- Energía de Estabilización por resonancia: El ADP y Pi tienen mayor estabilización por resonancia que el ATP. El ortofosfato presenta varias formas resonantes con energía similar, en tanto que el grupo gamma-fosforilo del ATP presenta un número menor.
También vienedada 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 π (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 π 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

2.- Repulsión electrostática: A pH 7 , la unidad trifosfato del ATP presenta cuatro cargas negativas. Estas cargas se repelen mutuamente al estar muy próximas. Al hidrolizarse el ATP, la repulsión entre ellas se reduce.

3.- Estabilización debido a la hidratación: Por último, el agua se puede unir más eficazmente al ADP y Pi, que a la porción fosfoanhídrido del ATP, con lo cual el ADP y Pi se estabilizan por hidratación. La energía de solvatación es mayor en los productos de hidrólisis que en el ATP.

El ATP como fuente de energía libre en los sistemas biológico

http://www.youtube.com/watch?v=vkoApVZQZWY&feature=related

El ATP (adenosina trifosfato), químicamente es un nucleótido formado por una base nitrogenada, la molécula de adenina, unida a un azúcar de 5-carbonos, la ribosa y a tres grupos fosfatos. El ATP puede actuar como transportador de energía química, en cientos de reacciones celulares, por lo que se le considera como un compuesto rico en energía; ya que muestra una gran disminución de energía química cuando participa en reacciones hidrolíticas. La energía que se libera cuando se hidroliza el ATP, es utilizada en la síntesis de biomoléculas, en el transporte activo de iones en contra de un gradiente de concentración, en movimientos de ciclosis citoplasmática, en la contracción muscular, en la emisión de luz por bacterias, luciérnagas y en el movimiento de flagelos y cilios. El ATP a nivel celular funciona como una batería, que almacena energía por períodos cortos de tiempo; en otras palabras se puede considerar como la moneda de intercambio de energía de la célula.

La energía liberada cuando se hidroliza enzimáticamente el ATP, convirtiéndose en ADP y Pi, se utiliza para mover reacciones endergónicas (que requieren energía) de biosíntesis en cualquier parte de la célula. Estos procesos juegan una parte vital en establecer orden biológico. La energía liberada es de aproximadamente 7,3 Kcal/mol

Pi=HPO₄^-2

El ATP es inestable a ácidos, álcalis y al calor. A pH 7.0 el ATP se encuentra como un anión con cuatro cargas negativas. El fosfato terminal del ATP se puede decir que existe en un estado activado, cuando este fosfato se hidroliza se forma ADP y Pi, dos moléculas de menor contenido energético. El enlace químico que se rompe en esa reacción de hidrólisis se conoce algunas veces como un enlace de alta energía.

www.youtube.com/watch?v=ETNd0Ao6YJQ&feature=related

transduccion de energía

http://www.youtube.com/watch?v=cB8X5AtDXKw&feature=related

• Las células responden a señales o estímulos de su medio ambiente, como pueden ser la luz, nutrientes, o compuestos químicos (hormonas) que indican una situación fisiológica o patológica del organismo.
• Estos estímulos se perciben y se procesan mediante un proceso conocido como transducción de señales.
• Para ello existen en las células circuitos moleculares formados por receptores, enzimas, canales y proteínas reguladoras que detectan,amplifican e integran las diversas señales externas.


 tambien puede consultar la siguiente pagina :

http://books.google.com.mx/books?id=7CHd8WizPe8C&pg=PA1&lpg=PA1&dq=transduccion+de+energia&source=bl&ots=K348Zlz_nL&sig=DcIMmzdGO6ckIMQADcJPBhCc-QA&hl=es&sa=X&ei=muXfT_3LI8jw2gWE46DwCQ&ved=0CGYQ6AEwAw#v=onepage&q=transduccion%20de%20energia&f=false

equilibrio qumico y energía libre de Gibbs

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

el quilibrio quimico es un estado del sistema en el que no se observan cambios a medida que transcurre el tiempo. Así pues, si tenemos un equilibrio de la forma:


a A + b B= c C + d D Se define la constante de equilibrio K_c como el producto de las concentraciones en el equilibrio de los productos elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos, dividido por el producto de las concentraciones de los reactivos en el equilibrio elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos, para cada temperatura.
EFECTO DE UN CAMBIO DE LAS CONDICIONES DE EQUILIBRIO.
Existen diversos factores capaces de modificar el estado de equilibrio en un proceso químico, como son la temperatura, la presión, y el efecto de la concentración. La influencia de estos tres factores se puede predecir, de una manera cualitativa por el Principio de Le Chatelier,que dice lo siguiente: si en un sistema en equilibrio se modifica alguno de los factores que influyen en el mismo ( temperatura, presión o concentración), el sistema evoluciona de forma que se desplaza en el sentido que tienda a contrarrestar dicha variación.

• Efecto de la temperatura: si una vez alcanzado el equilibrio, se aumenta la temperatura, el equilibrio se opone a dicho aumento desplazándose en el sentido en el que la reacción absorbe calor, es decir, sea endotérmica.
• Efecto de la presión: si aumenta la presión se desplazará hacia donde existan menor número de moles gaseosos, para así contrarrestar el efecto de disminución de V, y viceversa.
• Efecto de las concentraciones: un aumento de la concentración de uno de los reactivos, hace que el equilibrio se desplace hacia la formación de productos, y a la inversa en el caso de que se disminuya dicha concentración. Y un aumento en la concentración de los productos hace que el equilibrio se desplace hacia la formación de reactivos, y viceversa en el caso de que se disminuya.

K_c y K_p Para proceder a relacionar la K_c y la K_p debemos relacionar previamente las concentraciones de las especies en equilibrio con sus presiones parciales. Según la ecuación general de los gases perfectos, la presión parcial de un gas en la mezcla vale:


p_i = (n_i R T) / V = C_i R T Una vez que hemos relacionados las concentraciones con las presiones parciales de cada especie, se calcula la dependencia entre ambas concentraciones, simplemente llevando estos resultados a la constante K_c. De esta manera llegamos a la expresión:


K_p = K_c (R T )^An Donde la An es la suma de los moles estequiométricos de todos los productos en estado gaseoso menos la suma de todos los moles de reactivos también gaseosos.


http://www.youtube.com/watch?v=JdasMyf9nDY

RELACIÓN ENTRE LA VARIACIÓN DE ENERGÍA LIBRE DE GIBBS, Y LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO.
La variación de Energía Libre de Gibbs y la constante de equilibrio están intimamente ligadas entre sí a través de la siguiente ecuación:


AG = - R T Ln k_p donde R es la constante de los gases, T la temperatura absoluta, y K_c la constante de equilibrio.


si no queda claro, revisar la pagina http://www.mcgraw-hill.es/bcv/guide/capitulo/844816962X.pdf