ADENOSINA TRIFOSFATO (ATP)

Frmula estructural del ATP

Laadenosina trifosfato(abreviado ATP, y tambin llamada adenosn-5'-trifosfato o trifosfato de adenosina) es una molcula utilizada por todos los organismos vivos para proporcionar energa en las reacciones qumicas. Tambin es el precursor de una serie de coenzimas esenciales como elNAD+o la coenzima A. El ATP es uno de los cuatro monmeros utilizados en la sntesis de ARN celular. Adems, es una coenzima de transferencia de grupos fosfato que se enlaza de manera no-covalente a lasenzimas quinasas (co-sustrato).

El ATP fue descubierto en 1929 por Karl Lohmann. En 1941, Fritz Albert Lipmann propuso el ATP como principal molcula de transferencia de energa en la clula.PROPIEDADES Y ESTRUCTURA

Estructura en 3D del ATP

El ATP es un nucletido trifosfato que se compone de adenosina (adenina y ribosa, como -D-ribofuranosa) y tres grupos fosfato. Su frmula molecular es C10H16N5O13P3. La estructura de la molcula consiste en una base purina (adenina) enlazada al tomo de carbono 1' de un azcar pentosa. Los tres grupos fosfato se enlazan al tomo de carbono 5' de la pentosa. Los grupos fosforilo, comenzando con el grupo ms cercano a la ribosa, se conocen como fosfatos alfa (), beta () y gamma ().

El ATP es altamente soluble enaguay muy estable en soluciones depHentre 6.8 y 7.4.

La masa molecular del ATP es de 507,181 g/mol y su acidez es de 6.5. Es una molcula inestable y tiende a ser hidrolizada en el agua. Este desplazamiento del equilibrio significa que la hidrlisis de ATP en la clula libera una gran cantidad de energa. Al ATP se le llama a veces "molcula de alta energa".

FUNCIONES

Fuente de energa.

El ATP es la principal fuente de energa para la mayora de las funciones celulares. Esto incluye la sntesis de macromolculas como el ADN, el ARN y lasprotenas. Tambin desempea un papel fundamental en el transporte de macromolculas a travs de las membranas celulares, es decir, en laexocitosisy endocitosis.

Debido a la presencia de enlaces ricos en energa (entre los grupos fosfato son los enlaces anhdrido del cido), esta molcula se utiliza en los seres vivos para proporcionar la energa que se consume en las reacciones qumicas. De hecho, la reaccin de hidrlisis de la adenosina trifosfato en adenosina difosfato y fosfato es una reaccin exergnica donde la variacin de entalpa libre estndar es igual a -30,5 kJ/mol:

Por el contrario, la reaccin de sntesis de la adenosina trifosfato a partir de adenosina difosfato y fosfato es una reaccin endergnica donde la variacin de entalpa libre estndar es igual a +30,5 kJ/mol:

La reaccin de hidrlisis del ATP en adenosn monofosfato (y pirofosfato) es una reaccin exergnica donde la variacin de entalpa libre estndar es igual a -42 kJ/mol:

La energa se almacena en los enlaces entre los grupos fosfato.

Sin embargo, hay un nivel de entalpa a sobrepasar antes de liberar esta energa (estado de transicin). Esto explica por qu la hidrlisis de los enlaces pirofosfato no sucede todo el tiempo. Las enzimas son capaces de reducir ese umbral de entalpa para utilizar la energa liberada.

Si la energa se almacena en los enlaces anhdridos, podramos preguntarnos cul es el inters de los seres vivos para sintetizar la molcula en su conjunto y no slo el pirofosfato libre. La razn es, probablemente, la capacidad de las enzimas para reconocer el ATP, ms fcil de hidrolizar especficamente que los pirofosfatos libres, que son muy similares a todos los grupos fosfatos presentes en las biomolculas.

El ADP puede ser fosforilado por la cadena respiratoria de las mitocondrias y los procariotas, o por los cloroplastos de las plantas, para restaurar el ATP. La coenzima ATP/ADP es un proveedor de energa universal, y es la principal fuente de energa directamente utilizable por la clula. En los seres humanos, el ATP constituye la nica energa utilizable por el msculo.

En la sntesis del cido nucleico ARN, el ATP es uno de los cuatro nucletidos incorporados directamente en las molculas por las enzimas ARN polimerasas. La energa que conduce esta polimerizacin procede de la ruptura del pirofosfato (dos grupos de fosfato). El proceso es similar en la biosntesis de ADN, salvo que el ATP se reduce al desoxirribonucletido dATP, antes de su incorporacin en el ADN.

El ATP est crticamente involucrado en el mantenimiento de la estructura celular, facilitando el montaje y desmontaje de elementos del citoesqueleto. En un proceso similar, el ATP es necesario para el acortamiento de los filamentos de actina y miosina necesarios para la contraccin muscular. Este ltimo proceso es una de las principales necesidades energticas de los animales y es esencial para la locomocin y la respiracin.

Sealizacin extracelular

El ATP, el ADP o la adenosina son reconocidos por los receptores purinrgicos. En los seres humanos, esta sealizacin tiene un importante papel tanto en el sistema nervioso central como en el perifrico. La liberacin de ATP de las sinapsis, los axones y la neurogla activa los receptores de membrana purinricos conocidos como P2. Los receptores P2Y son metabotrpicos, es decir, modulan el calcio intracelular y, a veces, los niveles de AMP cclico.

Sealizacin intracelular

Es utilizado por las quinasas como la fuente de grupos fosfato en sus reacciones de transferencia de fosfato. La actividad de las quinasas sobre los sustratos como las protenas o loslpidosde la membrana son una forma comn de transduccin de seales. La fosforilacin de una protena por una quinasa puede activar esta cascada.

La adenilato ciclasa tambin usa el ATP y lo transforma en AMP cclico (AMPc), una molcula segundo mensajero que est involucrada en el desencadenamiento de las seales de calcio mediante la liberacin de calcio intracelular. Esta forma de transduccin de seales es particularmente importante en la funcin cerebral, aunque est involucrada en la regulacin de multitud de otros procesos celulares.

Sntesis de desoxirribonucletidos

En todos los organismos conocidos, los desoxirribonucletidos que componen el ADN se sintetizan por la accin de enzimas ribonucletido reductasas (RNR). Estas enzimas reducen el grupo hidroxilo 2' en el azcar ribosa, que pasa a ser desoxirribosa, formando un desoxirribonucletido (dATP). Todas las enzimas ribonucletido reductasas usan un radical sulfidrilo comn en un mecanismo de reaccin que depende de los residuos cistena, que se oxidan para formar enlaces disulfuro en el curso de la reaccin. Las enzimas RNR son recicladas mediante reaccin con tiorredoxina o glutaredoxina.ALMACENAMIENTO DE ATP

Las reservas de ATP en el organismo no exceden de unos pocos segundos de consumo. En principio, el ATP se produce de forma continua, pero cualquier proceso que bloquee su produccin provoca la muerte rpida (como es el caso de determinados gases de combate diseados para tal fin; o venenos como el cianuro, que bloquean la cadena respiratoria; o el arsnico, que sustituye el fsforo y hace que sean inutilizables las molculas fosfricas).

Las molculas de creatina enlazan un fosfato mediante un enlace rico en energa como el ATP. El ADP puede convertirse en ATP por acoplamiento con la hidrlisis de fosfato de creatina. La creatina, por tanto, recicla el fosfato liberado por la hidrlisis de la molcula de ATP original. Esto ayuda a mantener la energa fcilmente movilizada sin agotar las reservas de ATP.

El ATP no se puede almacenar en su estado natural, sino slo como intermediarios de la cadena de produccin de ATP. Por ejemplo, el glucgeno puede ser convertido englucosay aportar combustible a la glucolisis si el organismo necesita ms ATP. El equivalente vegetal del glucgeno es el almidn. La energa puede tambin ser almacenada comograsa, mediante neo-sntesis decidos grasos.(Perez, 2014)