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Metabolismo y energía

Metabolism and Energy

Las células no gastan enseguida la energía que obtienen al degradar nutrientes como la glucosa: primero la guardan en ATP y luego la sacan allí donde hace falta, como en la contracción muscular o la síntesis de moléculas. Se libera energía cuando se rompe el último enlace fosfato del ATP y quedan ADP y fosfato (Pi), y la energía de la respiración celular vuelve a unir ADP y fosfato en ATP. Estas reacciones del metabolismo van deprisa incluso a la temperatura del cuerpo porque las enzimas rebajan su energía de activación. En el diagrama puedes cambiar la actividad de la célula y ver cómo cambian a la vez la velocidad a la que el ATP pasa a ADP y la velocidad a la que se vuelve a fabricar.

El ATP, la moneda energética

💰 El ATP es la moneda de la célula
①Igual que ganas dinero y lo gastas cuando lo necesitas, la célula guarda en ATP la energía de los nutrientes y la usa cuando la necesita
②La energía de la glucosa acaba en el ATP a través de la respiración celular, y la del ATP impulsa la contracción muscular, la síntesis de moléculas, el transporte activo y el mantenimiento del calor corporal
③Como es el medio común para pasar energía de un sitio a otro, al ATP se le llama moneda energética

El ciclo ATP–ADP

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🔑 Estructura y ciclo del ATP
①El ATP es adenosina (adenina + ribosa) con tres grupos fosfato unidos
②Cuando se rompe el último enlace fosfato, el ATP pasa a ADP y fosfato y libera energía (unas 7,3 kcal/mol en condiciones estándar)
③Una célula tiene poco ATP, así que lo vuelve a fabricar tan deprisa como lo gasta, con energía de la respiración celular
④Por eso, cuando aumenta la actividad, la degradación y la síntesis se aceleran a la vez, mientras que la cantidad de ATP en la célula apenas cambia

Reacciones clave

Degradación del ATP (libera energía)
ATP → ADP + Pi + energía (unas 7,3 kcal/mol)
la energía que se libera al romperse el último enlace fosfato impulsa actividades vitales como la contracción muscular y la síntesis de moléculas
Síntesis de ATP (guarda energía)
ADP + Pi + energía → ATP
la energía obtenida al degradar glucosa en la respiración celular se guarda en el ATP

Comparación metabólica

Anabolismo y catabolismo
AspectoAnabolismoCatabolismo
Cambio de la materiasustancias sencillas → complejassustancias complejas → sencillas
Energíase absorbe (funciona con ATP)se libera (parte se guarda en ATP)
Ejemplosfotosíntesis, síntesis de proteínasrespiración celular, digestión

Enzimas y metabolismo

⚡ Las enzimas son catalizadores biológicos
①Sin enzimas, las reacciones del metabolismo apenas ocurren a la temperatura del cuerpo
②Las enzimas aceleran las reacciones al rebajar la energía de activación, pero no cambian la diferencia de energía entre el principio y el final de la reacción
③Una enzima solo actúa sobre el sustrato concreto que encaja en su sitio activo (especificidad de sustrato)
④La enzima queda intacta tras la reacción, así que puede ayudar una y otra vez a la misma reacción
Reacción enzimática
E + S → ES → E + P
la enzima (E) se une al sustrato (S) y forma un complejo enzima–sustrato (ES); al terminar la reacción, el producto (P) se separa y la enzima queda intacta

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1
Escribe la reacción del ATP que ocurre cuando un músculo se contrae y gasta energía, y nombra las sustancias que se forman.
1
Se rompe el último enlace fosfato del ATP y se libera energía.
2
ATP → ADP + Pi (fosfato inorgánico) + energía, y esa energía impulsa la contracción muscular.
▸ ATP → ADP + Pi + energía (se forman ADP y Pi)
El ADP y el Pi no se desechan: la energía de la respiración celular los vuelve a convertir en ATP. Por eso, cuanto más intenso es el ejercicio, más gruesas se hacen a la vez las dos flechas del diagrama.
Ejemplo 2
Usando la energía de activación, explica cómo una enzima acelera una reacción química.
1
Una enzima es un catalizador biológico que rebaja la energía de activación que necesita la reacción.
2
Con una energía de activación menor, a la misma temperatura más moléculas superan esa barrera, así que la reacción va más deprisa. La diferencia de energía entre el principio y el final no cambia.
▸ rebaja la energía de activación y así aumenta la velocidad de reacción (la diferencia de energía no cambia)
Una enzima deja igual la altura del punto de partida y la del de llegada, y solo rebaja la colina que hay entre ellos. Por eso no cambia la cantidad de energía que libera la reacción, solo lo deprisa que ocurre.

Resumen

El núcleo del ciclo del ATP
respiración celular (catabolismo) → ADP + Pi + energía → ATP → actividades vitales (contracción muscular, síntesis) → ADP + Pi
el ATP enlaza las reacciones que obtienen energía con las que la gastan
Problema tipo CSAT, adaptado
¿Qué afirmación sobre el ATP y el metabolismo es INCORRECTA?
①El ATP es adenosina unida a tres grupos fosfato.
②Al degradarse el ATP a ADP se libera energía.
③El anabolismo es una reacción de síntesis que absorbe energía.
④Las enzimas aceleran las reacciones al aumentar la energía de activación.
⑤La energía obtenida en la respiración celular se guarda en el ATP.
▸ ④ Las enzimas aceleran las reacciones al aumentar la energía de activación.
1
Las enzimas son catalizadores biológicos que aceleran las reacciones al rebajar la energía de activación.
2
④ dice lo contrario, que la aumentan, así que es incorrecta. Las demás afirmaciones son correctas.
🎯 Puntos clave
①El ATP es adenosina unida a tres grupos fosfato y hace de moneda energética
②La energía que libera ATP → ADP + Pi impulsa las actividades vitales
③La energía de la respiración celular impulsa ADP + Pi → ATP
④Las enzimas rebajan la energía de activación y tienen especificidad de sustrato, sin cambiar la diferencia de energía de la reacción
⑤El anabolismo es síntesis (absorbe energía) y el catabolismo es degradación (libera energía)
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