Introducción
En la vida diaria, muchas veces es posible ver cómo uno o más hechos desencadenan otros. Dicho en otras palabras: hay procesos que, ya que ocurren de manera natural (sin ser inducidos por otros) y a los cuales se denominará, por lo tanto, como "espontáneos", desencadenan otros procesos que de manera natural, no ocurrirían y que por esta característica (antagónica a la anterior) se nombrará como "no espontáneos".
En la vida diaria, muchas veces es posible ver cómo uno o más hechos desencadenan otros. Dicho en otras palabras: hay procesos que, ya que ocurren de manera natural (sin ser inducidos por otros) y a los cuales se denominará, por lo tanto, como "espontáneos", desencadenan otros procesos que de manera natural, no ocurrirían y que por esta característica (antagónica a la anterior) se nombrará como "no espontáneos".
Ahora, llevemos este concepto a
los sistemas biológicos donde ocurre un "acoplamiento energético".
Este ocurre, primordialmente, a través de enzimas, que permiten que un
intermediario metabólico se genere a partir de una reacción química
energéticamente favorable (proceso espontáneo) y que este intermediario produzca
que una reacción que es energéticamente desfavorable (proceso no espontáneo)
ocurra. El hecho de que una reacción sea "energéticamente" favorable
o desfavorable, está marcado por el cambio en la "energía libre de Gibbs" (DG), que
se define como: "la energía que un sistema posee para ejercer
trabajo". De esta manera, si DG<0, el proceso será espontáneo, en
cambio, si DG>0, entonces el proceso
no lo será.
Acoplamiento
energético
Cuando una reacción endergónica ocurre a expensas de la energía liberada en una reacción exergónica, estas reacciones están acopladas. Esto se debe a que las energías libres de las reacciones son aditivas.
Cuando una reacción endergónica ocurre a expensas de la energía liberada en una reacción exergónica, estas reacciones están acopladas. Esto se debe a que las energías libres de las reacciones son aditivas.
Una de las propiedades de la
energía libre más utilizada es su carácter aditivo; esto significa que si en un
sistema reaccionante ocurren dos reacciones simultáneamente, la variación de
energía libre total será igual a la suma algebraica de las variaciones de
energía libre de cada una de las reacciones por separado, por ejemplo, si se
tiene la reacción:
Y esta ocurre simultáneamente
con la reacción:
Entonces la variación de
energía libre de las dos reacciones será:
Este ejemplo permite evidenciar
una situación muy frecuente en los seres vivos. Como ya se ha dicho, hay
reacciones que requieren una fuente de energía para su realización; en el
laboratorio ese problema se soluciona, conduciendo la reacción a elevadas
temperaturas, lo cual no es posible en el interior de los seres vivos. Los
organismos vivientes aprovechan esta propiedad y realizan las reacciones
consumidoras de energía a expensas de reacciones que la liberan, cuando esto
ocurre se dice que las dos reacciones están acopladas.
De manera evolutiva los seres
vivos han desarrollado mecanismos especiales para el acoplamiento de reacciones
con la introducción de intermediarios entre las dos reacciones, de forma tal
que estas no tengan que ocurrir al mismo tiempo ni en el mismo lugar; uno de
los intermediarios más empleados es el adenosín trifosfato (ATP), por ejemplo:
la hidrólisis del ácido fosfoenol pirúvico (PEP) produce ácido pirúvico (AP) y
fosfato (Pi) con gran liberación de energía:
Que puede acoplarse a la
formación del ATP a partir de ADP y fosfato:
De manera que la reacción
resultante sería:
Por otra parte, se debe
realizar la reacción de fosforilación de la glucosa (GLC) para producir
glucosa-6-fosfato (G6P) que consume energía:
Que puede ser acoplada a la
hidrólisis del ATP según la ecuación:
Para dar:
Obsérvese que en realidad lo
que se está haciendo es acoplar la hidrólisis del fosfoenol pirúvico con la
fosforilación de la glucosa, pues basta sumar las reacciones (1) y (2) para
tener:
La ventaja que tiene esta manera de hacer las cosas es que la hidrólisis del fosfoenol pirúvico y la fosforilación de la glucosa no tienen que ocurrir simultáneamente, ni siquiera en el mismo compartimiento celular, pues como el ATP es una molécula estable ella almacena transitoriamente parte de la energía liberada en la primera reacción y la cede en el momento y lugar, cuando y donde ocurra la segunda.
Podrá consultar la presentación ppt de este tema en:
EN ESTA SOLO TE FALTARON LAS FORMULAS
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