Fosfato de alta energía

El fosfato de alta energía puede significar una de dos cosas:

• Los enlaces fosfato -fosfato (fosfoanhídrido/anhídrido fosfórico/macroérgico/ fosfágeno ) ^{[1] [2] [3]} se forman cuando se crean compuestos como el difosfato de adenosina (ADP) y el trifosfato de adenosina (ATP).
• Los compuestos que contienen estos enlaces, entre los que se encuentran los nucleósidos difosfatos y trifosfatos, y los compuestos de almacenamiento de alta energía del músculo, los fosfágenos . Cuando se habla de un depósito de fosfato de alta energía, se habla de la concentración total de estos compuestos con estos enlaces de alta energía.

Los enlaces de fosfato de alta energía suelen ser enlaces de pirofosfato , enlaces de anhídrido ácido que se forman al tomar derivados del ácido fosfórico y deshidratarlos. Como consecuencia, la hidrólisis de estos enlaces es exergónica en condiciones fisiológicas, lo que libera energía libre de Gibbs .

A excepción de PP _i → 2 P _i , en general, no se permite que estas reacciones se descontrolen en la célula humana, sino que se acoplan a otros procesos que necesitan energía para completarse. Por lo tanto, las reacciones de fosfato de alta energía pueden:

• Proporcionar energía a los procesos celulares, permitiéndoles funcionar.
• acoplar procesos a un nucleósido particular, lo que permite el control regulatorio del proceso
• sacar una reacción del equilibrio (llevarla hacia la derecha ) promoviendo una dirección de la reacción más rápida de lo que el equilibrio puede relajarse.

La única excepción es valiosa porque permite una sola hidrólisis, ATP + H ₂ O → AMP + PP _i , para suministrar efectivamente la energía de hidrólisis de dos enlaces de alta energía, y se permite que la hidrólisis de PP _i se complete en una reacción separada. El AMP se regenera a ATP en dos pasos, con la reacción de equilibrio ATP + AMP ↔ 2ADP, seguida de la regeneración de ATP por los medios habituales, fosforilación oxidativa u otras vías productoras de energía como la glucólisis .

A menudo, los enlaces de fosfato de alta energía se denotan con el carácter '~'. En esta notación "garabateada", el ATP se convierte en AP~P~P. La notación garabateada fue inventada por Fritz Albert Lipmann , quien propuso por primera vez el ATP como la principal molécula de transferencia de energía de la célula, en 1941. ^[4] La notación de Lipmann enfatiza la naturaleza especial de estos enlaces. ^[5] Stryer afirma:

El ATP se suele denominar un compuesto de alta energía y sus enlaces de fosfoanhídrido se conocen como enlaces de alta energía. No hay nada especial en los enlaces en sí. Son enlaces de alta energía en el sentido de que se libera energía libre cuando se hidrolizan , por las razones expuestas anteriormente. El término de Lipmann "enlace de alta energía" y su símbolo ~P (P garabato) para un compuesto que tiene un alto potencial de transferencia de grupos fosfato son notaciones vívidas, concisas y útiles. De hecho, el garabato de Lipmann hizo mucho para estimular el interés en la bioenergética. ^[5]

El término "alta energía" con respecto a estos enlaces puede ser engañoso porque el cambio negativo de energía libre no se debe directamente a la ruptura de los enlaces mismos. La ruptura de estos enlaces, como la ruptura de la mayoría de los enlaces, es endergónica y consume energía en lugar de liberarla. El cambio negativo de energía libre proviene, en cambio, del hecho de que los enlaces formados después de la hidrólisis (o la fosforilación de un residuo por ATP) tienen menor energía que los enlaces presentes antes de la hidrólisis. (Esto incluye todos los enlaces involucrados en la reacción, no solo los enlaces de fosfato en sí). Este efecto se debe a una serie de factores, entre ellos, una mayor estabilización por resonancia y solvatación de los productos en relación con los reactivos, y la desestabilización de los reactivos debido a la repulsión electrostática entre átomos de fósforo vecinos. ^[6]

• McGilvery, RW y Goldstein, G., Bioquímica: un enfoque funcional , WB Saunders and Co, 1979, 345–351.
• Nicholls, David; Ferguson, Stuart (2002). "El mito del 'enlace de fosfato de alta energía'". Bioenergética 3 (3.ª ed.). San Diego, CA: Academic. ISBN 978-0-12-518121-1.