El documento describe los procesos de formación de ATP a través de la fosforilación a nivel del sustrato y la fosforilación oxidativa. La fosforilación a nivel del sustrato produce ATP sin oxígeno a partir de la glucólisis del piruvato, mientras que la fosforilación oxidativa utiliza la cadena de transporte de electrones en la mitocondria y el oxígeno para sintetizar grandes cantidades de ATP de manera más eficiente. Ambos procesos son cruciales para proporcionar la energía necesaria para el funcionamiento celular

1. METABOLISMO
ENERGÉTICO

2. TERMODINÁMICA DE LOS
COMPUESTOS DE FOSFATO
Anabolismo Proceso endergónico
Mantener la vida necesita energía
Catabolismo Proceso
exergónico
Oxidación de Nutrientes produce energía

3. REACCIONES
EXERGÓNICAS
(Liberan energía
libre)
REACCIONES
ENDERGÓNICAS
(Requieren
energía libre)ATP
TRANSPORTADOR DE ENERGíA
DESDE LOS PROCESOS CELULARES PRODUCTORES
DE ENERGíA A LOS PROCESOS QUE REQUIEREN
ENERGÍA
TERMODINÁMICA DE LOS
COMPUESTOS DE FOSFATO

4. TERMODINÁMICA DE LOS
COMPUESTOS DE FOSFATO

5. TERMODINÁMICA DE LOS
COMPUESTOS DE FOSFATO
ATP Constituido por 3 grupos fosfatos unidos a través de
enlaces pirofosfato (fosfoanhídridos) que contienen
y producen gran cantidad de energía cuando se
hidrolizan (y la necesita igualmente para formarse).
ATP -----------> ADP + P + ENERGIA

6. Reacciones de transferencia de
fosforilos
síntesis e hidrólisis del ATP
ATP + H2O ADP + Pi
ATP + H2O AMP + PPi
 De gran importancia metabólica
 Reacciones exergónicas
 Acopladas a procesos bioquímicos endergónicos
La utilidad bioenergética se debe a la Estabilidad
para hidrolizarse combinada con su capacidad para
transmitir grandes cantidades de energía libre.

7. EJEMPLO Fosforilación de la glucosa
acoplada a la hidrólisis del ATP
ATP + H2O ADP + fosfato
Glucosa + fosfato Glucosa-6-P + H2O
Elementos
Una reacción que libere energía ( ∆G<O)
Una reacción que requiera energía (∆G>O)
Un intermediario común
REACCION 1
REACCION 1
REACCION 2
∆Gº´(kJ mol-1
)
-30,9
+16,7
ATP + glucosa -14,2
REACCION 2
fosfato

8. TERMODINÁMICA DE LOS
COMPUESTOS DE FOSFATO
El ∆G ATP (energía libre estándar)varía con:
 pH
 Concentraciones de iones Metálicos
 Fuerza iónica
del ATP Energía libre estándar en condiciones
fisiológicas
El ATP se hidroliza y regenera en forma continua
´
G∆

9. Racionalización de la Energía en
compuestos de alta energía
El ATP estable en condiciones fisiológicas, se hidroliza con
facilidad en reacciones mediadas por enzimas.
Además del ATP existen otros compuestos de “alta energía” que
también al hidrolizarse ceden grupos fosfatos al ADP y son:
1. Acil Fosfatos: como el acetilfosfato CH3-C-O-PO3
2-
O
y el 1,3 bifosfoglicerato PO3
2-
-O-CH2- CH -C-O-PO3
2-
OH O
2. Enol Fosfatos: como fosfoenolpiruvato
3. Fosfoguanidinas: fosfocreatina y fosfoarginina
4. Glucosa-6-fosfato y fructosa 6-fosfatos.

10. ENERGIA LIBRE ESTANDAR DE HIDRÓLISIS
DE ALGUNOS COMPUESTOS FOSFORILADOS
Fosfoenolpiruvico - 61.2
1,3-Fosfoglicerol fosfato - 49.3
Fosfocreatina - 43.1
ATP(AMP+PPi) -45,5
ATP (ADP+Pi) - 30.5
Glucosa 1-fosfato - 20.9
Fructosa 6-fosfato - 15.6
Glicerol-1-P - 9.1
(kJ/mol)
´
G∆
El ATP conductor de energía entre donadores de Fosfato
de “alta energía” y receptores fosfato de “baja energía”

11. METABOLISMO ENERGÉTICO
 Conjunto de Reacciones
de los nutrientes
posterior al catabolismo
 Suministra la energía
necesaria para el
organismo (ATP)
 Cada nutriente se
degrada por vía
específica a sus
monómeros y estos a
acetil Coenzima A.

12. METABOLISMO ENERGÉTICO
Los compuestos utilizados para la reserva de
energía son:
 Glucógeno en hígado y músculo.
 Triacilglicéridos en tejido adiposo.
 Proteína en músculo esquelético
En general, el orden de preferencia para la
obtención de energía es:
Glucógeno > TAGs > Proteína.

13. METABOLISMO ENERGÉTICO
Los diferentes órganos y tejidos del organismo
trabajan de manera conjunta para mantener la
homeostasis calórica presencia constante
de metabolitos energéticos en la sangre.
Aunque las células tienen un conjunto similar de
enzimas, que son comunes a las rutas
metabólicas principales, utilizan diferentes
metabolitos para la producción de energía.

15. METABOLISMO ENERGÉTICO
El aparato locomotor compuesto por
 Huesos
 Articulaciones
 Músculos (elemento activo)
Los músculos generan el movimiento
La célula muscular está especializada en la conversión
de energía química en energía mecánica
Utiliza con efectividad la energía almacenada en la
molécula de ATP para la contracción muscular.

16. FORMACIÓN DEL ATP
Para completar su función metabólica
intermediaria, el ATP debe reciclarse.
A partir de las moléculas sencillas: glucosa, ácidos
grasos y aminoácidos se puede obtener el ATP
por dos vías diferentes:
1. FOSFORILACIÓN A NIVEL DEL SUSTRATO: sin
el concurso del Oxígeno
2. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA: con el concurso
del oxígeno

17. FORMACIÓN DEL ATP

18. FOSFORILACIÓN A NIVEL DEL
SUSTRATO
La D-glucosa es el principal combustible de la
mayoría de los organismos y ocupa una
posición central en el metabolismo
La glucosa se desdobla a piruvato.
Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+
2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H + 2 H2O

19. FOSFORILACIÓN A NIVEL DEL
SUSTRATO
Acoplada a un proceso metabólico denominado
fermentación o formación del lactato a partir del
piruvato
Libera energía que es aprovechada para la síntesis
de ATP.
Esta es la vía obligada cuando no hay oxígeno disponible.

20. FOSFORILACIÓN A NIVEL DEL
SUSTRATO
Durante esta secuencia de reacciones parte de la energía liberada se
conserva en forma de NADH, el cual será posteriormente oxidado en
las mitocondrias (fosforilación oxidativa) para producir ATP.
NAD: nicotinamida adenina di nucleótido. NAD+
en su forma oxidada y
NADH + H cuando está reducido.
NAD+
(oxi) + 2H + 2e- ----> NADH (red) + H

21. FOSFORILACIÓN A NIVEL DEL
SUSTRATO
CARACTERÍSITICAS:
1. La rentabilidad energética del proceso se puede
considerar muy baja, por cada glucosa se obtienen 2
ATP.
2. Este proceso se realiza en:
 Músculo en ejercicio intenso debido a que se lleva a cabo
rápido.
 Hematíes, médula renal y el cristalino, porque carecen
de mitocondrias (donde se lleva a cabo la fosforilación
oxidativa).
3. Este proceso sólo ocurre con los hidratos de carbono.

22. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
La transferencia de electrones en la cadena de transporte de
electrones es energéticamente favorable porque el NADH
es un poderoso donador de electrones y el Oxígeno
molecular es un potente aceptor de electrones.
De hecho el flujo neto de electrones desde el NADH hasta el
Oxígeno resulta en la síntesis de ATP.
La fosforilación oxidativa es una serie de eventos químicos
que llevan a la síntesis de ATP:
ADP + Pi → síntesis del ATP
fosforilación del ADP

23. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
En la fosforilación oxidativa, los
electrones liberados de moléculas
de alimento en rutas como el ciclo
de Krebs son transferidos al
oxígeno, y la energía es liberada
para sintetizar ATP.
Esto se da en las células por una serie
de proteínas en las membranas de
la mitocondria llamadas cadena de
transporte de electrones.
Estas proteínas utilizan la energía
liberada de la oxidación del
electrón que lleva la coenzima
NADH.

25. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
Los hidrógenos bombeados
fuera de la mitocondria
crean una diferencia de
concentración a lo largo
de la membrana, lo que
genera un gradiente
electroquímico.
Esta fuerza hace que vuelvan a
la mitocondria a través de
una subunidad de la ATP-
sintetasa. El flujo de
hidrógenos hace que la
subunidad menor gire, lo
que produce que el sitio
activo fosforile al ADP y lo
convierta en ATP.

26. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
Los Hidrógenos (indicados
por +) entran
nuevamente en la
matriz mitocondrial a
través de los canales
que forma el complejo
enzimático de la ATP
sintetasa.
Esta entrada se acopla a
la síntesis de ATP a
partir de ADP y Fosfato
(Pi)

28. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
CARACTERÍSTICAS:
1. La eficacia energética es alta , por cada glucosa se
obtienen 38 moles de ATP.
2. Es un proceso dependiente del oxígeno utilizado por
todas las células, especialmente el miocardio y sistema
nervioso, con excepción del músculo en ejercicio
intenso, en los hematíes, médula renal y el cristalino.
3. En la fosforilación oxidativa la cadena está asociada a
transporte de electrones.
4. Es la vía común de la degradación energética de
hidratos de carbono, grasas y proteínas.
5. El agua es un producto metabólico final y se denomina
“agua metabólica” y contribuye al equilibrio hídrico del
organismo.