ATP sintasa. Esta enzima es un ensamble molecular que traslada la energa libre asociada con un gradiente de protones a la energa quimica asociada con el ATP. El gradiente de protnes guia la rotacin de un componente del ensamble dentro del otro. Este movimiento rotacional a su vez guia la sntesis y la liberacin del ATP.

Los colibris son capaces de hechos prodigiosos de resistencia. Por ejemplo el colibri de garganta rub puede almacenar combustible para volar a traves del golfo de Mejico, una distancia de 500 millas, sin descansar. Esta hazaa es posible por su abilidad para convertir sus combustibles en la moneda de energa celular, ATP, representado por el modelo a la derecha.

F14.1. Metabolismo de la Glucosa. La glucosa es metabolizada a piruvato en 10 reacciones ligadas. Bajo condiciones anaerbicas, el piruvato es metabolizado a lactato y , bajo condiones aerbicas, a AcetilCoA. Los carbones derivados de la glucosa son oxidados subsecuentemente a CO2.

Figura 14.2. Vias Metabolicas [De la Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (www.genome.ad.jp/kegg).]

Figura 14.3. Estructuras del ATP, ADP, y AMP. Estos adenilatos consisten de adenina (azul), una ribosa (negro), y una unidad tri-, di- o monofosfato (rojo). El atom de fosforo mas interno se designa Pa, el medio Pb, y el mas externo Pg.

Figura 14.4. Estructuras de Resonancia del ortofosfato.Figura 14.5. Estructura de Resonancia Improbable. La estructura contribuye poco a la parte terminal del ATP, porque 2 cargas positivas son colocadas una junta a la otra.

Figura 14.6. Compuestos de alto potencial de transferencia de fosforilo. compounds Estos co`puestos tienen un potencial de trasnferencia fosforilo mayor que del ATP y pueden ser usados para fosforilar el ADP a ATP.

Tabla 14.1. Energias libres estandard de hidrolisis de algunos compuestos fosforilados

Compuestoskcal mol-1 kJ mol-1

Fosfoenolpiruvato-14.8-61.91,3-Bisfosfoglicerato-11.8-49.4Creatina fosfato-10.3-43.1ATP (a ADP)- 7.3-30.5Glucosa 1-fosfato- 5.0-20.9Pirofosfato- 4.6-19.3Glucosa 6-fosfato- 3.3-13.8Glicerol 3-fosfato- 2.2- 9.2

Figura 14.7. Fuentes de ATP durante el Ejercicio. En los segundos iniciales, el ejercicio es realizado por compuestos de alta transferencia de fosforilos (ATP y creatine fosfato). Luego, el ATP debe ser regenerado por vias metabolicas.

Figura 14.8. Ciclo ATP-ADP. Este ciclo es el modo fundamental de intercambio de energia en sistemas biologicos.

Figura 14.9. Energia libre de Oxidacion de Compuestos simples de Carbono.

Figura 14.10. Combustibles prominentes. Las grasas son una fuente de combustible mas eficiente que los carbohidratos tales como la glucosa ya que el carbono en las grasas esta mas reducido.Figura 14.11. Los Gradientes de Protones. La oxidacion de combustibles puede ser la fuente de la formacion de gradientes de protones. Estos gradientes de protones pueden a su vez guiar la sintesis de ATP.

Figura 14.12. Etapas del catabolismo. La extraccin de energa de los combustibles se pueden dividir en tres etapas.La 1ra es la formacin de los monmeros (aa, monosacridos y cidos grasos).La 2da es la formacin de AcetilCoA.La 3ra es la generacin de ATP.

Figura 14.13. Estructuras de las Formas Oxidadas de los transportadores de Electrones Derivadas de la Nicotinamida. La Nicotinamida adenina dinucleotido (NAD+) and la nicotinamida adenina dinucleotido fosfato (NADP+) son transportadores importantes de los electrones de alta energia.En el NAD+, R = H;en el NADP+, R = PO32-.Las vas metablicas contienen motivos recurrentes

Figura 14.14. Estructura de las Formas Oxidadas de la Flavina Adenina Dinucleotido (FAD). Este transportador de electrones consiste de una unidad de flavina mononucleotido (FMN) (en azul) y una unidad AMP (en negro).Los transportadores activadosMuestran el diseo modular y laEconoma metablica

Figure 14.15. Structures of the Reactive Parts of FAD and FADH2. The electrons and protons are carried by the isoalloxazine ring component of FAD and FADH2.

Figure 14.16. Structure of Coenzyme a (CoA). Acyl groups are important constituents both in catabolism, as in the oxidation of fatty acids, and in anabolism, as in the synthesis of membrane lipids. The terminal sulfhydryl group in CoA is the reactive site. Acyl groups are linked to CoA by thioester bonds. The resulting derivative is called an acyl CoA. An acyl group often linked to CoA is the acetyl unit; this derivative is called acetyl CoA.

Table 14.2. Some activated carriers in metabolism

Carrier molecule in activated formGroup carriedVitamin precursor

ATPPhosphorylNADH and NADPHElectronsNicotinate (niacin)FADH2 ElectronsRiboflavin (vitamin B2)FMNH2 ElectronsRiboflavin (vitamin B2)Coenzyme AAcylPantothenateLipoamideAcylThiamine pyrophosphateAldehydeThiamine (vitamin B1)BiotinCO2 BiotinTetrahydrofolateOne-carbon unitsFolateS-AdenosylmethionineMethylUridine diphosphate glucoseGlucoseCytidine diphosphate diacylglycerolPhosphatidateNucleoside triphosphatesNucleotides

Table 14.3. Types of chemical reactions in metabolismReacciones claves en el metabolismo

Type of reactionDescription

Oxidation-reductionElectron transferLigation requiring ATP cleavageFormation of covalent bonds (i.e., carbon-carbon bonds)IsomerizationRearrangement of atoms to form isomersGroup transferTransfer of a functional group from one molecule to anotherHydrolyticCleavage of bonds by the addition of waterAddition or removal of functional groupsAddition of functional groups to double bonds or their removal to form double bonds

Reacciones de oxido reduccionReacciones de ligacion

Reacciones de isomerizacionReacciones de transferencia de grupo

Reacciones hidroliticasReacciones de adicin de grupos funcionales a enlaces doble o la eliminacin de grupos para formar dobles enlaces.

Figure 14.17. Metabolic Motifs. Some metabolic pathways have similar sequences of reactions in commonin this case, an oxidation, the addition of a functional group (from a water molecule) to a double bond, and another oxidation. ACP designates acyl carrier protein.

Figure 14.18. Energy Charge Regulates Metabolism. High concentrations of ATP inhibit the relative rates of a typical ATP-generating (catabolic) pathway and stimulate the typical ATP-utilizing (anabolic) pathway.

Figure 14.19. Adenosine Diphosphate (ADP) Is an Ancient Module in Metabolism. This fundamental building block is present in key molecules such as ATP, NADH, FAD, and coenzyme A. The adenine unit is shown in blue, the ribose unit in red, and the diphosphate unit in yellow.

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