Entendiendo el ATP — Respuesta a 10 preguntas sobre energía celular

No puede solo chasquear los dedos y convertir los alimentos en energía. La producción de energía celular a partir de los alimentos es tan eficiente y efectiva que podría parecer muy fácil, pero una de las moléculas más importantes del organismo realmente se esfuerza por producir energía celular. Muy probablemente, usted nunca antes había oído hablar de esta molécula: ATP o adenosín trifosfato.

El ATP merece estar bajo los reflectores. Después de todo, el ATP es la razón por la que la energía de los alimentos puede utilizarse para llevar a cabo todas las tareas que desempeñan las células. Este transportador de energía está presente en todas las células del organismo, músculos, piel, cerebro, lo que se le ocurra. Básicamente, el ATP es lo que hace que haya energía en las células.

Pero la producción de energía celular es un proceso complejo. Afortunadamente, no se tiene que ser científico para captar este engañoso concepto. Una vez que haya leído las 10 preguntas siguientes, tendrá respuestas sencillas en qué apoyar sus conocimientos. Empiece por aprender lo básico para de ahí avanzar hacia el meollo de los procesos químicos implicados.

1. ¿Qué es el ATP?

El adenosín trifosfato es la molécula transportadora de energía más abundante en el organismo, la cual canaliza la energía química de las moléculas alimenticias y luego la libera para impulsar el funcionamiento de las células.

Imagínese que el ATP es la moneda común de las células del organismo. Los alimentos que usted consume se digieren hasta convertirse en pequeñas subunidades de macronutrientes. Los carbohidratos de la dieta se convierten en un azúcar simple llamado glucosa.

Este azúcar simple tiene el poder de “comprar” mucha energía celular, pero las células no aceptan glucosa como forma de pago: usted tiene que convertirla en una moneda que funcione en la célula.

El ATP es esa moneda común. A través de una intricada cadena de reacciones químicas — cambio de divisas del organismo— la glucosa se convierte en ATP. Este proceso de conversión se llama respiración celular o metabolismo.

Como el cambio de divisas, la energía de la glucosa adopta la forma de compuestos químicos temporales al final de cada reacción. La glucosa se convierte en varios compuestos diferentes antes de que su energía se asiente en el ATP. No se preocupe, en la pregunta 4 se explicarán algunos de estos compuestos de la cadena de intercambio de energía.

2. ¿Qué tipo de molécula es el ATP?

Las iniciales ATP (en inglés) equivalen a adenosín trifosfato. Este nombre tan largo representa a un ácido nucleico (proteína) ligado a una cadena de azúcar y fosfato. Las cadenas de fosfato son grupos de átomos de fósforo y oxígeno unidos entre sí. Un dato curioso: el ATP se parece mucho a las proteínas que se encuentran en el material genético.

3. ¿Cómo transporta el ATP la energía?

La cadena de fosfato es la porción transportadora de energía de la molécula de ATP. A lo largo de esa cadena ocurren procesos químicos muy importantes.

Para entender lo que está pasando, revisemos algunas reglas simples de la química. Cuando se forman enlaces entre átomos y moléculas, se almacena energía, que se queda en el enlace químico hasta que éste se ve obligado a romperse.

Cuando se rompen los enlaces químicos, se libera energía, y en el caso del ATP, es mucha energía, la cual ayuda a la célula a desempeñar sus tareas. El excedente de energía abandona el cuerpo en forma de calor.

Los enlaces químicos del ATP son muy fuertes porque los átomos que forman la cadena de fosfato tienen especialmente una carga negativa, o sea que siempre están buscando moléculas de carga positiva para unirse a ellas. Al abandonar la cadena de fosfato, dichas moléculas pueden equilibrar su carga negativa y dar lugar al tan ansiado equilibrio.

Entonces, se necesita mucha energía para mantener intacta la cadena de fosfato de carga negativa. Toda esa fuerza resulta muy útil, pues cuando la cadena se rompe por una fuerza de carga positiva, toda esa energía almacenada se libera en el interior de la célula.

4. ¿De dónde viene el ATP?

Para que el ATP energice las células, la glucosa tiene que iniciar el cambio de divisas de energía.

La primera reacción química para producir ATP se llama glucólisis, apelativo que literalmente significa “descomponer la glucosa” (gluco = glucosa, lisis = descomposición). La glucólisis depende de proteínas para dividir las moléculas de glucosa y crear un compuesto más pequeño llamado piruvato.

Recordemos las formas temporales de energía adoptadas por la divisa entre la glucosa y el ATP. El piruvato es el siguiente compuesto importante de las reacciones de intercambio de energía. Una vez que se produce, el piruvato se traslada a un área especializada de la célula que se ocupa únicamente de la producción de energía. Ese lugar se llama mitocondria.

En la mitocondria, el piruvato se convierte en dióxido de carbono y en un compuesto llamado acetil Coenzima A (o abreviado, CoA). El dióxido de carbono producido en esta etapa se libera al exhalar. El acetil CoA avanza en el proceso para crear ATP.

La siguiente reacción química utiliza acetil CoA para crear más dióxido de carbono y una molécula transportadora de energía llamada nicotinamida adenina dinucleótido (NADH, por sus siglas en inglés), que es un compuesto especial. ¿Recuerda que los opuestos se atraen, y que los compuestos de carga negativa necesitan equilibrar su energía con una carga positiva? El NADH es una de esas moléculas de carga negativa que buscan una pareja positiva.

El NADH se relaciona con la etapa final de la creación de ATP. Antes de convertirse en adenosín trifosfato, empieza como adenosín difosfato (ADP). El NADH ayuda al ADP a crear ATP cargado de energía.

La carga negativa del NADH se convierte en una proteína especial que produce ATP. Esta proteína hace las veces de un poderoso imán que une el ADP con una sola molécula de fosfato para formar ATP. Recuerde lo fuerte que es este enlace químico. ¡Ya hay mucha energía lista para ser liberada!

También puede ser útil imaginar que el ATP es una batería recargable que pasa por ciclos de mucha energía y poca energía. El ATP es como una batería llena de energía, la cual se agota cuando los enlaces se rompen. Para volver a cargar la batería, se necesita crear un nuevo enlace.

Como el NADH energiza a la proteína que enlaza el ADP con el fosfato, es como un motor que mantiene girando al ciclo de energía. El NADH recarga constantemente la batería de ATP y la prepara para volver a usarse.

Estos enlaces se construyen y rompen constantemente. La energía de los alimentos se convierte en energía almacenada en ATP. Así es como las células se energizan para seguir funcionando y mantener la salud.

5. ¿Dónde tiene lugar la producción de energía celular?

La creación de ATP tiene lugar en todas las células del organismo. El proceso empieza cuando la glucosa se digiere en los intestinos. A continuación, las células la retoman y la convierten en piruvato. Luego se traslada a las mitocondrias de las células, donde, en última instancia, se produce ATP.

6. ¿Qué son las mitocondrias?

Conocida como la central de generación de energía de la célula, la mitocondria es donde se forma el ATP a partir de ADP y fosfato. En la membrana de la mitocondria están incrustadas proteínas especiales, las energizadas por el NADH y que producen continuamente ATP para proveer de energía a las células.

7. ¿Cuánto ATP produce una célula?

El número de células del organismo es asombroso: 37.2 billones, para ser específicos, y la cantidad de ATP producido por una célula es igual de alucinante.

En un momento dado, hay aproximadamente mil millones de moléculas de ATP disponibles en una sola célula. Además, las células agotan todo ese ATP a un ritmo alarmante. Una célula puede renovar completamente su reserva de ATP ¡en apenas dos minutos!

8. ¿Todas las células utilizan ATP?

No sólo todas sus células lo utilizan, todos los organismos vivos usan ATP como divisa de energía. Hay ATP en el citoplasma de todas las células. El citoplasma es el espacio central de la célula, el cual está lleno de una sustancia llamada citosol.

Todas las piezas diferentes del equipo celular (organelos) se alojan en el citoplasma, incluidas las mitocondrias. Después de que se produce, el ATP sale de las mitocondrias y viaja por toda la célula para desempeñar las tares que tiene asignadas.

9. ¿Todos los alimentos se convierten en ATP?

A la larga, grasas, proteínas y carbohidratos pueden convertirse en energía celular. El proceso no es el mismo para cada macronutriente, pero a fin de cuentas, sí se produce energía para la célula, solo que para las grasas y las proteínas no es tan sencillo ni directo convertirse en ATP.

Los azúcares y los carbohidratos simples son fáciles. Los enlaces químicos se separan para reducir a glucosa todos los azúcares de la dieta. Y ya sabemos que la glucosa dispara la producción de ATP.

Las grasas y las proteínas tienen que descomponerse en subunidades más simples antes de poder participar en la producción de energía celular. Las grasas se convierten químicamente en ácidos grasos y glicerol. Las proteínas se reducen a aminoácidos, sus unidades elementales.

Aminoácidos, ácidos grasos y glicerol se unen con la glucosa en la vía hacia la producción de ATP; ayudan a abastecer la célula de otros compuestos químicos intermedios a lo largo del camino.

Hay nutrientes que se ingieren pero no se digieren ni utilizan para producir ATP, como las fibras. El organismo no cuenta con las enzimas adecuadas para descomponer por completo las fibras, de modo que ese material pasa por el sistema digestivo y sale del organismo como desecho.

Pero no se preocupe, incluso sin digerir la fibra, el organismo rebosa de energía porque los alimentos que consume se convierten en ATP.

10. ¿Qué nutrientes favorecen la producción de energía celular?

Como mantener la energía celular es tan importante para la salud, muchos nutrientes hacen las veces de apoyo. Algunos incluso se definen como nutrientes esenciales, y muchos de ellos llegarán a ser integrantes muy conocidos de una dieta saludable.

Estos son los principales nutrientes que usted debe buscar para apoyar la producción saludable de energía celular:

• Vitamina B1 (Tiamina)
• Vitamina B2 (Riboflavina)
• Vitamina B3 (Niacina)
• Vitamina B5 (Ácido pantoténico)
• Vitamina B7 (Biotina)
• Vitamina B12 (Cobalamina)
• Vitamina C (participa en sus actividades antioxidantes)
• Vitamina E (participa en sus actividades antioxidantes)
• Coenzima Q10
• Ácido alfa lipoico
• Cobre
• Magnesio
• Manganeso
• Fósforo

El poder del ATP

Sin la vía para la producción de ATP, el organismo se llenaría de energía que no podría utilizar, y eso no es bueno para su cuerpo ni para su lista de pendientes. El ATP es el transportador universal de energía e intercambio de divisas; almacena todo el poder que cada célula necesita para llevar a cabo sus tareas. Como una batería recargable, una vez que se produce ATP, puede utilizarse una y otra vez.

La siguiente vez que coma, piense en el trabajo que lleva a cabo el organismo para utilizar esa energía. Luego, póngase de pie y use esa energía celular para ejercitarse o superar todos los obstáculos que se le presenten. Y si usted se reabastece con alimentos saludables, no tiene que preocuparse de que se vaya a agotar el ATP a la mitad de un día ajetreado.

Acerca del autor

Sydney Sprouse es una escritora independiente sobre temas de ciencia residente en Forest Grove, Oregon. Tiene una licenciatura en biología humana de la Universidad Estatal de Utah, en donde trabajó como investigadora y escritora en su etapa de pasante. Sydney ha estudiado ciencias toda su vida y su objetivo es traducir las actuales investigaciones científicas tan efectivamente como sea posible. Escribe con particular interés sobre biología humana, salud y nutrición.