Reacción Endergónica
Definición de Reacción Endergónica
Una reacción endergónica es una reacción en la que se absorbe energía. En términos químicos, esto significa que el cambio neto en la energía libre es positivo – hay más energía en el sistema al final de la reacción que al principio de la misma.
Debido a que las reacciones endergónicas implican una ganancia de energía, esa energía tiene que ser suministrada desde una fuente externa para que la reacción ocurra.
En biología, los organismos utilizan reacciones endergónicas para almacenar energía de fuentes externas. La fotosíntesis, que utiliza la energía de la luz solar para crear azúcares, es una reacción endergónica. También lo es el anabolismo de los ácidos grasos, en el que la energía de los alimentos se almacena en moléculas de grasa.
En general, las reacciones que implican la creación de nuevos enlaces químicos son endergónicas. Los enlaces químicos «almacenan» la energía de la reacción hasta que se rompen, momento en el que se libera parte de la energía que se puso en la reacción inicial.
Este es el principio en el que se basa el metabolismo de la glucosa, los ácidos grasos y otros combustibles biológicos. La energía de la luz solar o de otra fuente que se utilizó para crear los enlaces químicos en los azúcares, las proteínas o las grasas se libera cuando esos enlaces se rompen a través de procesos como la glucólisis y la respiración celular.
Es este movimiento de energía a través de los enlaces químicos lo que permite la existencia de la vida. Las reacciones endergónicas de la fotosíntesis y la quimiosíntesis permiten sobrevivir a las criaturas que se encuentran en la parte inferior de la pirámide energética – y alimentar a organismos como nosotros, que obtienen su energía descomponiendo azúcares y grasas para liberar esa energía almacenada.
Función de las reacciones endergónicas
Las reacciones endergónicas tienen dos propósitos importantes en la biología. Uno es liberar la energía almacenada en las moléculas de los alimentos, lo que permite a los organismos sobrevivir sin cosechar toda su energía directamente de la luz solar.
El otro propósito es crear los bloques de construcción de la vida: El ADN, el ARN, las proteínas y todos los demás componentes de las células deben crearse mediante reacciones que forman nuevos enlaces entre los componentes químicos. Estas reacciones de formación de enlaces son generalmente endergónicas.
Los organismos necesitan energía para crecer porque realmente se necesita energía para producir nuevos materiales. En el caso de las plantas, esto puede significar los azúcares, los lípidos y los ácidos nucleicos de los que están hechas sus hojas; en el caso de los humanos, significa los lípidos de nuestras paredes celulares, las proteínas de nuestros músculos y, por supuesto, el ADN de nuestras células.
En la mayoría de los casos, la energía necesaria para construir nuevas células proviene del ATP. El ATP es una molécula de almacenamiento para la energía de la glucosa; que en última instancia proviene, por supuesto, del sol a través de las plantas fotosintetizadoras.
Ejemplos de reacciones endergónicas
Síntesis de ADN/ARN
La síntesis de ADN y ARN son fascinantes porque no utilizan el ATP de la misma manera que lo hacen otras reacciones endergónicas. Quizá recuerde que el ADN tiene cuatro bases: A, T, C y G. Pues bien, el par de bases «A» significa adenosina, ¡lo mismo que la «A» de «ATP»!
En lugar de gastarse y luego regenerarse durante la síntesis del ADN, el ATP es uno de los materiales de construcción. El proceso comienza con trisofosfatos de cada uno de los pares de bases: ATP, TTP, CTP y GTP.
Cuando la ADN polimerasa mueve uno de estos trifosfatos de nucleótidos a su posición para unirse a la cadena de ADN en crecimiento, uno de los grupos fosfato del nucleótido se rompe – ¡y es reemplazado por la formación de un nuevo enlace entre el nucleótido y la cadena de ADN!
En algún momento, este proceso requiere energía y el uso de ATP – todos los nucleótidos tienen que tener grupos fosfato unidos a ellos, para que estos grupos fosfato puedan almacenar la energía necesaria para crear un enlace entre el nucleótido y la cadena de ADN.
Pero a diferencia de muchas reacciones catabólicas, ésta no se limita a convertir el ATP en ADP y enviarlo de vuelta para obtener un nuevo grupo fosfato. En esta, el ATP, TTP, GTP y CTP permanecen como parte de la cadena de ADN para siempre, ¡hasta que la cadena se rompe!
Síntesis de proteínas
La síntesis de proteínas es un ejemplo más típico de cómo los seres vivos mueven la energía, y la añaden a las reacciones para permitir que se formen nuevos enlaces químicos.
Durante la síntesis de proteínas, una variedad de enzimas y ribozimas trabajan juntos para completar los pasos necesarios para añadir un aminoácido a una proteína en crecimiento. En total, se deben consumir unos cinco ATP para añadir un solo aminoácido a una proteína en crecimiento. Esto significa que por cada molécula de glucosa que se metaboliza, se podrían añadir unos seis aminoácidos a una proteína.
Este proceso es inmensamente costoso para las bacterias; en el caso de las células de E. coli, cerca del 95% de todo el ATP que producen se utiliza para la síntesis de proteínas.
Esta inversión se amortiza generosamente a largo plazo, ya que proteínas como las enzimas pueden reducir drásticamente la energía de activación necesaria para miles de reacciones químicas posteriores. Pero para los organismos que no pueden llevar a cabo la respiración celular, el presupuesto energético es escaso
Las proteínas que se fabrican con la energía del ATP permiten el funcionamiento de nuestros metabolismos, músculos e incluso de nuestros cerebros y órganos sensoriales. Y es importante recordar que esta energía se nos suministra en los alimentos que comemos – que en última instancia, en la parte inferior de la pirámide de la energía, proviene de la fotosíntesis!
Síntesis de ácidos grasos
La síntesis de ácidos grasos utiliza tanto el ATP como otra molécula portadora de energía – NADPH – para suministrar energía para crear ácidos grasos.
Fabricar un ácido graso requiere una gran cantidad de energía; pueden ser necesarios 7 ATP y 14 NADPH para añadir dos moléculas de carbono a una cadena de ácido graso, ¡y algunos ácidos grasos pueden tener hasta 26 carbonos!
Pero los ácidos grasos, al igual que las proteínas, son necesarios para que un organismo funcione y crezca; forman la mayor parte de las membranas celulares e intracelulares, además de servir para otros fines.
Si el ácido graso se está creando con el propósito de almacenar energía, la mayor parte de esa energía se almacenará y el organismo podrá acceder a ella más tarde, si sus reservas de ATP y azúcar se agotan!
Cuestionario
1. ¿Cuál de las siguientes es la menos probable que sea una reacción endergónica?
A. La síntesis de un almidón a partir de muchas moléculas de azúcar.
B. La síntesis de una proteína a partir de muchos aminoácidos.
C. El catabolismo de una grasa en sus componentes de un solo carbono.
D. Ninguna de las anteriores.
A. Porque la síntesis de ADN es una reacción exergónica.
B. En su lugar utiliza NADPH como fuente de energía.
C. Sí utiliza ATP – y otros trifosfatos de nucleótidos, que suministran su propia energía a la reacción de síntesis.
D. Ninguna de las anteriores.
3. ¿Cuál de las siguientes opciones NO es cierta en la síntesis de proteínas?
A. Las bacterias deben metabolizar más azúcar para pagar el «coste» energético de la síntesis de proteínas, porque no pueden realizar la respiración celular.
B. La síntesis de proteínas es esencial para la creación de enzimas, que son proteínas.
C. Libera más energía de la que gasta.
D. Ninguna de las anteriores.
- MacNaught, A. D., & Wilkinson, A. (1997). Compendio de terminología química: Recomendaciones de la IUPAC. Oxford: Blackwell Science.
- (sin fecha). Recuperado el 29 de abril de 2017, de http://webprojects.oit.ncsu.edu/project/bio183de/Black/cellcycle/cellcycle_scripts.htm
- Deis, F. (s.f.). La síntesis de proteínas ¿toma energía (ATP)? Recuperado el 29 de abril de 2017, de https://www.quora.com/Does-protein-synthesis-take-any-energy-ATP