Cada función y movimiento del cuerpo requiere energía. La moneda energética del cuerpo (y de todos los organismos vivos) es una molécula portadora de energía conocida como adenosina trifosfato, o ATP.
Aunque algunas personas pueden recordar haber oído hablar del ATP en sus clases de biología en la escuela secundaria, los detalles de cómo funciona y cómo se produce el ATP siguen siendo un misterio para la mayoría.
Entonces, ¿qué es el ATP? ¿Cómo se produce el ATP? ¿De qué está compuesto el ATP? ¿Dónde se forma? Y, lo más importante, ¿cuál es la función del ATP?
En este artículo, retomaremos algunos conceptos de la biología básica para comprender cómo el ATP es esencial en nuestra vida diaria y en el rendimiento físico, analizando qué es el ATP, cómo se forma y cómo funciona en el cuerpo.
Cubriremos:
- ¿Qué es el ATP?
- ¿Cómo funciona el ATP?
- ¿Cómo se produce el ATP?
- ¿Por qué es importante el ATP?
¡Empecemos!
¿Qué es el ATP?
El ATP, que significa adenosina trifosfato, es una molécula grande formada por una base nitrogenada (adenina) y una molécula de azúcar (ribosa), que juntas crean la adenosina.
La parte de trifosfato se refiere a las tres moléculas de fosfato unidas a la adenosina.
La molécula de ATP fue descubierta por primera vez en 1929 por el químico alemán Karl Lohmann, quien la aisló mientras estudiaba las contracciones musculares.
Sin embargo, pasaría otra década antes de que se entendiera completamente el ATP. En 1939, Fritz Lipmann ganó el Premio Nobel al establecer que el ATP tiene “enlaces de fosfato ricos en energía” y es el portador universal de energía en todas las células vivientes.
¿Cómo funciona el ATP?
La molécula de ATP almacena energía en los enlaces de fosfato. A medida que se desprenden moléculas de fosfato, se libera energía utilizable.
Cuando se elimina un fosfato, la molécula se convierte en adenosina difosfato (ADP), y al eliminar otro fosfato, se convierte en adenosina monofosfato (AMP).
La configuración de mayor energía es el ATP; a medida que se eliminan los fosfatos, se libera energía, y la molécula contiene cada vez menos energía almacenada.
El ATP y el ADP están en un ciclo constante, yendo y viniendo entre el estado de mayor energía del ATP y la molécula de baja energía del ADP, a medida que se agrega o se elimina una molécula de fosfato.
De esta forma, la molécula de ATP/ADP se puede comparar con una batería recargable: cuando está “llena”, la molécula está en su estado de trifosfato (ATP), con tres moléculas de fosfato, manteniendo la máxima cantidad de energía que puede tener para el trabajo celular.
Cuando la célula necesita energía, se elimina una molécula de fosfato, y la molécula “pierde” parte de su energía. En el estado de difosfato (ADP), con dos moléculas de fosfato, la adenosina difosfato (ADP) es la forma de baja energía de la molécula.
Luego, después de consumir alimentos, el cuerpo convierte la energía de los alimentos en enlaces de fosfato energéticos almacenados.
Otro fosfato puede añadirse al estado de “batería baja” del ADP y convertir la molécula de nuevo en el ATP completamente cargado.
Una sola molécula de ADP/ATP puede pasar por este ciclo de perder y ganar una molécula de fosfato o, esencialmente, de ser cargada y descargada innumerables veces durante su ciclo de vida.
¿Cómo se produce el ATP?
Entonces, ¿cómo se crea el ATP?
El cuerpo produce moléculas de ATP a través de un proceso llamado hidrólisis.
La energía que proviene de los carbohidratos, proteínas y grasas de los alimentos y bebidas que consumimos puede utilizarse para formar la molécula portadora de energía: el ATP.
La fuente principal de alimentos utilizada para producir ATP son los carbohidratos, ya que la glucosa, un azúcar simple en el que se descomponen los carbohidratos, es el combustible principal de las mitocondrias en nuestras células.
Las mitocondrias son orgánulos, o pequeños componentes celulares, que convierten la energía calórica de los alimentos en energía celular, o ATP, a través de un proceso llamado respiración celular.
En esencia, las mitocondrias extraen la energía calórica de los alimentos contenida en los enlaces de las moléculas de azúcar y la convierten en energía utilizable para las células, que, nuevamente, es la molécula de ATP.
Existen diferentes tipos de respiración celular, el proceso mediante el cual ocurre esta conversión de energía. Cuando la respiración celular ocurre en presencia de oxígeno, se conoce como respiración aeróbica.
La respiración aeróbica se lleva a cabo mediante una vía conocida como el ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico y la cadena de transporte de electrones.
Cuando el oxígeno disponible es insuficiente, como durante el ejercicio de alta intensidad, la respiración celular también puede ocurrir, pero utiliza diferentes vías, conocidas como metabolismo anaeróbico, o más específicamente, la glucólisis y el sistema de ATP/PC.
Las moléculas de glucosa comienzan la conversión a ATP con la glucólisis, una serie de reacciones químicas que finalmente descomponen las moléculas de glucosa en moléculas más pequeñas conocidas como piruvato y cuatro moléculas de ATP.
Siempre que la glucólisis se lleve a cabo en presencia de oxígeno, las moléculas de piruvato ingresan al ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico, que descompone aún más la parte restante de las moléculas de azúcar en transportadores de electrones.
Los transportadores de electrones son moléculas especiales que alimentan la síntesis de ATP.
Ingresan a la cadena de transporte de electrones (ETC), que es otra vía de respiración celular aeróbica. Esta vía bombea protones cargados positivamente a través de la membrana interna de las mitocondrias, lo que finalmente genera una cantidad relativamente grande de producción de ATP en comparación con las etapas y fases anteriores del proceso de respiración celular.
Aunque la mayor parte del ATP producido en el cuerpo humano se crea en las mitocondrias mediante la respiración aeróbica, el ATP también puede producirse anaeróbicamente, sin oxígeno, tanto en el cuerpo como en otros organismos vivos como animales, plantas e incluso algunas bacterias.
Por ejemplo, en el cuerpo humano, cuando realizas un entrenamiento vigoroso, puede haber insuficiencia de oxígeno para producir energía de manera aeróbica. En estos casos, ocurre la glucólisis anaeróbica, lo que significa que, en lugar de piruvato, el producto final de las reacciones químicas que comprenden el ciclo de glucólisis es el lactato.
La fermentación láctica luego produce ATP de forma anaeróbica. Sin embargo, el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones no pueden ocurrir sin suficiente oxígeno, por lo que el rendimiento potencial de ATP para cada molécula de glucosa que se descompone se reduce significativamente.
Además, la vía de la glucólisis anaeróbica produce iones de hidrógeno, que son ácidos y disminuyen el pH en el tejido muscular. Un pH más bajo puede causar una sensación de ardor que puede estar asociada con el ejercicio de alta intensidad como el sprint o los entrenamientos HIIT.
Según investigaciones, cuando la síntesis de ATP ocurre a través de la respiración celular aeróbica dentro de las mitocondrias, se producen aproximadamente 32 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa que se oxida.
Se estima que el cuerpo requiere la hidrólisis de entre 100 y 150 moles de ATP por día para soportar todas las funciones. Dado que un mol es igual a 6,022 × 10²³ moléculas, esto representa una enorme demanda de ATP para el cuerpo diariamente.
Aunque la mayoría del ATP se produce mediante las vías de respiración celular, también puede producirse a través de la beta-oxidación (donde se descomponen las moléculas de grasa para obtener energía) y la cetosis (donde se queman cetonas para obtener energía).
Además, las plantas, las algas y ciertas bacterias pueden crear ATP convirtiendo la luz solar en lugar de la energía de los alimentos en energía celular (ATP) a través de la fotosíntesis.
Estos organismos ni siquiera tienen mitocondrias. Utilizan cloroplastos para llevar a cabo una función de respiración celular.
¿Por qué es importante el ATP?
El ATP es esencial para sostener la vida de cualquier organismo, incluido el cuerpo humano. Sin ATP, las células no podrían realizar sus funciones, los músculos no se contraerían, la digestión no ocurriría, el corazón no podría latir, etc.
El ATP es necesario para aprovechar la energía que se encuentra en los alimentos que comemos; sin ATP, aunque estuvieras comiendo, no podrías hacer uso de la energía potencial que se encuentra en los carbohidratos, las proteínas y las calorías de grasa consumidas.
El ATP se puede comparar con la gasolina en un coche o la energía de la batería en tu teléfono inteligente. Si estás a cero y no tienes gasolina o carga de batería, el vehículo no funcionará y tu teléfono no será utilizable.
Es importante tener en cuenta que, además de necesitar macronutrientes calóricos reales (carbohidratos, proteínas y grasas) para producir ATP, también se requieren micronutrientes como las vitaminas del grupo B y minerales como el cobre, magnesio, manganeso y fósforo para producir ATP.
Mientras estés consumiendo una dieta bien equilibrada con suficientes calorías para la cantidad de actividad física que realizas, manteniéndote bien hidratado y descansando lo suficiente, tu cuerpo debería tener todos los recursos necesarios para producir ATP y mantener el constante ciclo de reciclaje ATP/ADP para impulsar tus funciones esenciales y tus actividades físicas y de ejercicio.
Para comprender tus necesidades diarias de calorías, puedes consultar nuestro artículo, ¿Qué es el TDEE? Gasto Energético Total, explicado.
