Los compuestos de fosfato son las moléculas a través de las cuales se lleva a cabo el intercambio de energía dentro de las células. De estos el ATP es el más importante para la función celular ya que es el principal transportador de energía. Sin embargo, para que la energía química que tiene el ATP pueda ser transferida y convertida en algún tipo de trabajo, es necesario que un grupo de encimas conocidas como ATPasas actúen. Como consecuencia de esto tenemos que la energía contenida en el ATP al ser liberada puede provocar contracción muscular, transporte de iones a través de membranas aún incluso en contra de gradientes de concentración e incluso se puede convertir esa energía química en energía luminosa como en el caso de las luciérnagas. Sin embargo, como en todo tipo de sistema, existen pérdidas de energía, lo cual significa que no toda la energía contenida dentro del ATP es transformada en trabajo sino que gran parte de ella se pierde en forma de calor.
Hoy en día se sabe mucho acerca del proceso de la transferencia de la energía dentro de la célula, sin embargo a inicios del siglo, en los años 20 no se sabía gran cosa acerca de este tema. Fue en esta década cuando se purificó por primera vez el ATP sin embargo no fue sino hasta 1941 que se propuso que los compuestos de fosfato podrían contener energía. Se propuso entonces que la energía de la hidrólisis de los compuestos de fosfato sería la misma sin importar que estuvieran unidos a la enzima o libres en la solución. De esta manera pensaron que la secuencia de eventos durante el proceso de transferencia de energía de las enzimas se llevaba a cabo de la siguiente manera:
1.
1. La enzima era unida al ATP
2. El ATP se hidrolizaba y la energía liberada era captada por la enzima y usada para realizar trabajo en el momento de la ruptura
3. Se realizaba el trabajo
Se pensaba entonces que la alta energía de los compuestos de fosfato dependía de efectos intramoleculares como la resonancia de oposición o repulsiones electrostáticas o la distribución del electrón a lo largo de la molécula. No fue sino hasta la década de 1970 que se propuso que los compuestos de fosfato están en solución y que por lo tanto interactúan fuertemente con el agua. Se dieron cuenta que la keq para la hidrólisis de un compuesto de fosfato se debía determinar por las diferencias en energías de solvatación de los reactivos y productos y no por efectos intermoleculares. La energía de solvatación es la energía que se necesita para poder remover a las moléculas del solvente que se organizan alrededor de una sustancia en solución y mientras más solvatada esté la molécula es más estable y menos reactiva que la que está menos solvatada por lo tanto la keq está determinada por la diferencia de las energías de solvatación entre los reactivos y los productos. Es decir que la keq de una reacción es alta cuando los productos están más solvatados que los reactivos.
A finales de la misma década se calculó la energía de hidrólisis de varios compuestos de fosfato en fase gaseosa, eliminando con esto la solvatación de los reactivos y los productos. Al comparar estos valores con los obtenidos en el agua se dieron cuenta que había diferencias significativas, con lo cual se comprobó que cuando los reactivos y los productos no están solvatados el acetilfosfato y la fosfocreatina son más estables que los productos de su hidrólisis y se comportan como compuestos de fosfato de baja energía.
Después de esto se pudo concluir que la hidrólisis de los compuestos de fosfato varía dependiendo de si se encuentran en solución o en la superficie de la enzima. Además de que la energía que se utiliza es captada por la enzima antes de la ruptura del compuesto de fosfato. Además, la evidencia obtenida de los últimos estudios en el tema ha revelado que las enzimas pueden regular la conversión de la energía a lo largo del ciclo catalítico determinando la fracción de la energía derivada del compuesto de fosfato que será convertida en trabajo y la que se liberará en forma de calor.
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