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Con anterioridad mencionamos el flujo de energ�a en la materia viva en general, ahora pretendemos describir el flujo de energ�a dentro de la unidad m�s peque�a de la materia viva, que es la c�lula.

Todas las c�lulas, ya sea animal, vegetal, o microbiana, utilizan los mismos principios y mecanismos moleculares fundamentales en sus actividades de transformaci�n de la energ�a, de ah� que podemos usar la c�lula animal, la m�s familiar heterotr�fica como la base de nuestros comentarios.

Las actividades de la transformaci�n de la energ�a en la c�lula se pueden visualizar mejor en t�rminos de un flujo de energ�a desde las mol�culas de los alimentos hacia aquellos que necesitan energ�a, que es necesaria para la funci�n y sobrevivencia de las c�lulas vivas, es decir, el funcionamiento del trabajo osm�tico, mec�nico y qu�mico.

La oxidaci�n de las mol�culas org�nicas combustibles, tales con la glucosa, con el gasto de ox�geno molecular, es el proceso primario en la proporci�n de energ�a qu�mica �til en la mayor�a de las c�lulas heterotr�ficas. Las c�lulas que usan ox�geno, se les llama c�lulas aer�bicas o aerobias. Sin embargo, hay c�lulas heterotr�ficas que no utilizan el oxigeno, o que son envenenadas por �l, y se les llama organismos anaer�bicos o anaerobios.

Las anaerobias tambi�n obtienen su energ�a a partir de la oxidaci�n de las mol�culas de alimentos complejos, pero en lugar de usar ox�geno, ellas emplean otras clases de mol�culas como agentes oxidantes, se definen como aceptores de electrones y a los agentes reductores como donadores de electrones. En otras palabras, el ox�geno, finalmente, no es necesario para realizar una reacci�n de oxidaci�n. Las anaerobias han desarrollado un extraordinario truco para hacerlo sin ox�geno.

Algunas de las c�lulas pueden degradar la mol�cula de glucosa de seis �tomos de carbono, en dos fragmentos con tres �tomos de carbono. Uno de estos fragmentos de tres �tomos de carbono, el agente donador de electrones o agente reductor, ahora viene a ser oxidado por el otro fragmento, que es el aceptor de electrones u oxidante. Este proceso, por el cual las mol�culas de alimentos realizan la �xido-reducci�n en la ausencia de ox�geno, se denomina fermentaci�n.

Entonces, en todas las c�lulas el proceso de oxidaci�n o transferencia de electrones es la fuente principal de energ�a. En las c�lulas aerobias el oxidante es el ox�geno, en las c�lulas anaerobias puede ser una mol�cula org�nica derivada de una parte de la propia mol�cula de alimento.

En ambas c�lulas, aer�bicas y anaer�bicas, la energ�a de las mol�culas de alimento se conserva durante su oxidaci�n, no como calor, sino m�s bien como energ�a qu�mica. Ahora podemos ser m�s espec�ficos y decir que la energ�a de las reacciones de oxidaci�n celular, se conserva en el compuesto qu�mico de trifosfato de adenosina, que se ha conocido universalmente por todos los bi�logos de generaci�n por sus iniciales ATP.

As�, el ATP es el transportador de energ�a qu�mica de la oxidaci�n de mol�culas de alimento, ya sea aer�bica o anaer�bica, a aquellos procesos o reacciones de la c�lula que no ocurren espont�neamente y pueden proceder solamente si se proporciona energ�a qu�mica.

Durante la oxidaci�n del alimento para el rendimiento de energ�a en la c�lula, el ATP se forma a partir del difosfato de adenosina (ADP) en reacciones acopladas; algo de la energ�a de la mol�cula de alimento se ahorra o se conserva como la energ�a del reciente ATP formado. Entonces, la energ�a qu�mica del ATP se usa para la realizaci�n del trabajo qu�mico, mec�nico y osm�tico de la c�lula.

En resumen, el ATP es la forma cargada del sistema de transporte de energ�a y el ADP es la forma descargada. Este sistema de transporte de energ�a durante la oxidaci�n del alimento, se descarga durante la realizaci�n del trabajo celular en un ciclo din�mico continuo.

La gran cantidad de etapas qu�micas en la carga y descarga del sistema de ATP en las c�lulas est�n catalizadas por sistemas enzim�ticos. Este es el principio b�sico del ciclo de energ�a celular y centrado a ello es la sustancia ATP.

Ala c�lula se le ha comparado a una f�brica, y la similaridad es a�n m�s convincente a la luz de la discusi�n precedente. Una gran f�brica consiste de una serie de divisiones y cada una de �stas contiene un n�mero de m�quinas separadas, unidas de acuerdo a un plan maestro tal, que el complejo completo puede producir productos espec�ficos a trav�s de una serie de operaciones secuenciales. De manera similar, una c�lula contiene un n�mero de compartimentos espec�ficamente localizados, cada uno de los cuales tiene una funci�n definida y un papel en la organizaci�n de la actividad.

Es digno de menci�n que cada una de las transformaciones importantes de energ�a en la c�lula, se realiza dentro de un organelo intramolecular espec�fico bien definido. Por ejemplo, las mitocondrias, peque�as estructuras rodeadas de membrana en el citoplasma con los sitios de sistemas enzim�ticos que participan en la oxidaci�n de alimentos por el ox�geno molecular y la recuperaci�n de la energ�a oxidativa como ATP. Por esta raz�n, a las mitocondrias se les llama a menudo las plantas de fuerza de la c�lula.

La energ�a del ATP se utiliza en otras partes de la c�lula para realizar trabajo. Por ejemplo, la mayor parte del trabajo osm�tico de la c�lula tiene lugar en la membrana del plasma, en la que se localizan las enzimas capaces de realizar el trabajo direccional del transporte activo. Los ribosomas son cuerpos granulares muy peque�os localizados frecuentemente en la superficie del ret�culo endoplasm�tico que es un arreglo complejo plegado de membranas dobles en el citoplasma. Los ribosomas son el sitio de la mayor�a de la s�ntesis de prote�nas en la c�lula, por lo que literalmente son las �f�bricas de prote�nas�, el n�cleo celular es el sitio de la replicaci�n del �cido desoxirribonucleico (ADN), el que transporta la informaci�n primaria o macromol�cula gen�tica; la replicaci�n del ADN ocurre durante la divisi�n celular.

Cada una de las estructuras celulares o compartimentos tiene una estructura molecular fina muy compleja. De hecho, la organizaci�n molecular de tales unidades funcionales de la c�lula son los campos de la bioqu�mica y de la biolog�a molecular.

Publicado originalmente en Cambio (Michoac�n - M�xico)