Respuesta corta: no lo hacen .
Al igual que un mecanismo de “gobernador” que regula un suministro constante de energía desde una máquina de vapor, las células (organismos) tienen varios sistemas de retroalimentación sofisticados para mantener la fuente de alimentación en un nivel óptimo:
Gobernador del motor de vapor Flyball (cortesía de YouTube ): a medida que aumenta la carga de trabajo, se alimenta más vapor al motor y viceversa.
Claramente, la máquina de vapor no ” sabe ” eso y cuando necesita más vapor, solo en las celdas no “sabe” que necesita más ATP: se trata de la física y la bioquímica y el “flujo de energía regulado”.
En las células eucarióticas, la tasa de síntesis de ATP está directamente regulada por sistemas de retroalimentación regidos por niveles de citosol de, por ejemplo , AMP, ADP, ATP y lactato (hay muchos más productos bioquímicos en acción) e indirectamente por varias hormonas ( por ejemplo, insulina y hormonas tiroideas)
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Diapositiva de inhibición de retroalimentación ATP recortada de la presentación de www.slideshare.net Eficiencia, regulación y alternativas
Encontré un buen PDF de referencia en www.med.upenn.edu, titulado Power: Pathways that make ATP, a continuación se muestran algunos cortes de esa fuente:
La principal molécula reguladora es ADP. Las vías que producen ATP se estimulan cuando la célula necesita ATP. En una celda de descanso, los niveles de ATP son altos. Cuando la célula usa energía, el ATP va a ADP, porque el ATP se usa para energía.
A un ATP alto, la oxidación por O [math] _2 [/ math] se inhibe : las reacciones de la fosforilación oxidativa no están en marcha. Por otro lado, cuando el ADP es alto, las mitocondrias de repente usan O [math] _2 [/ math] y oxidan NADH a NAD y FADH a FAD . Cuando NAD está disponible, el ciclo de ácido cítrico se pone en marcha y acetylCoA va a CO [math] _2 [/ math]. Cuando el NAD es alto, la β-oxidación puede ocurrir y los ácidos grasos se descomponen. Cuando NAD es alto, la piruvato deshidrogenasa se activa, por lo que propionylCoA va a acetylCoA y CO [math] _2 [/ math].
Entonces, estas tres vías se vuelven rápidas cuando ADP es alto , lo que indica que la célula necesita ATP. Las vías de fosforilación oxidativa, ciclo cítrico, β-oxidación y piruvato deshidrogenasa disminuyen cuando el ATP es alto . Todas estas rutas mitocondriales dependen de O [math] _2 [/ math] para mantener NAD y FAD listos para aceptar átomos de H. […]
La glucólisis está hormonalmente regulada indirectamente por la insulina , pero también es sensible a los bajos niveles de energía, es decir, bajo ATP, en la célula. A diferencia de la fosforilación oxidativa, que es estimulada por ADP, la estimulación de la glucólisis es por AMP , que significa monofosfato de adenosina. AMP está hecho de ADP, catalizado por una enzima llamada myokinase. La reacción es: 2ADP = ATP + AMP. Cuando el ADP es alto, esta reacción toma un fosfato de un ADP en otro y produce ATP, que luego puede ser utilizado como energía por la célula. El resto de AMP estimula la glucólisis, y por este medio se suministra más ATP . […]
En el ejercicio, el punto donde se produce el lactato se denomina umbral de lactato. Esto ocurre cuando el suministro de O [math] _2 [/ math] no se ajusta al requisito de ATP y no puede eliminar el lactato producido a partir de la glucólisis. […] El programa de entrenamiento de un atleta aumenta la cantidad de mitocondrias en el músculo, la cantidad de capilares y la potencia del corazón, de modo que O [math] _2 [/ math] se puede administrar más rápido. Cambiar el nivel de las enzimas es una regulación a largo plazo del metabolismo. La hormona tiroidea también controla el metabolismo. […] Con un exceso de tiroides, estas vías funcionan a toda velocidad. Pero, la hormona tiroidea no actúa directamente sobre las enzimas de las mitocondrias o la glucólisis. Utiliza otra forma de regulación que no se entiende completamente.
Negrita cursiva énfasis añadido. Si le interesa “profundizar” en detalles más técnicos, el documento citado es bastante bueno.
