¿Cuál es la forma más condensada de energía (almacenada) utilizada en biología?

Al considerar cómo los organismos almacenan energía para su uso posterior, me preguntaba qué sustancia conocida en biología es mejor para compactar la mayor cantidad de energía en el espacio más pequeño (en volumen).

Con mi conocimiento (limitado), supongo que sería lo que normalmente llamaríamos "grasa corporal". Sin embargo, sé que probablemente no estoy al tanto de la mayoría de las formas de energía almacenada, y consideré que quizás sustancias como las claras de huevo pueden contener potencialmente más energía en la misma cantidad de volumen.

Entonces, la pregunta como en el título: ¿Cuál es la forma más condensada de energía (almacenada) utilizada en biología?

Alternativamente, si no hay un "mejor" conocido: ¿Cuáles serían los principales competidores?

Respuestas (1)

La mejor relación entre peso y contenido energético (y por supuesto también estabilidad) la tiene la grasa. Su contenido energético es más del doble que el de los carbohidratos (azúcares). Ver esta tabla de aquí en adelante los contenidos energéticos:

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Esta es la razón por la que los animales que hibernan o migran se hartan de acumular recursos grasos antes del invierno o de su viaje. Con los carbohidratos necesitarían más del doble de la cantidad de carbohidratos almacenados para obtener la misma energía. Las proteínas están aproximadamente al mismo nivel que los carbohidratos.

Si observa este problema no por energía por masa sino por volumen por masa, la grasa aún gana. Para ello necesitamos la densidad de proteínas (músculos en este caso) y grasas. El documento 1 (ver la referencia a continuación) dice que los músculos humanos tienen una densidad promedio de 1,06 g/cm³. El documento 2 enumera una densidad de 0,92 g/cm³ para la grasa. Así que las grasas (esto es prácticamente solo válido para el cuerpo humano, pero debería estar en el mismo rango para otros animales) son alrededor de un 15% menos densas que los músculos. Como la densidad energética por peso es aproximadamente el doble de la grasa, esto compensa la menor densidad.

Los carbohidratos son mejores, pero aún no son tan buenos como las grasas. Es un poco difícil encontrar densidades específicas para los carbohidratos en el cuerpo humano, así que usemos Glucógeno (que es un carbohidrato ampliamente utilizado para el almacenamiento de energía a mediano plazo) para este propósito. El documento 3 enumera una densidad de glucógeno entre 1,40 y 1,62 g/cm³, por lo que la grasa tiene solo el 55-65 % de su densidad. Dado que la densidad energética de la grasa es aproximadamente 2,25 veces mayor que la de los carbohidratos, la grasa es aún mejor.

Si observa ATP en comparación, tiene relativamente poca energía para proporcionar. El ATP entrega alrededor de 32,3 kJ/mol (con 507,18 g/mol esto hace alrededor de 64 J/gramo) por fosfato liberado de la molécula, que es 128 J/gramo si se liberan ambos fosfatos. Esto es aproximadamente 300 veces menos energía por gramo que la grasa. Esto tiene sentido, ya que las grasas se oxidan por completo (hasta agua y dióxido de carbono), mientras que en el ATP solo se rompen los enlaces de fosfato. El ATP actúa como portador de energía en el cuerpo y no como una molécula de almacenamiento de energía.

Referencias:

  1. El Déficit de Fuerza Específica en los Músculos Esqueléticos de Ratas Viejas se Explica Parcialmente por la Existencia de Fibras Musculares Denervadas
  2. Asociación de adiponectina y resistina con compartimentos de tejido adiposo, resistencia a la insulina y dislipidemia
  3. Los cambios en la distribución de las densidades de masa son una señal de restricción calórica en Caenorhabditis elegans
¿Tiene alguna información sobre depósitos químicos más exóticos, como la hidroquinona y el peróxido de hidrógeno del escarabajo bombardero? El peróxido solo es de 2,9 KJ/kg, pero no pude encontrar una cifra para la reacción de los dos.
¿Qué pasa con la energía "pura" (en términos de biología) como el ATP? Sin embargo, supongo que esto probablemente no sea lo que significa la pregunta.
@Sparhawk Agregué un párrafo sobre ATP.
¡Eh, interesante! Gracias por hacer los cálculos.
@Sparhawk: Es interesante. No esperaba que la diferencia fuera tan grande.
¡Si, absolutamente! Siempre imaginé que ese ATP se utilizaba no solo para facilitar el intercambio de energía, sino también para cierta medida de eficiencia. ¡Supongo que no!
La pregunta dice "en volumen", no "en masa", por lo que parece adecuada una comparación de la densidad de la grasa con las demás. Solo para establecer si gana en ambos sentidos a pesar de ser menos denso que la proteína. (O en todo caso, el tejido graso es menos denso que el tejido muscular).
@SteveJessop Punto interesante. Pero incluso si tienes esto en cuenta, la grasa sigue ganando. Actualicé la respuesta.
¿No debería ser "volumen por masa" "energía por volumen"?
¿Qué pasa con PHB? IIRC, PHB tiene una energía por masa similar a la grasa, pero una mayor densidad, por lo que la misma cantidad de energía ocuparía menos espacio. Sin embargo, no puedo encontrar referencias en este momento.
¿Qué quieres decir con PHB?
en.wikipedia.org/wiki/Energy_content_of_biofuel tiene una tabla de biocombustibles por densidad, parece que los aceites y el biodiesel superan ligeramente a la grasa tanto en densidad como en peso.
¿Cuál es la forma más condensada de energía (almacenada) utilizada en biología?
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