O TRIFOSFATO DE ADENOSINA (ATP) E A ENERGIA
Maximiliano Mendes
Para que possam sobreviver, os
sistemas vivos, como as células e os ecossistemas, precisam de uma entrada
constante de energia. Podemos definir energia como a capacidade de gerar
mudança, rearranjar massa ou realizar trabalho. O trabalho é a movimentação de
massa contra forças opositoras. No caso das células, há a realização de
trabalho quando ocorrem sínteses anabólicas, movimentos celulares diversos,
manutenção e reparo de certos componentes, transporte ativo através da membrana
e etc.
O trifosfato de adenosina
(ATP) é um nucleotídeo capaz de armazenar e transferir energia potencial
química que pode ser utilizada no sentido de permitir a ocorrência de
certos fenômenos celulares. É, inclusive, apelidado de “moeda energética”,
capaz de “pagar” para que esses fenômenos sejam realizados. Bons exemplos são a
contração muscular e o transporte ativo de solutos através da membrana.
O ATP pode ser gerado com o
uso da adenosina difosfato (ADP), um fosfato inorgânico (Pi) e a energia
liberada em reações de oxidação-redução, que são aquelas nas quais há a
transferência de elétrons entre elementos químicos.
Essa energia liberada pode ser
utilizada para sintetizar o ATP: ADP + Pi + energia --> ATP.
A energia potencial química é
aquela armazenada graças à estrutura da molécula, que se refere à forma como os
seus átomos estão organizados e ligados. O ATP armazena esse tipo de energia
nas ligações covalentes entre os grupos fosfatos, pois, dentre outros motivos,
os grupos fosfatos têm cargas negativas, logo, tendem a se repelir (veja a
figura da estrutura do ATP acima).
Assim, a quebra ou hidrólise
do ATP em ADP e Pi é favorável e é exergônica, ela libera energia para que
outras reações, desfavoráveis e endergônicas possam acontecer.
ATP + H2O
--> ADP + Pi
ΔG°′ = −30.5 kJ/mol
(ou −7.3 kcal/mol)
O ΔG é a variação na energia
livre de Gibbs, que, de forma simplificada, é a energia útil de um sistema
disponível para se realizar trabalho. Os valores negativos indicam que a reação
de hidrólise do ATP é espontânea e houve a liberação de energia.
É comum que, nas células, haja
o acoplamento de uma reação espontânea (como a quebra do ATP) com uma não
espontânea, por isso dizemos que o ATP pode atuar como moeda energética,
permitindo a ocorrência desses processos e reações.
Um exemplo de como o ATP atua
é transferindo um grupo fosfato para alguma máquina proteica e, assim, transferindo
energia para que ela possa realizar trabalho ao sofrer mudanças na estrutura
terciária (a conformação espacial). É o caso, por exemplo, do transporte ativo:
A imagem mostra um exemplo de
como o transporte ativo pode ocorrer:
1: há a transferência de um grupo
fosfato e energia do ATP para a bomba proteica e isso faz com que ela sofra
mudança de conformação (mudança na estrutura terciária) de maneira que passa a
ter afinidade pelo soluto a ser transportado.
2: o soluto se liga em um
sítio específico na bomba, ela perde afinidade pelo grupo fosfato ligado e
sofre nova mudança de conformação, posicionando o soluto no lado da membrana
para onde ele será transportado.
3: o soluto se desliga da
bomba e é, enfim, transportado.
4: após o desligamento do
soluto, a bomba volta para a conformação inicial, pronta para o próximo
transporte.
Há trabalho, pois há
movimentação de massa contra forças opositoras (o próprio transporte ativo) e
mudança e reorganização da estrutura da bomba proteica.
Outro exemplo que convém
conhecer é o da bomba de sódio e potássio:
Referências:
Tymoczco, Berg & Stryer. Biochemistry:
a short course. 3rd ed. WH Freeman & Company. 2015.
