terça-feira, maio 21, 2019

O TRIFOSFATO DE ADENOSINA (ATP) E A ENERGIA


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.