Explicamos o que é ATP, para que serve e como essa molécula é produzida. Além disso, glicólise, ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa.
O que é ATP?
Em bioquímica , a sigla ATP designa Adenosina Trifosfato ou Adenosina Trifosfato, molécula orgânica pertencente ao grupo dos nucleotídeos , essencial para o metabolismo energético da célula . O ATP é a principal fonte de energia usada na maioria dos processos e funções celulares, tanto no corpo humano quanto no organismo de outros seres vivos .
O nome ATP vem da composição molecular dessa molécula, formada por uma base nitrogenada (adenina) ligada ao átomo de carbono de uma molécula de açúcar pentose (também chamada de ribose), e por sua vez com três íons fosfato ligados em outro átomo de carbono. Tudo isso está resumido na fórmula molecular do ATP: C 10 H 16 N 5 O 13 P 3 .
A molécula de ATP foi descoberta pela primeira vez em 1929 no músculo humano nos Estados Unidos por Cyrus H. Fiske e Yellapragada SubbaRow, e independentemente na Alemanha pelo bioquímico Karl Lohmann.
Embora a molécula de ATP tenha sido descoberta em 1929 , sua função e importância nos diferentes processos de transferência de energia da célula não eram conhecidas até 1941, graças aos estudos do bioquímico germano-americano Fritz Albert Lipmann (ganhador do Prêmio Nobel em 1953 , junto com Krebs).
Veja também: Metabolismo
Para que serve o ATP?
A principal função do ATP é servir de fonte de energia nas reações bioquímicas que ocorrem no interior da célula, razão pela qual essa molécula também é conhecida como a “moeda de energia” do organismo.
O ATP é uma molécula útil para conter momentaneamente a energia química liberada durante os processos metabólicos de decomposição dos alimentos , e liberá-la novamente quando necessário para conduzir os diversos processos biológicos do corpo , como o transporte celular, promover reações que consomem energia ou até mesmo para realizar ações mecânicas do corpo, como caminhar.
Como é feito o ATP?
Nas células, o ATP é sintetizado por meio da respiração celular , um processo que ocorre nas mitocôndrias da célula. Durante esse fenômeno, a energia química armazenada na glicose é liberada, por meio de um processo de oxidação que libera CO 2 , H 2 O e energia na forma de ATP. Embora a glicose seja o substrato por excelência para essa reação, deve-se notar que proteínas e gorduras também podem ser oxidadas para dar ATP. Cada um desses nutrientes dos alimentos do indivíduo possuem diferentes vias metabólicas, mas convergem para um metabólito comum: a acetil-CoA, que inicia o Ciclo de Krebs e permite que o processo de obtenção de energia química convirja, uma vez que todas as células consomem sua energia na forma de ATP.
O processo de respiração celular pode ser dividido em três fases ou estágios: glicólise (uma via anterior que só é necessária quando a célula usa glicose como combustível), o ciclo de Krebs e a cadeia de transporte de elétrons. Durante os primeiros dois estágios, acetil-CoA, CO 2 e apenas uma pequena quantidade de ATP são produzidos, enquanto durante a terceira fase da respiração H 2 O e a maior parte do ATP são produzidos através de um conjunto de proteínas denominado “complexo de ATP sintase” .
Glicolise
Como dito, a glicólise é uma via anterior à respiração celular, durante a qual para cada glicose (que tem 6 carbonos) dois piruvatos são formados (um composto feito de 3 carbonos).
Ao contrário dos outros dois estágios da respiração celular, a glicólise ocorre no citoplasma da célula. O piruvato resultante desta primeira via deve entrar na mitocôndria para continuar sua transformação em Acetil-CoA e assim poder ser utilizado no ciclo de Krebs.
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ciclo de Krebs
O ciclo de Krebs (também Ciclo do ácido cítrico ou do ácido tricarboxílico) é um processo fundamental que ocorre na matriz da mitocôndria celular e consiste em uma sucessão de reações químicas que visa a liberação da química energética contida no Acetil-CoA obtida a partir do processamento dos diferentes nutrientes dos alimentos do ser vivo, bem como da obtenção de precursores de outros aminoácidos necessários a reações bioquímicas de outra natureza.
Este ciclo faz parte de um processo muito maior que é a oxidação de carboidratos, lipídios e proteínas , sendo sua etapa intermediária: após a formação do Acetil-CoA com os carbonos dos referidos compostos orgânicos, e antes da fosforilação oxidativa. Onde está o ATP ” montados “em uma reação catalisada por uma enzima chamada ATP sintase ou ATP sintase.
O Ciclo de Krebs opera graças a várias enzimas diferentes que oxidam completamente a Acetil-CoA e liberam duas diferentes de cada molécula oxidada: CO 2 (dióxido de carbono) e H 2 O (água). Além disso, durante o ciclo de Krebs, uma quantidade mínima de GTP (semelhante ao ATP) e poder redutor na forma de NADH e FADH 2 são gerados, que serão usados para a síntese de ATP na próxima etapa da respiração celular.
O ciclo começa com a fusão de uma molécula de acetil-CoA com uma molécula de oxaloacetato. Essa união dá origem a uma molécula de seis carbonos: citrato. Assim, é liberada a coenzima A. Na verdade, ela é reutilizada muitas vezes. Se houver muito ATP na célula, esta etapa é inibida.
Posteriormente, o citrato ou ácido cítrico sofre uma série de transformações sucessivas que irão originar sucessivamente isocitrato, cetoglutarato, succinil-CoA, succinato, fumarato, malato e oxaloacetato novamente. Junto com esses produtos, uma quantidade mínima de GTP é produzida para cada ciclo de Krebs completo, reduzindo a potência na forma de NADH e FADH 2 e CO 2 .
Cadeia de transporte de elétrons e fosforilação oxidativa
O último estágio do circuito de coleta de nutrientes usa oxigênio e compostos produzidos durante o ciclo de Krebs para produzir ATP em um processo denominado fosforilação oxidativa. Durante esse processo, que ocorre na membrana mitocondrial interna, o NADH e o FADH 2 doam elétrons, levando-os a um nível energeticamente mais baixo. Esses elétrons são finalmente aceitos pelo oxigênio (que, ao se unir aos prótons, dá origem à formação de moléculas de água).
O acoplamento entre a cadeia eletrônica e a fosforilação oxidativa opera a partir de duas reações opostas : uma que libera energia e outra que usa essa energia liberada para produzir moléculas de ATP, graças à intervenção da ATP sintetase. Conforme os elétrons “viajam” pela cadeia em uma série de reações redox , a energia liberada é usada para bombear prótons através da membrana. Quando esses prótons se difundem de volta através da ATP sintetase, sua energia é usada para ligar um grupo fosfato adicional a uma molécula de ADP (difosfato de adenosina), levando à formação de ATP.
Importância do ATP
O ATP é uma molécula fundamental para os processos vitais dos organismos vivos, como transmissor de energia química para diferentes reações que ocorrem na célula, por exemplo, a síntese de macromoléculas complexas e fundamentais , como DNA , RNA ou para a síntese de proteínas que ocorre dentro da célula. Assim, o ATP fornece a energia necessária para permitir a maioria das reações que ocorrem no corpo.
A utilidade do ATP como molécula “doadora de energia” é explicada pela presença de ligações fosfato, ricas em energia. Essas mesmas ligações podem liberar uma grande quantidade de energia ao “quebrar” quando o ATP é hidrolisado em ADP, ou seja, quando perde um grupo fosfato devido à ação da água. A reação de hidrólise do ATP é a seguinte:
El ATP es clave para que pueda ocurrir el transporte de macromoléculas a través de la membrana plasmática (exocitosis y endocitosis celular) y también para la comunicación sináptica entre neuronas , por lo que se hace imprescindible su síntesis continua, a partir de la glucosa obtenida de os alimentos. Tamanha é sua importância para a vida , que a ingestão de alguns elementos tóxicos que inibem os processos do ATP, como o arsênio ou o cianeto, é letal e causa a morte do organismo de forma fulminante.
