O que é trifosfato de adenosina (ATP) , qual é a sua importância e como se regenera? Aqui você pode descobrir tudo o que precisa saber sobre o ATP.
O trifosfato de adenosina ( ATP ) é um nucleotídeo que consiste no trifosfato do nucleosídeo adenosina e, como tal, um bloco de construção de alta energia dos ácidos nucleicos DNA e RNA . No entanto, o ATP também é a forma universal de energia imediatamente disponível em todas as células e, ao mesmo tempo, um importante regulador dos processos de produção de energia. O ATP pode ser liberado das reservas de energia ( glicogênio , fosfato de creatina ) quando necessário. A molécula de ATP consiste em um resíduo de adenina , o açúcar ribose e três fosfatosresíduos (alfa para gama) em ligações éster (alfa) ou anidrido (beta e gama).
A energia é necessária para os processos que ocorrem nas células, uma vez que é realizado trabalho químico, osmótico ou mecânico. Esta energia deve ser fornecida de alguma forma. Isso acontece através da molécula ATP. As ligações dos três resíduos de fosfato são ligações químicas de alta energia . Os fosfatos estão ligados uns aos outros através das chamadas ligações fosfoanidrido (ligações de anidrido ácido ). Se essas ligações são clivadas hidroliticamente por enzimas , forma-se difosfato de adenosina (ADP) ou monofosfato de adenosina .(AMP). Em cada caso, cerca de 32,3 kJ/mol ou 64,6 kJ/mol de energia são liberados. Essa energia liberada permite que o trabalho seja feito nas células.
Como fonte de energia, o ATP é usado para os processos básicos de consumo de energia de todos os seres vivos: síntese de moléculas orgânicas, transporte ativo de substâncias através de biomembranas para dentro e para fora das células e movimentos como a contração muscular.
Trifosfato de adenosina simplesmente explicado
O trifosfato de adenosina, ou ATP para abreviar, é uma molécula química que fornece energia em todas as células de um ser vivo . Com essa energia, todos os processos de trabalho, como locomoção ou transporte de materiais, são possíveis. Uma molécula de ATP contém três resíduos de fosfato. Para liberar energia, o ATP é convertido em ADP (difosfato de adenosina ) pela separação de um dos três resíduos de fosfato.
Esta reação é reversível. Isso significa que o ADP também pode reagir ao ATP novamente. Para isso, o ADP reage com o fósforo.
O trifosfato de adenosina é produzido em grandes quantidades na respiração celular . Isso é necessário porque seu corpo usa tanto ATP todos os dias quanto você se pesa.definição
O trifosfato de adenosina é uma molécula encontrada em todas as células de um ser vivo. Lá ele fornece energia para todos os processos .
química ATP
O trifosfato de adenosina é uma molécula composta por três componentes: adenina, ribose e 3 resíduos de ácido fosfórico . A ribose ( C5H10O5 ) é um açúcar e forma adenosina ( C10H13N5O4 ) com adenina ( C5H5N5 ) . _ _ _ _ Uma cadeia de três resíduos de ácido fosfórico está ligada à ribose. A palavra grega para três é ‘ tri ‘, razão pela qual o ATP é chamado de trifosfato de adenosina .
Os resíduos de ácido fosfórico são formados quando o ácido fosfórico libera seus prótons de hidrogênio H + em um ambiente aquoso. A célula representa esse ambiente aquoso.A fórmula empírica para o resíduo de fosfato é PO 4 3 – . No geral, isso resulta na molécula C 10 H 16 N 5 O 13 P 3 . A fórmula estrutural do ATP então se parece com isso:
energia ATP
O trifosfato de adenosina atua como um transportador de energia na célula . O próprio ATP não libera essa energia. Em vez disso, reage com a água. Este processo é chamado de hidrólise . As moléculas de água se ligam ao ATP e separam um resíduo de fosfato PO 4 3 – .
Este resíduo de fosfato se liga a um próton de hidrogênio. Isso cria a molécula de difosfato de adenosina ADP com apenas dois resíduos de ácido fosfato e um íon hidrogenofosfato HPO 4 2- .
A equação de reação para isso se parece com isso:
A liberação do íon fosfato de hidrogênio libera 30,5 kJ (quilojoules) de energia . Portanto, é uma reação exotérmica . Essa energia pode ser liberada como calor, por exemplo. Por exemplo, quando você treme de frio, a hidrólise do ATP durante a contração muscular é usada para gerar calor e manter o corpo aquecido.
Síntese de ATP
O ATP é consumido em todos os processos da célula. Seu corpo usa tanto ATP em um dia quanto você pesa. Esta quantidade não pode simplesmente ser produzida. Em vez disso, o trifosfato de adenosina é uma fonte de energia renovável que pode ser regenerada através da reação do ADP com um grupo fosfato.
Assim, a hidrólise de ATP em ADP é uma reação reversível . Durante a hidrólise, o ATP reage com a água para formar ADP e um resíduo de ácido fosfórico. Esta reação é uma reação exotérmica.
A reação inversa é a seguinte:
A reação com o fósforo é chamada de fosforilação em química . Esta é uma reação endotérmica . Portanto, é necessária energia para que esse processo ocorra. Essa energia é gerada por reações exotérmicas de catabolismo . Com isso, você pode entender a quebra de grandes substâncias de alta energia (macromoléculas) em substâncias menores de baixa energia. Isso ocorre, por exemplo, na respiração celular . No entanto, as plantas usam principalmente energia luminosa. Todo esse processo é a síntese de ATP a partir de ADP e fosfato.
A hidrólise e a fosforilação ocorrem em rápida sucessão. Uma célula muscular ativa, por exemplo, durante o exercício, pode consumir todo o seu suprimento de ATP em menos de um minuto, o que corresponde a cerca de 10 milhões de moléculas por segundo.
Este ciclo de hidrólise e fosforilação também é chamado de ciclo do ATP . Consiste em processos produtores de energia, isto é, exotérmicos, e processos endotérmicos que consomem energia.
Respiração celular ATP
O trifosfato de adenosina é produzido em grandes quantidades durante a respiração celular . Este consiste na glicólise , no ciclo do ácido cítrico e na cadeia respiratória . No processo, glicose e oxigênio são convertidos em dióxido de carbono e água, produzindo cerca de 30 moléculas de ATP .
A maior parte do ATP em uma célula é criada na cadeia respiratória. Até 28 moléculas de ATP são liberadas lá. Com essa energia, a célula pode manter todas as funções.
fotossíntese de ATP
A fotossíntese é o oposto da respiração celular e ocorre nos cloroplastos . Consiste em duas fases: a reação clara e a reação escura ( ciclo de Calvin ). O dióxido de carbono e a água reagem para formar glicose e oxigênio. Na reação da luz, a luz solar serve como fonte de energia. A energia é convertida em ATP e disponibilizada para a reação escura. Lá, o ATP é necessário para a construção da glicose. 18 ATP são consumidos no processo .
ATP como molécula sinalizadora
O trifosfato de adenosina não é apenas um importante fornecedor de energia, mas também ativa muitas substâncias em seu corpo. Por exemplo, o ATP ativa enzimas no metabolismo e na regulação do açúcar no sangue. Além disso, o ATP também está envolvido em processos no sistema nervoso, como a regulação do fluxo sanguíneo e a resposta à inflamação.
ATP em comparação com outros transportadores de energia
Durante a fissão, 126,8 kJ de energia por kg são liberados. Comparado com o poder calorífico da gasolina, que é de cerca de 43.000 kJ por kg, ou do hidrogênio, cujo poder calorífico é de cerca de 120.000 kJ por kg, o ATP tem um teor energético extremamente baixo. No entanto, isso corresponde exatamente à demanda que é necessária em uma célula para as reações endotérmicas . A quantidade de energia em uma molécula de glicose seria muito grande para tais reações.
ATP como co-substrato (coenzima)
O ATP é um substrato de quinases , um grupo de enzimas que transferem fosfato que desempenham um papel fundamental no metabolismo e na regulação metabólica. Membros importantes deste último grupo são as proteínas quinases , que são referidas como proteína quinase A (PKA, dependente de cAMP ), proteína quinase C (PKC, dependente de cálcio ), quinase dependente de calmodulina ou proteína quinase estimulada por insulina. ISPK), dependendo de seu mecanismo de ativação Alguns princípios básicos são abordados sob o açúcar no sangue, segundo o qual uma série de quinases podem ser interconectadas para formar uma cascata de enzimas.
regeneração de ATP
A célula regenera o ATP a partir do AMP ou ADP que é produzido a partir do ATP quando a energia é liberada. Existem dois princípios diferentes para isso, chamados fosforilação do substrato e fosforilação do transporte de elétrons .
Na fosforilação do substrato , um resíduo de fosfato é ligado a um intermediário da degradação de fontes de energia e, após posterior remodelação do intermediário, é transferido para ADP. O termo fosforilação de substrato refere-se aos intermediários na quebra de fontes de energia que estão ligados a enzimas e, portanto, são chamados de substratos de enzimas.
Na fosforilação do transporte de elétrons , os prótons são exportados de um espaço da célula ligado à membrana para outro (geralmente o espaço fora da célula) transportando elétrons ao longo de um gradiente redox através de vários transportadores de elétrons e hidrogênio em uma membrana. Isso cria uma diferença de concentração de prótons através da membrana. O refluxo dos prótons através da enzima ATP sintase , que também está localizada na membrana, impulsiona a ligação consumidora de energia dos resíduos de fosfato inorgânico ao AMP ou ADP , que é catalisada por essa enzima .
Em organismos quimiotróficos, o transporte de elétrons está associado à degradação oxidativa de fontes de energia. Os átomos de hidrogênio são divididos e estes são divididos em prótons e elétrons . Nos eucariotos, o processo ocorre nas mitocôndrias. Veja também quimiotrofia.
Em organismos fototróficos, os elétrons são doados em altos níveis de energia pela clorofila após a absorção da luz. Neste caso, fala-se de fotofosforilação. Veja também fototrofia.
regeneração de curto prazo
Como a fosforilação oxidativa na cadeia respiratória é um processo relativamente lento, o suprimento de ATP em células fortemente estressadas (células musculares) também deve ser reposto em curto prazo. A reserva de ATP (na célula muscular aproximadamente 6 mmol/kg de músculo) dura apenas aproximadamente 2-3 segundos durante a contração máxima. Moléculas com um potencial de transferência de grupo maior que o ATP têm um efeito tampão. As células musculares de mamíferos mantêm um suprimento de fosfato de creatina (21 mmol/kg de músculo); A creatina quinase catalisa a transferência do grupo fosforil da creatina fosfato para AMP ou ADP. Se este suprimento se esgotar após 6-10 segundos, os mecanismos mencionados acima devem realizar a regeneração de ATP sozinhos.