O termo ATP, em biologia e bioquímica, significa adenosina tri-fosfato. Trata-se de um nucleotídeo modificado do RNA (ácido ribonucleico) que apresenta três grupos fosfatos em sua constituição (e daí o “tri”). O ATP é talvez uma das moléculas de maior importância dentro do metabolismo humano (e de outros animais), uma vez que possui uma função essencial em todos os momentos de nossa vida – liberar energia para utilização pelo nosso corpo.
As moléculas de ATP são encontradas em todas as células vivas, sem exceção, o que sugere que seu surgimento deu-se precocemente, no desenvolvimento da vida, na Terra. Sua derivação do RNA é algo conveniente, pela sua eficiência no armazenamento e controle da liberação de energia, o que sugere que essa molécula em particular foi, muito no início do mecanismo de surgimento da vida, selecionada de forma evolutiva e mantida por bilhões de ano de forma inalterada no metabolismo dos seres vivos.
Bioenergética
Os seres vivos também necessitam de energia para se manterem vivos. Ainda que essa energia possa ser obtida de diversas formas – na alimentação, ao captar energia térmica do sol ou consumindo outros nutrientes – ela precisa ser armazenada, caso não seja utilizada totalmente no momento de sua geração.
Manter os seres vivos é um processo que consome imensa energia. Os seres vivos têm como desafio garantir essa energia consumindo recursos – que nem sempre estão presentes. Contudo, estão sempre gastando alguma energia – mesmo quando não possuem acesso a fontes para renová-la.
A bioenergética então é um processo que permite aos seres vivos, ao captar energia, armazenar parte dela – ou compostos que quimicamente possam gerar energia futuramente – de modo a garantir a produção e liberação dessa energia no momento que for necessário.
A molécula de ATP
Muitos aparelhos eletrônicos, como microcomputadores, câmaras de videocassete e telefones celulares, são equipados com baterias de níquel-cádmio. A contrário de outras pilhas mais rudimentares, as pilhas de níquel-cádmio possuem a particularidade de poder sofrer recargas – enquanto outras pilhas precisam ser descartadas quando esgotam sua capacidade energética.
Nos seres vivos, o modo com que a energia é obtida, armazenada e utilizada necessita de um mecanismo similar – que possa sofrer “recargas”. Esse papel, nos seres vivos, é desempenhado pela molécula de ATP.
A descoberta da molécula, ocorrida em 1929 em estudos do bioquímico alemão Karl Lohmann, porém também teria sido descoberta de forma independente no mesmo ano, na Universidade de Harvard.
Como funciona
Em química, a forma mais eficaz de reservar energia é estabelecendo ligações entre átomos e moléculas. Essas ligações, quando quebradas, liberam enorme quantidade de energia.
A molécula do ATP é um nucleotídeo modificado de RNA. Geralmente essas molécula em vez de apenas um grupo fosfato (adenosina monofosfato), contém três. Na ligação que mantém o último fosfato há uma grande quantidade de energia armazenada, aproximadamente 6.800 calorias por mol de ATP.
O terceiro fosfato da molécula do ATP pode ser removido por hidrólise, liberando a energia armazenada. Quando a hidrólise ocorre, a molécula de ATP torna-se ADP + P. Ou seja, um dos fosfatos é libertado da molécula, quebrando a ligação de maior energia e liberando essa energia.
ATP → ADP + fosfato + energia
O ATP é o elo entre os processos de liberação de energia e os processos que dela necessitam. O ATP é uma “bateria carregada”, enquanto o ADP é essa mesma bateria, porém “descarregada”. Com a simples liberação do fosfato adicional, a energia é liberada e mantêm-se o ADP, que pode ser então “recarregado”:
ADP + fosfato + energia → ATP
Síntese de ATP
O processo de formação (síntese) de ATP se denomina fosforilação, e os seres vivos apresentam três formas principais de realizar este processo. Nesses processos, as moléculas são recarregadas, voltam a forma o ATP e mantêm a energia presente na ligação reservada até nova quebra. A depender do ser vivo, essa recarga pode ocorrer por:
- Fermentação ou respiração celular anaeróbica. Caso a energia empregada seja liberada pela quebra das moléculas orgânicas, como a glicose, na ausência de oxigênio molecular (O2).
- Respiração celular aeróbica. Se utilizar energia liberada pela oxidação de moléculas orgânicas na presença de O2. Esse processo ocorre nas mitocôndrias e é desempenhando pela grande maioria dos seres vivos, inclusive o homem.
- Fotofosforilação. Nesse caso, o ATP absorve energia luminosa para realizar sua “recarga”. Esse processo ocorre apenas em plantas e algas, durante o fenômeno da fotossíntese.
Referências:
- CARRAPIÇO, Francisco. Moléculas Biológicas. 2001.
- LANGEN, Peter; HUCHO, Ferdinand. Karl Lohmann and the discovery of ATP. Angewandte Chemie International Edition, v. 47, n. 10, p. 1824-1827, 2008.
Por: Carlos Artur Matos
