ATP (trifosfato de adenosina) é uma molécula orgânica encontrada nas células vivas. Os organismos devem ser capazes de se mover, reproduzir e encontrar alimento.
Essas atividades consomem energia e são baseadas em reações químicas dentro das células que constituem o organismo. A energia para essas reações celulares vem do Molécula de ATP.
É a fonte preferida de combustível para a maioria dos seres vivos e costuma ser chamada de "unidade molecular da moeda".
A Estrutura do ATP
O A molécula de ATP tem três partes:
- O adenosina módulo é uma base nitrogenada composta de quatro átomos de nitrogênio e um grupo NH2 em uma estrutura de composto de carbono.
- O ribose grupo é um açúcar de cinco carbonos no centro da molécula.
- O fosfato os grupos são alinhados e ligados por átomos de oxigênio do outro lado da molécula, longe do grupo adenosina.
A energia é armazenada nas ligações entre os grupos fosfato. Enzimas pode separar um ou dois dos grupos fosfato, liberando a energia armazenada e abastecendo atividades como a contração muscular. Quando o ATP perde um grupo fosfato, torna-se
ADP ou difosfato de adenosina. Quando o ATP perde dois grupos fosfato, ele muda para AMP ou monofosfato de adenosina.Como a respiração celular produz ATP
O processo de respiração no nível celular tem três fases.
Nas duas primeiras fases, as moléculas de glicose são quebradas e o CO2 é produzido. Um pequeno número de moléculas de ATP é sintetizado neste ponto. A maior parte do ATP é criada durante a terceira fase da respiração por meio de um complexo de proteínas chamado ATP sintase.
A reação final nessa fase combina meia molécula de oxigênio com hidrogênio para produzir água. As reações detalhadas de cada fase são as seguintes:
Glicolise
Uma molécula de glicose de seis carbonos recebe dois grupos fosfato de duas moléculas de ATP, transformando-as em ADP. O fosfato de glicose de seis carbonos é dividido em duas moléculas de açúcar de três carbonos, cada uma com um grupo fosfato anexado.
Sob a ação da coenzima NAD +, as moléculas de fosfato de açúcar tornam-se moléculas de piruvato de três carbonos. A molécula NAD + torna-se NADH, e as moléculas de ATP são sintetizadas a partir de ADP.
O Ciclo de Krebs
O ciclo de Krebs também é chamado de ciclo do ácido cítrico, e completa a quebra da molécula de glicose enquanto gera mais moléculas de ATP. Para cada grupo de piruvato, uma molécula de NAD + torna-se oxidada em NADH, e o coenzima A entrega um grupo acetila ao ciclo de Krebs enquanto libera uma molécula de dióxido de carbono.
Para cada volta do ciclo através do ácido cítrico e seus derivados, o ciclo produz quatro moléculas de NADH para cada entrada de piruvato. Ao mesmo tempo, a molécula FAD assume dois hidrogênios e dois elétrons para se tornar FADH2, e mais duas moléculas de dióxido de carbono são liberadas.
Finalmente, uma única molécula de ATP é produzida por uma volta do ciclo.
Como cada molécula de glicose produz dois grupos de entrada de piruvato, duas voltas do ciclo de Krebs são necessárias para metabolizar uma molécula de glicose. Essas duas voltas produzem oito moléculas de NADH, duas moléculas de FADH2 e seis moléculas de dióxido de carbono.
A Cadeia de Transporte de Elétrons
A fase final da respiração celular é a cadeia de transporte de elétrons ou ETC. Esta fase usa oxigênio e as enzimas produzidas pelo ciclo de Krebs para sintetizar um grande número de moléculas de ATP em um processo denominado fosforilação oxidativa. O NADH e o FADH2 doam elétrons para a cadeia inicialmente, e uma série de reações acumula energia potencial para criar moléculas de ATP.
Primeiro, as moléculas de NADH tornam-se NAD + à medida que doam elétrons para o primeiro complexo de proteínas da cadeia. As moléculas FADH2 doam elétrons e hidrogênios para o segundo complexo proteico da cadeia e se tornam FAD. As moléculas NAD + e FAD são devolvidas ao ciclo de Krebs como entradas.
À medida que os elétrons viajam pela cadeia em uma série de redução e oxidação, ou redox reações, a energia liberada é usada para bombear proteínas através de uma membrana, seja a membrana celular para procariontes ou nas mitocôndrias para eucariotos.
Quando os prótons se difundem de volta através da membrana através de um complexo de proteínas chamado ATP sintase, a energia do próton é usada para anexar um grupo fosfato adicional ao ADP criando moléculas de ATP.
Quanto ATP é produzido em cada fase da respiração celular?
ATP é produzido em cada estágio de respiração celular, mas os primeiros dois estágios são focados na síntese de substâncias para o uso do terceiro estágio, onde ocorre a maior parte da produção de ATP.
A glicólise primeiro usa duas moléculas de ATP para a divisão de uma molécula de glicose, mas depois cria quatro moléculas de ATP para um ganho líquido de dois. O ciclo de Krebs produzido mais duas moléculas de ATP para cada molécula de glicose usada. Finalmente, o ETC usa doadores de elétrons das fases anteriores para produzir 34 moléculas de ATP.
As reações químicas da respiração celular, portanto, produzem um total de 38 moléculas de ATP para cada molécula de glicose que entra na glicólise.
Em alguns organismos, duas moléculas de ATP são usadas para transferir o NADH da reação da glicólise na célula para a mitocôndria. A produção total de ATP para essas células é de 36 moléculas de ATP.
Por que as células precisam de ATP?
Em geral, as células precisam de ATP para obter energia, mas há várias maneiras de usar a energia potencial das ligações de fosfato da molécula de ATP. Os recursos mais importantes do ATP são:
- Ele pode ser criado em uma célula e usado em outra.
- Pode ajudar a quebrar e construir moléculas complexas.
- Ele pode ser adicionado a moléculas orgânicas para alterar sua forma. Todos esses recursos influenciam como uma célula pode usar diferentes substâncias.
A terceira ligação do grupo fosfato é o mais enérgico, mas dependendo do processo, uma enzima pode quebrar uma ou duas das ligações fosfato. Isso significa que os grupos fosfato ficam temporariamente ligados às moléculas da enzima e o ADP ou AMP é produzido. As moléculas de ADP e AMP são posteriormente alteradas de volta para ATP durante a respiração celular.
O moléculas de enzima transferir os grupos fosfato para outras moléculas orgânicas.
Quais processos usam ATP?
O ATP é encontrado em todos os tecidos vivos e pode atravessar as membranas celulares para fornecer energia onde os organismos precisam. Três exemplos de uso de ATP são os síntese de moléculas orgânicas que contêm grupos fosfato, reações facilitado por ATP e transporte Ativo de moléculas através das membranas. Em cada caso, o ATP libera um ou dois de seus grupos fosfato para permitir que o processo ocorra.
Por exemplo, DNA e RNA as moléculas são feitas de nucleotídeos que podem conter grupos fosfato. As enzimas podem separar grupos fosfato do ATP e adicioná-los aos nucleotídeos conforme necessário.
Para processos envolvendo proteínas, aminoácidos ou produtos químicos usados para a contração muscular, o ATP pode anexar um grupo fosfato a uma molécula orgânica. O grupo fosfato pode remover partes ou ajudar a fazer adições à molécula e então liberá-la após trocá-la. Dentro células musculares, esse tipo de ação é realizado para cada contração da célula muscular.
No transporte ativo, o ATP pode atravessar as membranas celulares e trazer outras substâncias com ele. Ele também pode anexar grupos fosfato a moléculas de mudar a forma deles e permitir que eles passem pelas membranas celulares. Sem ATP, esses processos parariam e as células não seriam mais capazes de funcionar.