Como funciona o ATP?

A pequena molécula ATP, que significa trifosfato de adenosina, é o principal transportador de energia para todos os seres vivos. Em humanos, o ATP é uma forma bioquímica de armazenar e usar energia para cada célula do corpo. A energia ATP também é a principal fonte de energia para outros animais e plantas.

O ATP é composto pela base nitrogenada adenina, pelo açúcar ribose de cinco carbonos e por três grupos fosfato: alfa, beta e gama. As ligações entre os fosfatos beta e gama são particularmente altas em energia. Quando essas ligações se rompem, elas liberam energia suficiente para desencadear uma série de respostas e mecanismos celulares.

Sempre que uma célula precisa de energia, ela quebra a ligação beta-gama fosfato para criar difosfato de adenosina (ADP) e uma molécula de fosfato livre. Uma célula armazena o excesso de energia combinando ADP e fosfato para produzir ATP. As células obtêm energia na forma de ATP por meio de um processo chamado respiração, uma série de reações químicas que oxidam a glicose de seis carbonos para formar dióxido de carbono.

Existem dois tipos de respiração: respiração aeróbica e respiração anaeróbica. A respiração aeróbica ocorre com oxigênio e produz grandes quantidades de energia, enquanto a respiração anaeróbica não usa oxigênio e produz pequenas quantidades de energia.

A oxidação da glicose durante a respiração aeróbia libera energia, que é então usada para sintetizar ATP a partir do ADP e do fosfato inorgânico (Pi). Gorduras e proteínas também podem ser usadas em vez de glicose de seis carbonos durante a respiração.

A respiração aeróbica ocorre na mitocôndria de uma célula e ocorre em três estágios: glicólise, ciclo de Krebs e sistema do citocromo.

Durante a glicólise, que ocorre no citoplasma, a glicose de seis carbonos se divide em duas unidades de ácido pirúvico de três carbonos. Os hidrogênios que são removidos se unem ao transportador de hidrogênio NAD para formar o NADH₂. Isso resulta em um ganho líquido de 2 ATP. O ácido pirúvico entra na matriz da mitocôndria e passa por oxidação, perdendo um dióxido de carbono e criando uma molécula de dois carbonos chamada acetil CoA. Os hidrogênios que foram retirados se juntam ao NAD para formar o NADH₂.

O ciclo de Krebs, também conhecido como ciclo do ácido cítrico, produz moléculas de alta energia de NADH e dinucleotídeo de flavina adenina (FADH₂), além de algum ATP. Quando a acetil CoA entra no ciclo de Krebs, ela se combina com um ácido de quatro carbonos denominado ácido oxaloacético para formar o ácido de seis carbonos denominado ácido cítrico. As enzimas causam uma série de reações químicas, convertendo o ácido cítrico e liberando elétrons de alta energia em NAD. Em uma das reações, energia suficiente é liberada para sintetizar uma molécula de ATP. Para cada molécula de glicose, há duas moléculas de ácido pirúvico entrando no sistema, o que significa que duas moléculas de ATP são formadas.

O sistema do citocromo, também conhecido como sistema transportador de hidrogênio ou cadeia de transferência de elétrons, é a parte do processo de respiração aeróbia que produz mais ATP. A cadeia de transporte de elétrons é formada por proteínas na membrana interna da mitocôndria. O NADH envia íons de hidrogênio e elétrons para a cadeia. Os elétrons fornecem energia para as proteínas da membrana, que são então usadas para bombear íons de hidrogênio através da membrana. Este fluxo de íons sintetiza ATP.

Ao todo, 38 moléculas de ATP são criadas a partir de uma molécula de glicose.