ATP: o que é e como é produzida a adenosina trifosfato

O ATP, ou adenosina trifosfato, é a molécula que tem a função de armazenar pequenas quantidades de energia provenientes da quebra dos alimentos. Aprenda como funciona!

A sigla ATP significa adenosina trifosfato. Ela é uma pequena molécula considerada como a “moeda energética” das células. Essa fama se deve ao fato de que a função do ATP é armazenar em suas ligações químicas pequenas quantidades de energia provenientes da quebra dos alimentos.

O que é ATP e qual é a sua função

Aprenda a definição de ATP com a videoaula da prof. Juliana e, em seguida, aprenda tudo sobre o assunto com o nosso resumo completo.

Como você viu na introdução com a professora Juliana, a molécula de adenosina trifosfato serve como um “recipiente” de armazenamento temporário de energia. Veja na imagem a estrutura da molécula:Biologia ATPAo estudar os processos que acontecem dentro das células (como a respiração celular e a fotossíntese) você verá constantes referências às moléculas de adenosina trifosfato.

Antes de estudar esses processos, é extremamente importante entender a produção de ATP, sua estrutura e funcionamento. Então, vamos revisar?

Produção de ATP

Primeiramente, veremos como ocorre a produção de ATP. A molécula de ATP é formada por uma molécula de adenosina (base nitrogenada adenina + açúcar ribose) combinada a três radicais fosfato ligados em cadeia. A energia liberada pela quebra de nutrientes é temporariamente armazenada nas ligações da cadeia de fosfatos.

A molécula de ATP não pode ser estocada, ela precisa ser utilizada praticamente de imediato pela célula. Dessa forma, para o estoque de energia em longo prazo, a célula utilizará as moléculas de carboidrato e de lipídios.

Quando a célula precisa de energia, por exemplo, para fazer funcionar uma bomba de sódio e potássio, ela irá quebrar a molécula de ATP. Essa quebra é bastante simples, uma vez que é feita por hidrólise (quebra pela água). Assim, quebra-se a ligação entre o 2º e o 3º grupo fosfato e libera-se a energia que mantinha esses dois grupamentos ligados.

ADP – Adenosina Difosfato

Dessa maneira, ao fim da quebra dessa molécula, temos um grupo fosfato livre e uma molécula de ADP – adenosina difosfato (“di” porque a molécula passa a ter apenas dois grupamentos fosfato).  Veja na imagem:Produção de ATPCaso a célula precise novamente armazenar energia temporariamente, ela pode reunir a molécula de ADP com o grupo fosfato, formando uma nova molécula de ATP.

A recarga do ADP para a produção de ATP pode ocorrer tanto durante a fosforilação oxidativa (processo que ocorre na respiração celular) como na fotofosforilação (processo que ocorre na fotossíntese).

Importante na revisão de ATP: a produção de ATP é considerada um anabolismo, pois é um processo de síntese de uma molécula. Já a quebra de ATP em ADP + grupo fosfato é considerada uma reação de catabolismo, pois quebra uma molécula para produzir energia. Entenda agora a função das Mitocôndrias. Depois, tem o Simulado Gratuito no final do post.

As mitocôndrias e a adenosina trifosfato

As mitocôndrias são responsáveis pela respiração celular, ocasião em que ocorre uma grande produção de ATP. Por isso, vale relembrarmos o que é e como funciona essa organela celular antes de estudarmos a respiração celular.

As mitocôndrias são originadas a partir do processo de endossimbiose entre um eucarionte ancestral e um procarionte aeróbio. Estão presentes em células eucariontes como protozoários, fungos, plantas e animais. A mitocôndria realiza autoduplicação, dependendo da necessidade energética da célula. As mitocôndrias das células de um indivíduo são sempre de origem materna.

A estrutura da Mitocôndria

Mitocôndria
Estrutura da mitocôndria.

Observe a estrutura da Mitocôndria  na imagem acima. Em seguida, veja na lista a seguir que a Estrutura é formada por:

  • Membrana externa.
  • Membrana interna.
  • Matriz mitocondrial, apresentando DNA, RNA, ribossomos, proteínas.
  • Cristas mitocondriais, dobras na membrana interna.

A Função das Mitocôndrias:

A função essencial da Mitocôndria é realizar respiração celular, produzindo ATP (que fornece energia para a célula). A quantidade de mitocôndrias é variável dependendo da demanda energética da célula. Como as células musculares tem grande consumo energético, por exemplo, apresentam grande quantidade de mitocôndrias.

A respiração celular e a síntese de ATP

O processo da respiração celular aeróbica é quando ocorre a degradação do açúcar (glicose) em ATP. Faz parte do metabolismo de degradação de substâncias, o catabolismo. Ocorre fora e dentro da mitocôndria.

Todos os seres vivos fazem respiração, aeróbica ou anaeróbica. Veja na imagem a glicólise, que é a quebra da glicose.

glicólise

A quebra da glicose ocorre para gerar ATP. Em organismos sem mitocôndria como bactéria, a respiração ocorre numa estrutura chamada mesossomo. Esse processo usa glicose e oxigênio e produz ATP, gás carbônico e água.

As etapas da respiração celular:

A respiração celular é dividida em três etapas: glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória.  Veja a seguir cada uma das etapas.

a) Glicólise

Primeiramente, a respiração celular ocorre no citoplasma (hialoplasma) celular.  Nessa etapa, chamada de glicólise, ocorre a quebra de 1 molécula de glicose em 2 moléculas de piruvato (ácido pirúvico). Libera H+ que é capturado por aceptores de hidrogênio (NAD) formando 2 NADH2. Portanto, produz 4 moléculas de ATP. A quebra da glicose consome 2 ATP, gerando um saldo energético de 2 ATP. É a única etapa da respiração que consome ATP.Glicólise - ATP

b) Ciclo de Krebs (ciclo do ácido cítrico)

Em seguida, ocorre o Ciclo de Krebs na matriz mitocondrial. Cada ácido pirúvico combina-se com a coenzima A, formando acetil-coenzima A, entrando no ciclo. Durante o processo alguns intermediários são formados.

O acetil-coenzima A é convertido em ácido cítrico; o ácido cítrico é convertido em ácido oxalacético; ácido oxalacético é convertido em ácido cítrico novamente com a incorporação de outro acetil-coenzima A.ciclo de krebs - atp

Durante essas conversões são liberados por molécula de glicose, ou seja, 2 piruvatos: 6 NADH2, 2 FADH2, 2 CO2, 2 ATP. Gera um saldo energético de 2 ATP.ciclo de krebs - atp

c) Cadeia respiratória

Por fim, a última etapa ocorre nas cristas mitocondriais e é chamada de cadeia respiratória. Os 8 NADH2 e os 2 FADH2, formados nas etapas anteriores, entram na cadeia respiratória. Esses H+ capturados são extremamente energéticos.

Nas cristas mitocondriais existem proteínas chamadas citocromos que capturam esses H+ e liberam sua energia gradativamente, armazenando-a.

À medida que a energia vai sendo liberada, vão sendo formados ATP, ligando fosfato no ADP. Assim, a energia é armazenada no ATP. O processo de união do fosfato com ADP é chamado fosforilação oxidativa.

Ao final, o H+ não possui mais energia a ser aproveitada, então combina-se com o oxigênio, aceptor final de hidrogênio, formando água e sendo eliminado.  O Saldo Energético é de 34 ATP.

Para finalizar seus estudos, assista à videoaula para ver o papel das Mitocôndrias nas células, e em seguida, resolva o simulado:

Simulado Mitocôndria e Energia Celular

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