Se parafrasearmos a conhecida expressão "movimento é vida", fica claro que todas as manifestações da matéria viva - crescimento, reprodução, processos de síntese de nutrientes, respiração - são, na verdade, o movimento dos átomos e moléculas que compõem a célula. Esses processos são possíveis sem a participação da energia? Claro que não.
De onde os corpos vivos, desde organismos gigantes como a baleia azul ou a sequóia americana, até bactérias ultramicroscópicas, obtêm seus suprimentos?
A bioquímica encontrou a resposta para esta pergunta. O ácido trifosfórico adenosina é uma substância universal usada por todos os habitantes do nosso planeta. Neste artigo, consideraremos a estrutura e as funções do ATP em vários grupos de organismos vivos. Além disso, determinaremos quais organelas são responsáveis por sua síntese em células vegetais e animais.
Histórico de descobertas
No início do século XX, no laboratório da Harvard Medical School, vários cientistas, nomeadamente Subbaris, Loman e Friske, descobriram um composto de estrutura semelhante ao adenilonucleotídeo de ácido ribonucleico. No entanto, continha não um, mas até três resíduos de ácido fosfato ligados à ribose monossacarídica. Duas décadas depois, F. Lipman, estudando as funções do ATP, confirmou a suposição científica de que esse composto carrega energia. A partir desse momento, os bioquímicos tiveram a grande oportunidade de conhecer detalhadamente o complexo mecanismo de síntese dessa substância que ocorre na célula. Mais tarde, um composto chave foi descoberto: uma enzima - ATP sintase, que é responsável pela formação de moléculas de ácido nas mitocôndrias. Para determinar qual função o ATP desempenha, vamos descobrir quais processos que ocorrem em organismos vivos não podem ser realizados sem a participação dessa substância.
Formas de existência de energia em sistemas biológicos
Diversas reações que ocorrem em organismos vivos requerem diferentes tipos de energia que podem se transformar umas nas outras. Estes incluem processos mecânicos (movimento de bactérias e protozoários, contração de miofibrilas no tecido muscular), síntese bioquímica. Esta lista também inclui impulsos elétricos que estão por trás da excitação e inibição, reações térmicas que mantêm uma temperatura corporal constante em animais de sangue quente e humanos. O brilho luminescente do plâncton marinho, alguns insetos e peixes de águas profundas também é um tipo de energia produzida por corpos vivos.
Todos os fenômenos acima que ocorrem em sistemas biológicos são impossíveis sem moléculas de ATP, cujas funções são armazenarenergia na forma de ligações macroérgicas. Eles ocorrem entre o adenil nucleosídeo e os resíduos de ácido fosfato.
De onde vem a energia celular?
De acordo com as leis da termodinâmica, o aparecimento e o desaparecimento da energia ocorrem por determinados motivos. A quebra dos compostos orgânicos que compõem os alimentos: proteínas, carboidratos e principalmente lipídios leva à liberação de energia. Os processos primários de hidrólise ocorrem no trato digestivo, onde as macromoléculas de compostos orgânicos são expostas à ação de enzimas. Parte da energia recebida é dissipada na forma de calor ou é utilizada para manter a temperatura ideal do conteúdo interno da célula. A porção restante é acumulada na forma de mitocôndrias - as centrais elétricas da célula. Esta é a principal função da molécula de ATP - fornecer e repor as necessidades energéticas do corpo.
Qual é o papel das reações catabólicas
Uma unidade elementar de matéria viva - uma célula, só pode funcionar se a energia for constantemente atualizada em seu ciclo de vida. Para cumprir essa condição no metabolismo celular, existe uma direção chamada de dissimilação, catabolismo ou metabolismo energético. Em seu estágio livre de oxigênio, que é a forma mais simples de formar e armazenar energia, a partir de cada molécula de glicose, na ausência de oxigênio, são sintetizadas 2 moléculas de uma substância intensiva em energia que fornecem as principais funções do ATP na célula - fornecendo-lhe energia. A maioria das reações da etapa anóxica ocorre no citoplasma.
Dependendo da estrutura da célula, pode ocorrer de várias maneiras, por exemplo, na forma de glicólise, fermentação alcoólica ou láctica. No entanto, as características bioquímicas desses processos metabólicos não afetam a função do ATP na célula. É universal: para preservar as reservas de energia da célula.
Como a estrutura de uma molécula está relacionada com suas funções
Anteriormente, estabelecemos o fato de que o ácido adenosina trifosfórico contém três resíduos de fosfato conectados a uma base nitrato - adenina e um monossacarídeo - ribose. Como quase todas as reações no citoplasma da célula são realizadas em meio aquoso, as moléculas de ácido, sob a ação de enzimas hidrolíticas, quebram as ligações covalentes para formar primeiro o ácido adenosina difosfórico e depois o AMP. As reações inversas que levam à síntese do ácido adenosina trifosfórico ocorrem na presença da enzima fosfotransferase. Como o ATP desempenha a função de fonte universal de atividade vital celular, ele inclui duas ligações macroérgicas. Com uma ruptura sucessiva de cada um deles, 42 kJ são liberados. Este recurso é utilizado no metabolismo celular, em seus processos de crescimento e reprodução.
Valor da ATP sintase
Nas organelas de importância geral - as mitocôndrias, localizadas nas células vegetais e animais, existe um sistema enzimático - a cadeia respiratória. Contém a enzima ATP sintase. As moléculas biocatalisadoras, que têm a forma de um hexâmero constituído por glóbulos de proteína, estão imersas tanto na membrana quanto emestroma das mitocôndrias. Devido à atividade da enzima, a substância energética da célula é sintetizada a partir de ADP e resíduos de ácido fosfato inorgânico. As moléculas de ATP formadas cumprem a função de acumular a energia necessária para sua atividade vital. Uma característica distintiva do biocatalisador é que quando há uma concentração excessiva de compostos energéticos, ele se comporta como uma enzima hidrolítica, dividindo suas moléculas.
Características da síntese do ácido adenosina trifosfórico
As plantas têm uma característica metabólica séria que distingue radicalmente esses organismos dos animais. Está associado ao modo autotrófico de nutrição e à capacidade de processar a fotossíntese. A formação de moléculas contendo ligações macroérgicas ocorre em plantas em organelas celulares - cloroplastos. A enzima ATP sintase já conhecida por nós faz parte de seus tilacóides e estroma dos cloroplastos. As funções do ATP na célula são o armazenamento de energia em organismos autotróficos e heterotróficos, incluindo humanos.
Compostos com ligações macroérgicas são sintetizados em saprótrofos e heterótrofos em reações de fosforilação oxidativa que ocorrem nas cristas mitocondriais. Como você pode ver, no processo de evolução, vários grupos de organismos vivos formaram um mecanismo perfeito para a síntese de um composto como o ATP, cujas funções são fornecer energia à célula.
