Mecanismo de hidrólise do ATP

RKA7JV No vídeo anterior, nós falamos do ATP, e de como ele funciona como armazenamento de energia dos sistemas biológicos. Neste vídeo, eu quero falar com mais detalhes como funciona esse processo do ATP agindo como moeda de energia de uma célula. Falamos como o ATP é convertido em ADP mais um grupo fosfato, e que há liberação de energia, a energia livre. A energia livre está aqui. Mas quando tem início o processo de hidrólise, e esse ATP perde esse grupo fosfato, há uma queda na energia. Essa queda é em torno de 30,5 quilojoules por mol, ou seja, o seu ΔG é -30,5 kJ/mol. E se você assistiu ao vídeo sobre energia livre de Gibbs, isso nos diz que essa daqui é uma reação espontânea. Então, se o seu ΔG é menor do que zero, a reação é espontânea. No vídeo anterior, nós dissemos que isso acontece na presença de água. Ao ouvir isso pela primeira vez, você pode pensar: "ah, mas todo ATP que entra em contato com a água já é hidrolisado e resulta no ADP mais um grupo fosfato, e libera calor?" Não exatamente. E a chave para tudo isso está nesse pico de energia aqui, que é a energia de ativação para a reação. É preciso que haja uma elevação na energia para que o ATP comece a ser hidrolisado. Então, as enzimas entrarão em ação e vão começar a catalisar essa reação. Antes de superar a energia dessa curva aqui, não há hidrólise do ATP. Em contato com a água, então, a água aqui, o ATP vai precisar desse par livre de elétrons para realizar o chamado ataque nucleofílico no fósforo desse grupo fosfato. Se isso acontecer, ele cria essa ligação aqui, e os elétrons dessa ligação vão ficar girando ao redor desse oxigênio. Então, eles retornarão para esse oxigênio. Isso faz sentido! Mas, é preciso lembrar que esses oxigênios também têm carga negativa. E para conseguir realizar essa ligação, vai ser preciso superar as forças de repulsão entre essas cargas negativas. Então, vai ter que superar essa energia aqui. Para superar essa energia, surge a enzima ATPase. Lembre-se que enzimas são grandes complexos proteicos, e a gente deve pensar em uma escala 3D em que isso tudo vai acontecer aqui. A molécula de ATPase, vamos lembrar que ela está agindo, ela vai ter que, praticamente, circundar o ATP com cargas positivas. Digamos que aqui há um íon positivo que manterá esses elétrons como se ocupados com essa carga positiva, enquanto a água consegue quebrar essa ligação e superar essas cargas negativas. A gente tendo a enzima atuando aqui, há uma queda na energia de ativação e a reação acontece. Essa é a razão pela qual essa reação não ocorre assim, simplesmente quando o ATP entra em contato com a água. Porque sem as enzimas ATPase, há esse pico energético que é preciso ser superado antes que a reação aconteça, e, assim, haver a liberação de calor e do íon fosfato. Então, isso aqui ataca essa ligação e forma esse composto. Mas você pode me dizer que há um outro íon hidrogênio. Tem mesmo! Há esse outro íon, há esse outro hidrogênio aqui. Esse hidrogênio pode se ligar a uma outra molécula de água e formar um hidroxônio, e é o que acaba acontecendo, geralmente. Então, há aqui, a ligação, a formação desse composto, formação do hidroxônio, desse hidrogênio que será liberado aqui, formação do ADP e liberação de energia. Mais energia. Só que essa energia não é assim liberada sem motivo no sistema, a maioria das ATPases vão aumentar essa energia que seria liberada, e vão levar à reação de fosforilação do grupo hidroxila, ou podem mudar a conformação de moléculas, e, assim, realizar um trabalho de transferência de moléculas contra um gradiente de concentração, ou gradiente eletroquímico, ou qualquer outra atividade celular. Não é pura e simplesmente uma liberação de energia gratuita, mas, às vezes, simplesmente, há liberação de calor. Só que, geralmente, esse calor é usado em algum trabalho nas células. Eu espero que tenha ficado claro neste vídeo o papel da ATPase na hidrólise do ATP, removendo, então, o grupo fosfato, formando ADP com essa liberação de energia.