3.22: Reações Acopladas

Processos celulares, como a construção e quebra de moléculas complexas, ocorrem por meio de reações químicas graduais. Algumas dessas reações químicas são espontâneas e liberam energia, enquanto outras requerem energia para prosseguir. As células geralmente acoplam a reação de liberação de energia com a reação de necessidade de energia para realizar funções celulares importantes.

A energia nas moléculas de trifosfato de adenosina ou ATP é facilmente acessível para trabalhar. O ATP alimenta a maioria das reações celulares que requerem energia. As células acoplam a hidrólise do ATP com reações endergônicas, permitindo que prossigam. Um exemplo de acoplamento de energia usando ATP envolve uma bomba de íons transmembrana que é extremamente importante para a função celular. Esta bomba de sódio-potássio (bomba de Na⁺/K⁺) expulsa o sódio da célula e o potássio para dentro da célula. Uma grande porcentagem do ATP de uma célula alimenta essa bomba, porque os processos celulares trazem considerável sódio para a célula e potássio para fora dela. A bomba trabalha constantemente para estabilizar as concentrações celulares de sódio e potássio.

Freqüentemente, durante as reações metabólicas celulares, como síntese e quebra de nutrientes, certas moléculas devem se alterar ligeiramente em sua conformação para se tornarem substratos para a próxima etapa da série de reações. Um exemplo é durante os primeiros passos da respiração celular, quando uma molécula de glicose de açúcar se decompõe na glicólise. Na primeira etapa, o ATP é necessário para fosforilar a glicose, criando um intermediário de alta energia, mas instável. Essa reação de fosforilação alimenta uma mudança conformacional que permite que a molécula de glicose fosforilada se converta na frutose do açúcar fosforilado. A frutose é um intermediário necessário para que a glicólise avance. Aqui, a reação exergônica da hidrólise do ATP se acopla à reação endergônica de converter glicose em um intermediário fosforilado na via. Mais uma vez, a energia liberada pela quebra de uma ligação fosfato dentro do ATP foi usada para fosforilizar outra molécula, criando um intermediário instável e alimentando uma importante mudança conformacional.

Este texto é adaptado de Openstax, Biology 2e, Seção 6.1: Energia e Metabolismo, seção 6.3: As Leis de Termodinâmica e 6.4 ATP: Trifosfato de Adenosina.