Compostos fosfatados ricos em energia

Abstract

Recebido em 26/9/97; aceito em 20/10/98 ENERGY-RICH PHOSPHATE COMPOUNDS. The chemical and biological properties of energyrich phosphate compounds, e.g. ATP and acetyl phosphate, were revised. The role of water in the formation of this class of energy-rich compounds in biological systems is also discussed. Keywords: energy-rich compounds; ATP; acetyl phosphate. REVISÃO INTRODUÇÃOOs organismos vivos precisam de energia para que possam desempenhar uma série de funções ligadas à vida, tais como o crescimento, movimento e reprodução. Organismos classificados como autótrofos obtêm a energia de que necessitam do sol, através do processo de fotossíntese [1][2][3] , sintetizando desta forma os seus nutrientes. Os nutrientes, verdadeiros estoques de energia sob a forma de ligações químicas, são empregados por organismos heterótrofos, que não podem realizar o processo de fotossíntese, a fim de poderem manter seus processos biológi-cos. Os alimentos são oxidados por um conjunto de catalisadores específicos e de alta eficiência, as enzimas, que utilizam a energia liberada durante o processo oxidativo para sintetizar compostos organofosfatados, que são empregados pelas células em seus diferentes processos 4 . É esta a classe de compostos, dos quais o trifosfato de adenosina (ATP) é de longe o mais importante, que as células aproveitam quando precisam de energia para executar, por exemplo, a síntese de proteínas, o transporte ativo, os movimentos e a transmissão de impulsos nervosos 5 . Os ésteres derivados do ácido fosfórico são extremamente importantes por exercer um papel fundamental nos processos ligados à vida. É impossível imaginar-se uma rota metabólica sem a participação desta categoria de compostos. Os materiais genéticos DNA e RNA, por exemplo, são fosfodiésteres. Similarmente, a maior parte das coenzimas apresentam em sua estrutura grupos fosfato e pirofosfato. De extrema importância bioquímica, o ATP, o fosfo-enolpiruvato, a fosfocreatina e os resíduos acil-fosfatados são fosfatos que constituem as moedas de troca de energia nos processos vitais (Figura 1).As energias liberadas nas reações de hidrólise das ligações P-O são normalmente de pequena magnitude. Por exemplo, nas reações de hidrólise de glicose-6-fosfato, monofosfato de adenosina (AMP) e glicerol-α-fosfato, ocorre uma diminuição nos valores das energias livres padrões de aproximadamente -9 a -14 kJ mol -1 6 (Tabela 1). Entretanto, as reações de hidró-lise nas ligações P-O ou P-N do ATP, difosfato de adenosina (ADP), acetil-fosfato, fosfocreatina e fosfo-enolpiruvato apresentam altas energias livres padrões de hidrólise, variando entre -30 e -62 kJ mol -1 5,6 . Por sua alta instabilidade termodinâ-mica, esta pequena classe de compostos recebe a denominação de "compostos ricos em energia" e diz-se que as suas ligações P-O ou P-N são "ligações fosfatadas de alta energia" 7 . Cabe-nos neste momento repetir a pergunta formulada anteriormente por Westheimer 8 : "por que a Natureza escolheu os fosfatos?" De acordo com o mesmo autor, os fosfatos representam a mai...

Tolerance response of tambaqui Colossoma macropomum (Cuvier) to water pH

“…A high energy charge (EC; 0.8–0.9) is associated with cellular stability, which is maintained by high ATP levels (Hochachka 1994), as shown by tambaqui after acid exposure (pH 4.0). When oxygen is distributed in an inadequate way, the aerobic ATP level shows a decline that may be compensated through two mechanisms: high energy phosphate hydrolysis and ATP generation through anaerobic glycolysis (Machado & Nome 1999). Working with energy levels, ionic balance and plasma cortisol levels of tilapia Oreochromis mossambicus (Peters) after acute acid exposure, Van Ginneken, Van Den Thillart, Addink and Erkelens (1995) described ATP values of 5.44 micromoles g −1 wt in tilapia white muscle after a 37‐day exposure to pH 7.6.…”

A química dos ésteres de fosfato

“…Compostos organofosforados, tais como o ATP e o AcP, desempenham um papel biológico muito importante em processos de transferência de energia. Assim, os mecanismos da reação de hidrólise de AcP e outros anidridos relacionados têm sido amplamente investigados 5 . A idéia recente de que estes compostos são formados espontaneamente no sítio ativo das enzimas responsáveis por sua síntese, em uma região hidrofóbica, tem modificado a maneira clássica de se descrever a sua formação 5,19 .…”

“…Assim, os mecanismos da reação de hidrólise de AcP e outros anidridos relacionados têm sido amplamente investigados 5 . A idéia recente de que estes compostos são formados espontaneamente no sítio ativo das enzimas responsáveis por sua síntese, em uma região hidrofóbica, tem modificado a maneira clássica de se descrever a sua formação 5,19 . De acordo com esta nova descrição, amparada no conceito de que a constante de equilíbrio depende do meio, a energia é necessária somente para provocar uma mudança conformacional que leva à entrada (ou saída) de água no sítio catalítico e à descomplexação do éster de fosfato formado no sítio ativo da enzima.…”

“…O corpo humano contém aproximadamente 1% em massa deste elemento e, embora esta quantidade de fósforo orgânico seja pequena, seu papel é essencial nos processos celulares. Os ésteres fosfóricos são os principais responsáveis pelo armazenamento e transmissão de informação genética (os fosfodiésteres DNA e RNA) 2 , participam na estrutura de várias coenzimas 3 e, anidridos fosfóricos e compostos orgânicos contendo ligações N-P servem como principal reserva de energia [trifosfato de adenosina (ATP), creatina fosfato, acetilfosfato (AcP), fosfoenolpiruvato e polifosfato inorgânico] 4,5 . Além da sua importância em processos biológicos, os ésteres fosfóricos encontram aplicações como plastificantes, reagentes na preparação de polímeros organofosforados, complexantes para a extração de cátions de metais pesados, inseticidas, pesticidas e compostos tóxicos utilizados em armas de guerra 6 .…”

A non‐enzymatic model based on an acyl transfer reaction for the formation of energy‐rich acetyl phosphate in organic solvents and in a biphasic system

“…Living beings need energy in order to perform a series of biochemical events, and some energy‐rich phosphate compounds, such as adenosine triphosphate (ATP) and acetyl phosphate (AcP), play a very important role in these processes 1–7. While mechanistic aspects of the hydrolysis of these phosphate compounds have been extensively studied,8–20 the literature registers relatively few enzymatic models responsible for the synthesis of energy‐rich phosphate compounds.…”