ATP e cessione energetica per cessione di gruppo

I composti fosforilati presenti negli organismi possono essere suddivisi in due gruppi in virtù della loro energia libera standard di idrolisi. Avremo quindi i composti ad alta energia con ∆G^0’ di idrolisi più negativo di –25 kj/mole e i composti a bassa energia con valori meno negativi di –25 kj/mole.
L’ATP, con un valore di ∆G di idrolisi pari a –30kj/mole (ovvero 7,3 kcal/mole), risulta come appartenente ai composti ad alta energia. Il glucosio-6-fosfato, con energia libera standard di idrolisi di –13,8 kj/mole (ovvero 3,3 Kcal/mole), appartiene invece ai composti a bassa energia.

Il termine legame fosforico ad alta energia non deve trarre in inganno, in quanto non è direttamente il legame a contenere energia, ma l’energia rilasciata è dovuta dal fatto che, i prodotti della reazione hanno un contenuto energetico minore rispetto a quello dei reagenti.
In altri termini i composti fosforilati possono avere alto o basso potenziale di trasferimento del gruppo fosforico.

Nel caso del gruppo fosforico del fosfoenolpiruvato, il potenziale di trasferimento del gruppo stesso è molto elevato, maggiore di quello dell’ATP, il potenziale di trasferimento del gruppo fosfato del glucosio-6-fosfato e basso.
In alcune delle reazioni che coinvolgono l’ATP, vengono rimossi dalla molecola due gruppi fosforici terminali contemporaneamente (viene in altri termini rimosso il pirofosfato PP_i). Contemporaneamente l’adenilato (parte restante della molecola) viene legata ad un altro composto che risulta quindi attivato.

In una fase successiva, il composto attivato, viene trasferito ad un accettore idoneo e viene contemporaneamente rilasciato l’AMP.
Il PP_i viene idrolizzato dalla pirofosfatasi inorganica, che rompe entrambi i legami anidridici originando due fosfati con un ∆G pari a –33,4 kj/mole (somma della rottura di entrambi i legami):

L’AMP generato è poi riconvertito in ATP mediante l’azione, in una prima fase, dell’enzima adenilato chinasi che, in un ambiente in cui è presente Mg²⁺, catalizza la reazione reversibile:

L’ADP formato può essere poi fosforilato ad ATP.