Artigo traduzido de: Creation 31(4):21-23, set-nov 2009. Título original: “ATP synthase”. Copyright Creation Ministries International Ltda, <www.creation.com>. Usado com permissão.

por Bryan Thomas

Tradução por Daniel Ruy Pereira

A vida depende de uma incrível enzima chamada ATP sintase, o menor motor giratório do mundo (1). Este pequeno complexo de proteínas produz um composto rico em energia, o ATP (adenosina trifosfato). Cada uma das 14 trilhões de células do corpo humano conduz esta reação cerca de um milhão de vezes por minuto. Mais da metade do peso corporal do ATP é feito e consumido no mesmo dia!

Todos os seres vivos precisam produzir ATP, muitas vezes chamada de “moeda energética da vida”. É uma molécula pequena, mas tem um grande trabalho: prover energia imediatamente disponível para a maquinaria celular. As maquinarias protéicas abastecidas por ATP energizam quase tudo o que está dentro de uma célula viva, incluindo a fabricação de DNA, RNA e proteínas, a limpeza do lixo, e o transporte de produtos químicos para dentro, para fora e no interior das células. Outras fontes de combustível não fornecem energia a estas maquinas protéicas celulares, do mesmo jeito que o diesel, a energia eólica ou a solar não fornecem energia a uma motor à gasolina.

O pensamento lógico a respeito do motor automobilístico leva-nos a pensar que somente uma pessoa inteligente (com mente e vontade) poderia criar uma máquina que converte energia de uma forma a outra com o propósito de mover um carro (2). A máquina demonstra ordem, proporções não-randômicas e uso inteligente de partes independentes, que são do tamanho, forma e força exatos para trabalhar juntas em um propósito absoluto. Essa inferência que fazemos, da máquina ao criador, é válida para as máquinas encontradas na “natureza” até o seu Criador (3). Todos sabem que uma pintura é feita por um pintor, porque a pintura mostra uma complexidade especificada, ou um padrão complexo e reconhecível, que não é próprio da pintura. Isto é, as moléculas da pintura não se organizam espontaneamente para formar um retrato da Mona Lisa, por exemplo (4).

Figura 1. Toda a maquinaria da ATP sintase com subunidades protéicas, feitas individualmente, estão nomeadas com letras gregas. Íons de H+ (prótons) fluem através de um túnel especial na ATP sintase, identificado na figura como “canal de prótons”. Isso induz o movimento mecânico, forçando o eixo e a base a girarem juntos, como uma turbina. Aproximadamente 100% do momento giratório é convertido em energia química na formação das moléculas de ATP! A cada 10 prótons, três ATPs são produzidos. Figura de . Acesso em 18 set 2009.
Figura 1. Toda a maquinaria da ATP sintase com subunidades protéicas, feitas individualmente, estão nomeadas com letras gregas. Íons de H+ (prótons) fluem através de um túnel especial na ATP sintase, identificado na figura como “canal de prótons”. Isso induz o movimento mecânico, forçando o eixo e a base a girarem juntos, como uma turbina. Aproximadamente 100% do momento giratório é convertido em energia química na formação das moléculas de ATP! A cada 10 prótons, três ATPs são produzidos. Figura de <http://www.atpsynthase.info/images/ATP_synthesis1.jpg&gt;. Acesso em 18 set 2009.

Podemos encontrar a ATP sintase na parte interna das membranas das células bacterianas, e no espaço intermembranoso das mitocôndrias e coloroplastos, que são organelas membranosas dentro das células animais e vegetais (figura 1).

A ATP sintase produz o ATP a partir de dois produtos químicos menores, o ADP e o fosfato. Essa enzima é tão pequena que é capaz de manipular essas pequenas moléculas, uma de cada vez. Ela precisa converter algumas outras formas de energia em novos ATPs. Energia esta que aparece na forma de um gradiente de íon de hidrogênio (H+), que é gerado por um sistema protéico inteiramente diferente da ATP sintase (5). Íons de hidrogênio passam através da ATP sintase como o vento por um moinho. Isso compreende uma corrente elétrica de carga positiva, diferente dos nossos motores elétricos, que usam uma corrente negativa de elétrons.

Um motor complexo como a ATP sintase precisa de figuras para podermos descrevê-lo. Cientistas usam técnicas engenhosas para descobrir as exatas localizações de cada um dos muitos milhares de átomos que constituem grandes moléculas como a ATP sintase (6).

Esse complexo protéico contém pelo menos 29 subunidades, produzidas separadamente, que encaixam-se em duas grandes porções: a cabeça (Figura 2) e a base (Figura 3) (7). A base é ancorada em uma membrana plana (Figura 1), como o botão em uma camisa (exceto que os botões são fixados em um único lugar, e a ATP sintase pode migrar para qualquer lugar no plano de sua membrana). A cabeça da ATP sintase forma um tubo (Figura 2). Compreende seis unidades, em três pares. Estes formam três conjuntos de estações de encaixe, cada qual com a capacidade de reter um ADP e um fosfato. A ATP sintase inclui um estator (parte estacionária), que curva-se sobre o exterior da estrutura a fim de ajudar a ancorar a cabeça à base (Figura 1).

Figura 2. Esquema de corte transversal da cabeça da ATP sintase, chamada “F1 -ATPase”. Ela tem seis unidades protéicas, e consiste em três sítios ativos, onde três moléculas de ATP são formadas a cada rotação completa do eixo. O final do eixo é visível, inclinando-se sobre o canto superior direito dentro da parede de F1. A maquinaria celular constrói a cabeça, que depois é agregada à base. Figura de <www.rcsb.org/pdb/explore/images.do?structureld=2F43>. Escaneada do artigo original.
Figura 2. Esquema de corte transversal da cabeça da ATP sintase, chamada “F1 -ATPase”. Ela tem seis unidades protéicas, e consiste em três sítios ativos, onde três moléculas de ATP são formadas a cada rotação completa do eixo. O final do eixo é visível, inclinando-se sobre o canto superior direito dentro da parede de F1. A maquinaria celular constrói a cabeça, que depois é agregada à base. Figura de <www.rcsb.org/pdb/explore/images.do?structureld=2F43>. Escaneada do artigo original.

Agora vejamos o modo eficiente e maravilhoso pelo qual esta maravilhosa micro-máquina funciona. Veja que, na figura 1, um eixo espiral, chamado “γ” está no meio da ATP sintase. Este eixo percorre o centro tanto da cabeça como da base, como uma caneta dentro do tubo de papelão de um rolo de papel higiênico.

Aqui está a “mágica”: quando um fluxo de minúsculos íons de hidrogênio (prótons) flui através da base e para fora da ATP sintase, passando através da membrana, eles forçam o eixo e a base a girar (8). O forte eixo central pressiona as paredes internas das seis proteínas da cabeça, que tornam-se ligeiramente deformadas e reformadas alternadamente (9). Cada uma das trilhões de células do seu corpo tem milhares destas máquinas girando a mais de 9.000 rpm (10).

O eixo giratório causa movimentos de compressão da cabeça a fim de alinhar um ADP a um fosfato, formando ATP… aos montes. Muitas outras máquinas protéicas da célula usam ATP,  quebrando-o em ADP e fosfato de novo. Isso é então, novamente reciclado em ATP pela ATP sintase. Lubert Stryer, autor de Bioquímica diz: “a enzima parece operar com uma eficiência próxima de 100%…” (11).

Este motor tem um incrível design de alta tecnologia a um tamanho nanoscópico.

Cientistas evolucionistas sugerem que a porção da cabeça da ATP sintase evoluiu de uma classe de proteínas usadas para desenrolar o DNA durante a sua replicação (12).

Contudo, como a ATP sintase poderia “evoluir” de algo que precisa de ATP, sintetizado por ela, para funcionar? Essa sugestão bizarra pretende dizer no que precisamos acreditar para entender nossas origens. Os evolucionistas são muitas vezes guiados por um tendência que eles não admitem: o naturalismo metodológico.  Essa é a suposição de que os processos que explicam a operação dos fenômenos são tudo o que podemos usar para descrever a origem destes fenômenos. Essa filosofia exclui Deus, por decreto (não por ciência ou razão) (13).

Figura 3. Diagrama de visão lateral da base da ATP sintase, chamada porção F0. É feita de vinte subunidades protéicas helicoidais, dispostas em círculo, formando a parede de um tubo. Este tubo fornece um túnel através da membrana (não mostrada na figura), na qual esta enzima está ancorada. Figura de . Escaneada do artigo original.
Figura 3. Diagrama de visão lateral da base da ATP sintase, chamada porção F0. É feita de vinte subunidades protéicas helicoidais, dispostas em círculo, formando a parede de um tubo. Este tubo fornece um túnel através da membrana (não mostrada na figura), na qual esta enzima está ancorada. Figura de <www.rcsb.org/pdb/explore/images.do?structureld=2CYD>. Escaneada do artigo original.

Cientistas criacionistas, olhando para o mesmo “fenômeno” da ATP sintase também têm uma tendência: a origem sobrenatural é possível em um universo teísta. A grande pergunta é: que tendência está correta? Eu afirmo que uma tendência criacionista é claramente verdadeira, porque faz sentido de acordo com os princípios da causalidade, bem como da Palavra revelada do Próprio Criador.

Nós  devemos também  considerar que a ATP sintase é produzida por processos que (todos eles) precisam de ATP – tais como o desenrolamento da dupla hélice de DNA pela helicase, o que permite a transcrição e tradução da informação codificada nas proteínas que fabricam a ATP sintase. E fabricar mais de cem enzimas/máquinas necessárias para alcançar esse objetivo necessita de ATP! A produção das membranas nas quais a ATP sintase está situada é um processo que precisa de ATP, mas sem as membranas isso não funcionaria. Este é realmente um círculo vicioso para os evolucionistas explicarem.

E quanto às características Daquele que projetou as maravilhosas habilidades do nano-motor da ATP sintase? Tenha em mente que, quanto menor uma máquina for, mais engenhosos serão os esforços necessários para construí-la.

A ATP sintase fala da sabedoria, inteligência, capacidade ou racionalidade do seu criador, alguns dos exatos atributos de Deus como revelado na Bíblia! Quando investigamos a obra de Suas mãos, somos compelidos a obedecer Seu mandamento de fazer o que for necessário para “dominar a terra” (Gênesis 1:28), e temos ainda mais razão para louvá-Lo e alegrarmo-nos Nele, por Sua providência e genialidade.

Referências e notas

(1) Para mais detalhes, veja Sarfati, J., Design in living organisms (motors: ATP synthase), Journal of Creation 12(1):3-5, 1998; <www.creation.com/motor>.

(2) Usando o princípio da causa e efeito: uma coisa que tem princípio tem uma causa suficiente.

(3) Em filosofia, este é o argumento teleológico para Deus.

(4) Como você pode dizer que algo é projetado? Isso não é um tanto subjetivo? Acesse o Research Network, (www.arn.org/How can you tell if something is designd.htm>.

(5) A energia necessária para criar o gradiente de íons de hidrogênio vem da fotossíntese ou fermentação de açucares.

(6) Isso inclui a Transferência de Energia por Ressonância de Fluorescência (FRET), a Microscopia Eletrônica, a Microscopia de Tunelamento, e especialmente a Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (algo como Espectroscopia de Ressonância Magnético-Nuclear) e a Cristalografia de Raio-X. Imagens de proteínas geradas por essas técnicas estão disponíveis em vários lugares na Internet, incluíndo o Protein Data Bank.

(7) Stock, D., Leslie, ª, Walker, J., Molecular architeture of the rotary motor in ATP synthase, Science 286(5445):1700-1705, 1999.

(8) Seelert, H., et al., Proton-powered turbine of a plant motor, Nature 405(6875):418-419, 2000.

(9) DNAtube: Scientific video site, <www.dnatube.com/video/1197/ATP-Synthase-Part-I>.

(10) ATP Synthase, <www.mrc-mbu.cam.ac.uk/research/atp-synthase>.

(11) Stryer, L., Biochemistry, 18.4.3, The world’s smallest molecular motor: rotational catalysis, online: <www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=stryer.section.2528#2539>.

(12) Evolution of the F1-ATPase, <www.life.uiuc.edu/crofts/bioph354/Evol_F1.html>. Aqui, o Professor Antony Crofts, da Universidade de Illinois, conclui, de sua comparação da região da cabeça da ATP sintase a uma enzima helicase hexamérica, que “… a estrutura terciária homóloga [refere-se à forma da enzima] sugere fortemente que estes dois tipos evoluíram de um ancestral comum…”. Mas é apenas uma “forte sugestão” quando as origens sobrenaturais são eliminadas por definição! E embora Crofts lance luz sobre as similaridades entre esses sistemas enzimáticos, as diferenças são insuperáveis pela hipótese da origem naturalista.

(13) Veja Wieland, C., The rules of the game, Creation 11(1):47-50, 1988; <creation.com/rules>.

N.T. A referência (9) é uma animação que mostra o funcionamento da ATP sintase. É excelente, e ajuda a ver e entender na hora. Achei no Youtube e posto aqui abaixo.

atpsynthase.info/images/ATP_synthesis1.jpg