ATP (adenozin tiposfat)

Struktura ATP. Vir: Wikimedia Commons

Kaj je ATP (adenozin trifosfat)?

On ATP (adenozin tiposfat) To je organska molekula, ki nosi primarno energijo vseh življenjskih oblik (bakterije, kalupe, zelenjava, kvasovke, celice itd.). Ima temeljno vlogo pri metabolizmu, saj prevaža energijo, potrebno za učinkovito vzdrževanje vrste celičnih procesov.

Ta molekula je predstavljena z visokoenergetskimi vezmi, ki jih sestavljajo adeninski obroč, riboza in tri fosfatne skupine. Splošno je znan po izrazu "energetska valuta", saj se njegova tvorba in uporaba zgodi enostavno, kar omogoča "hitro plačilo" kemičnih reakcij, ki zahtevajo energijo.

Čeprav je molekula s prostim očesom majhna in preprosta, v svojih povezavah ohranja veliko energije. Skupine fosfatov imajo negativne obremenitve, ki so nenehno odbojni, zaradi česar je labilen in enostavno razbiti.

Ta molekula je odgovorna za zagotavljanje potrebne energije za večino procesov, ki se pojavijo znotraj celice, od sinteze beljakovin do lokomocije. Poleg tega omogoča promet molekul skozi membrane in deluje v celicah.

Struktura ATP

ATP, kot že ime pove, je nukleotid s tremi fosfati. Njegova posebna struktura, zlasti dve povezavi s pirofosfatom, naredi spojino, bogato z energijo. Sestavljen je iz naslednjih elementov:

- Baza dušika, adenin. Baze dušika so ciklične spojine, ki vsebujejo enega ali več dušika v svoji strukturi. Najdemo jih tudi kot komponente v nukleinskih kislinah, DNK in RNA.

- Na sredini molekule je riboza. Gre. Njegova kemična formula je c₅H₁₀Tudi₅. Carbon 1 riboze je pritrjen na adeninski obroč.

- Trije radikalni fosfati. Zadnja dva sta "visoke energijske povezave" in sta predstavljena v grafičnih strukturah s simbolom Virgulilla: ~. Fosfatna skupina je ena najpomembnejših v bioloških sistemih. Tri skupine se imenujejo Alfa, Beta in Gamma, od najbližje do najbolj oddaljenih.

Ta povezava je zelo labilna, zato se hitro, zlahka in spontano razdeli, ko si jo zaslužijo fiziološki pogoji organizma. To se zgodi, ker se negativne obremenitve treh fosfatnih skupin poskušajo oddaljiti.

Vam lahko služi: monosaharidi

Funkcije ATP

ATP ima nepogrešljivo vlogo pri presnovi energije praktično vseh živih organizmov. Zaradi tega se običajno imenuje energetska valuta, saj jo lahko v samo nekaj minutah porabimo in se neprestano napolnimo.

Na splošno ATP deluje kot signalna molekula v procesih, ki se pojavljajo znotraj celice; Potrebno je sintetizirati komponente DNK in RNA ter za sintezo drugih biomolekul, med drugim sodeluje v prometu skozi membrane.

Funkcije ATP so zelo široke. Zato bomo poimenovali tri posebne primere.

Dobava energije za transport natrija in kalija skozi membrano

ATP vnese energijo v sistem natrijevega potasijevega črpalke, celični aktivni transportni mehanizem, ki nenehno črpa natrijeve ione proti zunanji strani celice in kalijeve ione navznoter. 

Ocenjuje se, da se za ohranjanje aktivne črpalke uporablja tretjina ATP, ki je nastala v celici. 

Logično uporaba ATP ni omejena na transport natrija in kalija. Med drugim obstajajo tudi drugi ioni, kot je kalcij, magnezij, ki potrebujejo to energijsko valuto.

Udeležba v sintezi beljakovin

Molekule beljakovin tvorijo aminokisline, povezane s peptidnimi povezavami. Če jih želite oblikovati, je potrebna razpad štirih visokih energijskih povezav. Z drugimi besedami, veliko število molekul ATP je treba hidrolizirati za tvorbo proteina povprečne dolžine.

Sinteza beljakovin se pojavi v strukturah, imenovanih ribosomi. Te lahko razlagajo kodo, ki jo ima glasnik, in prevede v aminokislinsko zaporedje: ta postopek je odvisen od ATP.

V najbolj aktivnih celicah lahko sinteza beljakovin usmeri do 75% ATP, sintetiziranih v tem pomembnem delu.

Po drugi strani celica ne samo sintetizira beljakovin, potrebuje tudi lipide, holesterol in druge nepogrešljive snovi, zato je potrebna energija, ki jo vsebuje ATP vezi.

Oskrba z energijo za gibanje

Mehansko delo je ena najpomembnejših funkcij ATP. Na primer, da lahko naše telo izvede krčenje mišičnih vlaken, morate imeti velike količine energije.

Vam lahko služi: Timol Blue: Značilnosti, priprave in aplikacije

V mišici lahko kemično energijo pretvorimo v mehansko energijo, zahvaljujoč reorganizaciji beljakovin z zmogljivostjo kontrakcije, ki jo tvorijo. Dolžina teh struktur se skrajša, kar ustvarja napetost, ki se prenaša v generacijo gibanja.

Hidroliza ATP

Hidroliza ATP je reakcija, ki vključuje razpad molekule zaradi prisotnosti vode. Reakcija je predstavljena na naslednji način:

ATP + voda ⇋ ADP + P_Yo + energija. Kje, izraz P_Yo se nanaša na skupino anorganskih fosfatov, ADP pa adenozin difosfat. Upoštevajte, da je reakcija reverzibilna.

Hidroliza ATP je pojav, ki vključuje sproščanje ogromne količine energije.

Ruptura katere koli od pirofosfatnih povezav pomeni v sprostitev 7 kcal z mol -specifično 7,3 od ATP do ADP in 8.2 za proizvodnjo adenosinnofosfata (AMP) iz ATP.

To je enakovredno 12.000 kalorij na mol ATP.

Zakaj se zgodi to sproščanje energije?

Proizvodi hidrolize so veliko bolj stabilni kot ATP.

Treba je omeniti, da se na pirofosfatnih vezih pojavi samo hidroliza, da nastane ADP ali AMP vodi v proizvodnjo energije v pomembnih količinah.

Sproščanje energije iz teh reakcij se uporablja za izvajanje presnovnih reakcij znotraj celice, saj mnogi od teh procesov potrebujejo energijo za delovanje, tako v začetnih korakih razgradnje in v biosintezi spojin.

Pridobivanje ATP

ATP lahko dobimo na dva načina: oksidativno fosforilacijo in fosforilacijo v smislu substrata. Prvi zahteva kisik, drugi pa ga ne potrebuje. Približno 95% tvorjenega ATP se pojavi v mitohondrijih.

Oksidativna fosforilacija

Oksidativna fosforilacija vključuje proces oksidacije hranil v dveh fazah: pridobivanje zmanjšanih koencimov NADH in FADH₂ Izpeljani vitamini.

Zmanjšanje teh molekul zahteva uporabo vodikov iz hranil. Pri maščobah je proizvodnja koencimov izjemna, zahvaljujoč ogromni količini vodikov, ki jih imajo v svoji strukturi, v primerjavi s peptidi ali ogljikovimi hidrati.

Vam lahko služi: apolipoproteini: kaj so, funkcije, vrste

Čeprav obstaja več proizvodnih poti koencima, je najpomembnejša pot Krebsova cikel. Nato se reducirani koencimi koncentrirajo na dihalne verige, ki se nahajajo v mitohondrijih, ki prenašajo elektrone na kisik.

Veriga elektronskih transportnih verig tvori niz beljakovin, povezanih z membrano, ki črpalko protonov (H+) na zunaj (glej sliko). Ti protoni vstopijo in ponovno prečkajo membrano prek drugega proteina, sintaze ATP, ki je zadolžena za sintezo ATP.

Z drugimi besedami, zmanjšati moramo koencime, več ADP in kisika, ustvariti vodo in ATP.

Postopek pridobivanja ATP. Vir: Wikimedia Commons

Fosforilacija na ravni podlage

Fosforilacija v smislu substrata ni tako pomembna kot zgoraj opisan mehanizem, in ker ne potrebuje molekul kisika, je običajno povezana s fermentacijo.

Ta pot, čeprav zelo hitra, izvleče malo energije: če jo primerjamo s postopkom oksidacije, bi bilo približno petnajst manj.

V našem telesu se na ravni mišic pojavljajo fermentacijski procesi. To tkivo lahko deluje brez kisika, zato je možno, da se molekula glukoze razgradi na mlečno kislino (ko na primer izvajamo nekaj intenzivne športne aktivnosti).

V fermentacijah ima končni izdelek še vedno energetski potencial, ki ga je mogoče izvleči. V primeru fermentacije v mišici so ogljikovi v mlečni kislini na enaki ravni redukcije kot tisti pri začetni molekuli: glukoza.

Tako se proizvodnja energije pojavi zaradi nastajanja molekul, ki imajo visokoenergijske vezi, vključno z 1,3-bifosfogliratom in fosfonolpiruvatom.

Na primer pri glikolizi je hidroliza teh spojin povezana s proizvodnjo molekul ATP, tako da je izraz "v smislu substrata".

Cikel ATP

Cikel ATP. Vir: Wikimedia Commons

ATP ni nikoli shranjen. Je v neprekinjenem ciklu uporabe in sinteze. Na ta način je ustvarjeno ravnovesje med oblikovanim ATP in njegovim hidroliziranim izdelkom, ADP.

Reference

1. Guyton, a. C., & Hall, J. In. (2000). Učbenik človeške fiziologije.
2. Hall, j. In. (2017). Guyton in Hall Pogodba o medicinski fiziologiji. Elsevier Brazilija.
3. Lim, m. In. (2010). Bistvenega pomena v presnovi in ​​prehrani. Elsevier.
4. Pratt, c. W., & Kathleen, c. (2012). Biokemija. Uredništvo Moderni priročnik.
5. Voet, d., Voet, J. G., & Pratt, c. W. (2007). Osnove biokemije. Panamérican Medical uredništvo.