ATP (typosforan adenozyny)

Struktura ATP. Źródło: Wikimedia Commons

Co to jest ATP (triffosfan adenozyny)?

On ATP (typosforan adenozyny) Jest to cząsteczka organiczna, która przenosi energię pierwotną wszystkich form życia (bakterie, formy, warzywa, drożdże, komórki itp.). Odgrywa fundamentalną rolę w metabolizmie, ponieważ transportuje energię niezbędną do skutecznego utrzymania szeregu procesów komórkowych.

Ta cząsteczka jest prezentowana z ogniwami o wysokiej energii utworzonej przez pierścień adeninowy, rybozę i trzy grupy fosforanowe. Jest powszechnie znany z terminu „waluta energetyczna”, ponieważ jego tworzenie i zużycie występuje łatwo, pozwalając na „szybkie zapłacenie” reakcji chemicznych wymagających energii.

Chociaż cząsteczka z nagim okiem jest niewielka i prosta, utrzymuje znaczną ilość energii w swoich linkach. Grupy fosforany mają obciążenia ujemne, które są ciągle odpychającą, co czyni go labilizującym i łatwym do rozbicia.

Ta cząsteczka jest odpowiedzialna za dostarczenie niezbędnej energii dla większości procesów występujących w komórce, od syntezy białek po lokomocję. Ponadto pozwala na ruch cząsteczek przez membrany i działa w oznakowaniu komórek.

Struktura ATP

ATP, jak sama nazwa wskazuje, jest nukleotydem z trzema fosforanami. Jego szczególna struktura, w szczególności dwa połączenia pirofosforanu, sprawiają, że jest to związek bogaty w energię. Składa się z następujących elementów:

- Baza azotu, adenina. Podstawy azotu są związkami cyklicznymi, które zawierają jeden lub więcej azotu w ich strukturze. Znajdujemy je również jako składniki w kwasach nukleinowych, DNA i RNA.

- Na środku cząsteczki jest ryboza. Jest to cukier typu pentose, ponieważ ma pięć atomów węgla. Jego formuła chemiczna to c₅H₁₀ALBO₅. Węgiel 1 rybozy jest przymocowany do pierścienia adenine.

- Trzy radykalne fosforany. Ostatnie dwa to „linki o wysokiej energii” i są reprezentowane w strukturach graficznych z symbolem Virgulilla: ~. Grupa fosforanowa jest jednym z najważniejszych w systemach biologicznych. Trzy grupy nazywane są alfa, beta i gamma, z najbliższych najdalszych.

Ten link jest bardzo labilny, więc jest dzielony szybko, łatwo i spontanicznie, gdy warunki fizjologiczne organizmu to zasługują. Dzieje się tak, ponieważ ujemne obciążenia trzech grup fosforanowych próbują odejść od siebie.

Może ci służyć: monosacharydy

Funkcje ATP

ATP odgrywa niezbędną rolę w metabolizmie energii praktycznie wszystkich żywych organizmów. Z tego powodu zwykle nazywa się to walutą energetyczną, ponieważ można ją wydać i uzupełniać w sposób ciągły w ciągu zaledwie kilku minut.

Ogólnie rzecz biorąc, ATP działa jako cząsteczka sygnalizacyjna w procesach występujących wewnątrz komórki; Konieczne jest zsyntetyzację składników DNA i RNA oraz dla syntezy innych biomolekułów, uczestniczy między innymi w ruchu przez błony.

Funkcje ATP są bardzo szerokie. Dlatego nazwiemy trzy konkretne przykłady.

Zaopatrzenie w energię do transportu sodu i potasu przez membranę

ATP wprowadza energię do układu pompy sodu-potasowego, komórkowego aktywnego mechanizmu transportu, który stale pompuje jony sodu na zewnątrz komórki, a jony potasu do wewnątrz. 

Szacuje się, że jedna trzecia ATP utworzona w komórce służy do utrzymania aktywności pompy. 

Logicznie stosowanie ATP nie jest ograniczone do transportu sodu i potasu. Istnieją inne jony, takie jak wapń, magnez, które potrzebują tej waluty energetycznej do wejścia.

Udział w syntezie białek

Cząsteczki białka powstają przez aminokwasy, połączone ze sobą łącze peptydowe. Aby je utworzyć, wymagane jest pęknięcie czterech linków o wysokiej energii. Innymi słowy, znaczna liczba cząsteczek ATP musi być hydrolizowana w celu tworzenia białka średniej długości.

Synteza białek występuje w strukturach zwanych rybosomami. Są one w stanie zinterpretować kod, jaki posłużył i przełożyć go na sekwencję aminokwasową: ten proces zależy od ATP.

W najbardziej aktywnych komórkach synteza białek może skierować do 75% ATP zsyntetyzowanych w tej ważnej pracy.

Z drugiej strony komórka nie tylko syntetyzuje białka, również potrzebuje lipidów, cholesterolu i innych niezbędnych substancji, a w tym celu wymaga energii zawartej w wiązaniach ATP.

Zaopatrzenie energii do lokomocji

Praca mechaniczna jest jedną z najważniejszych funkcji ATP. Na przykład, aby nasze ciało mogło wykonać skurcz włókien mięśniowych, musisz mieć duże ilości energii.

Może ci służyć: Timol Blue: Charakterystyka, przygotowanie i zastosowania

W mięśniu energia chemiczna można przekształcić w energię mechaniczną dzięki reorganizacji białek o pojemności skurczu, które ją tworzą. Długość tych struktur jest skrócona, co powoduje napięcie, które przekłada się na wytwarzanie ruchu.

Hydroliza ATP

Hydroliza ATP jest reakcją obejmującą rozbicie cząsteczki z powodu obecności wody. Reakcja jest reprezentowana w następujący sposób:

ATP + Woda ⇋ ADP + P_Siema + energia. Gdzie termin p_Siema odnosi się do nieorganicznej grupy fosforanowej, a ADP jest difosforan adenozyny. Zauważ, że reakcja jest odwracalna.

Hydroliza ATP jest zjawiskiem, które obejmuje uwalnianie ogromnej ilości energii.

Zerwanie dowolnego z pirofosforanu przekłada się na uwalnianie 7 kcal przez mol -w stosunku do ATP do ADP i 8,2 w celu produkcji adenosinonofosforanu (AMP) z ATP.

Jest to równoważne 12.000 kalorii na mol ATP.

Dlaczego ten uwalnianie energii następuje?

Produkty hydrolizy są znacznie bardziej stabilne niż ATP.

Należy wspomnieć, że tylko hydroliza występująca na wiązaniach pirofosforanu, aby powstać w tworzeniu ADP lub AMP, prowadzi do generowania energii w ważnych ilościach.

Uwalnianie energii z tych reakcji służy do przeprowadzania reakcji metabolicznych wewnątrz komórki, ponieważ wiele z tych procesów potrzebuje energii do funkcjonowania, zarówno w początkowych etapach dróg degradacji, jak i w biosyntezy związków.

Uzyskanie ATP

ATP można uzyskać na dwa sposoby: fosforylacja i fosforylacja oksydacyjna w kategoriach substratu. Pierwszy wymaga tlenu, a drugi nie potrzebuje go. Około 95% utworzonego ATP występuje w mitochondriach.

Fosforylacja oksydacyjna

Fosforylacja oksydacyjna obejmuje proces utleniania składników odżywczych w dwóch fazach: uzyskanie zmniejszonych koenzymów NADH i FADH₂ Pochodzące witaminy.

Zmniejszenie tych cząsteczek wymaga stosowania hydrogenów z składników odżywczych. W tłuszczach produkcja koenzymów jest niezwykła dzięki ogromnej ilości hydrogenów, które mają w swojej strukturze, w porównaniu z peptydami lub węglowodanami.

Może ci służyć: apolipoproteiny: co to jest, funkcje, typy

Chociaż istnieje kilka dróg produkcyjnych koenzymów, najważniejszą drogą jest cykl Krebsa. Następnie zmniejszone koenzymy są skoncentrowane na łańcuchach oddechowych znajdujących się w mitochondriach, które przenosi elektrony do tlenu.

Łańcuch przenośnika elektronów jest tworzony przez serię białek sprzężonych z membraną, które pompują protony (H+) na zewnątrz (patrz zdjęcie). Protony te wchodzą i ponownie przekraczają błonę przez inne białko, Syntasa ATP, odpowiedzialny za syntezę ATP.

Innymi słowy, musimy zmniejszyć koenzymy, więcej ADP i tlenu, wytwarzać wodę i ATP.

Proces uzyskiwania ATP. Źródło: Wikimedia Commons

Fosforylacja na poziomie podłoża

Fosforylacja w kategoriach substratu nie jest tak ważna jak mechanizm opisany powyżej i ponieważ nie wymaga cząsteczek tlenu, zwykle wiąże się to z fermentacją.

Ta trasa, choć bardzo szybka, wydobywa niewielką energię: jeśli porównamy ją z procesem utleniania, byłoby to około piętnastu mniejszych.

W naszym ciele procesy fermentacyjne występują na poziomie mięśni. Ta tkanka może działać bez tlenu, więc możliwe jest, że cząsteczka glukozy jest degradowana do kwasu mlekowego (na przykład, gdy wykonujemy intensywną aktywność sportową).

W fermentacji produkt końcowy nadal ma potencjał energetyczny, który można wyodrębnić. W przypadku fermentacji w mięśnia.

Zatem wytwarzanie energii występuje z powodu tworzenia cząsteczek, które mają wiązania o wysokiej energii, w tym 1,3-bifosfoglirat i fosfoenolpirogan.

Na przykład w glikolizy hydroliza tych związków jest powiązana z wytwarzaniem cząsteczek ATP, więc termin „pod względem substratu”.

Cykl ATP

Cykl ATP. Źródło: Wikimedia Commons

ATP nigdy nie jest przechowywany. Jest w ciągłym cyklu użytkowania i syntezy. W ten sposób powstaje równowaga między utworzonym ATP a jego hydrolizowanym produktem, ADP.

Bibliografia

1. Guyton, a. C., & Hall, j. I. (2000). Podręcznik ludzkiej fizjologii.
2. Hall, J. I. (2017). Guyton i Hall Treaty of Medical Fizjology. Elsevier Brazylia.
3. Lim, m. I. (2010). Niezbędne rzeczy w metabolizmie i odżywianiu. Elsevier.
4. Pratt, c. W., & Kathleen, c. (2012). Biochemia. Redakcja nowoczesna instrukcja.
5. Voet, d., Voet, J. G., & Pratt, C. W. (2007). Podstawy biochemii. Panamérican Medical Editorial.