Det lille molekyle ATP, som står for adenosintrifosfat, er den vigtigste energibærer for alle levende ting. Hos mennesker er ATP en biokemisk måde at gemme og bruge energi til hver eneste celle i kroppen. ATP-energi er også den primære energikilde for andre dyr og planter.
ATP Molecule Structure
ATP består af den nitrogenholdige base-adenin, sukkerribosen med fem carbonatomer og tre fosfatgrupper: alfa, beta og gamma. Bindingerne mellem beta- og gamma-fosfater har særlig høj energi. Når disse bindinger går i stykker, frigiver de nok energi til at udløse en række cellulære reaktioner og mekanismer.
Sådan omdannes ATP til energi
Når en celle har brug for energi, bryder den beta-gamma-phosphatbinding for at skabe adenosindiphosphat (ADP) og et frit phosphatmolekyle. En celle lagrer overskydende energi ved at kombinere ADP og fosfat for at fremstille ATP. Celler får energi i form af ATP gennem en proces kaldet respiration, en række kemiske reaktioner, der oxiderer seks-kulstofglukose til dannelse af kuldioxid.
Sådan fungerer åndedræt
Der er to typer respiration: aerob respiration og anaerob respiration. Aerob respiration finder sted med ilt og producerer store mængder energi, mens anaerob respiration ikke bruger ilt og producerer små mængder energi.
Oxidationen af glukose under aerob respiration frigiver energi, som derefter bruges til at syntetisere ATP fra ADP og uorganisk fosfat (Pi). Fedt og proteiner kan også anvendes i stedet for seks-kulstofglukose under respiration.
Aerob åndedræt finder sted i mitokondrier i en celle og forekommer over tre faser: glykolyse, Krebs-cyklussen og cytokrom-systemet.
ATP under glykolyse
Under glykolyse, som sker i cytoplasmaet, nedbrydes seks kulstofglukose i to tre-kulstof pyruvsyre-enheder. Hydrogenerne, der fjernes, forbinder med hydrogenbæreren NAD for at fremstille NADH2. Dette resulterer i en nettogevinst på 2 ATP. Pyruvinsyren kommer ind i mitokondrionens matrix og gennemgår oxidation, mister en kuldioxid og skaber et to-carbonmolekyle kaldet acetyl CoA. Hydrogenerne, der er taget væk, slutter sig til NAD for at fremstille NADH2.
ATP under Krebs-cyklussen
Krebs-cyklussen, også kendt som citronsyrecyklus, producerer højenergimolekyler af NADH og flavin-adenin-dinukleotid (FADH2) plus nogle ATP. Når acetyl CoA går ind i Krebs-cyklussen, kombineres det med en fire-kulsyre kaldet oxaloeddikesyre for at fremstille seks-kulsyre kaldet citronsyre. Enzymer forårsager en række kemiske reaktioner, der omdanner citronsyre og frigiver højenergielektroner til NAD. I en af reaktionerne frigives nok energi til at syntetisere et ATP-molekyle. For hvert glukosemolekyle er der to pyruvinsyremolekyler, der kommer ind i systemet, hvilket betyder, at der dannes to ATP-molekyler.
ATP under cytokrom system
Cytokromsystemet, også kendt som brintbærersystemet eller elektronoverførselskæden, er den del af den aerobe respirationsproces, der producerer mest ATP. Elektrontransportkæden er dannet af proteiner på mitokondriens indre membran. NADH sender hydrogenioner og elektroner ind i kæden. Elektronerne giver energi til proteinerne i membranen, som derefter bruges til at pumpe brintioner over membranen. Denne strøm af ioner syntetiserer ATP.
I alt oprettes 38 ATP-molekyler ud fra et glukosemolekyle.