Adenosiintrifosfaati tähistav väike molekul ATP on kõigi elusolendite peamine energiakandja. Inimestel on ATP biokeemiline viis energia salvestamiseks ja kasutamiseks iga üksiku keharaku jaoks. ATP energia on ka teiste loomade ja taimede esmane energiaallikas.
ATP molekuli struktuur
ATP koosneb lämmastikuga alusest adeniinist, viiesüsinikulisest suhkruriboosist ja kolmest fosfaatrühmast: alfa, beeta ja gamma. Beeta- ja gammafosfaatide vahelised sidemed on eriti kõrge energiaga. Kui need sidemed purunevad, vabastavad nad piisavalt energiat, et käivitada mitmesugused rakulised reaktsioonid ja mehhanismid.
ATP muutmine energiaks
Alati, kui rakk vajab energiat, purustab ta beeta-gammafosfaadisideme, et luua adenosiindifosfaat (ADP) ja vaba fosfaatmolekul. Rakk salvestab liigset energiat, ühendades ATP-ks ADP ja fosfaadi. Rakud saavad ATP kujul energiat protsessi kaudu, mida nimetatakse hingamiseks - keemiliste reaktsioonide rida, mis oksüdeerib kuue süsinikuga glükoosi süsinikdioksiidiks.
Kuidas hingamine töötab
On kahte tüüpi hingamist: aeroobne ja anaeroobne hingamine. Aeroobne hingamine toimub hapnikuga ja toodab suures koguses energiat, samas kui anaeroobne hingamine ei kasuta hapnikku ja toodab väikestes kogustes energiat.
Glükoosi oksüdeerumine aeroobse hingamise ajal vabastab energiat, mida seejärel kasutatakse ATP sünteesimiseks ADP-st ja anorgaanilisest fosfaadist (Pi). Hingamisel võib kuue süsinikglükoosi asemel kasutada ka rasvu ja valke.
Aeroobne hingamine toimub raku mitokondrites ja toimub kolmes etapis: glükolüüs, Krebsi tsükkel ja tsütokroomne süsteem.
ATP glükolüüsi ajal
Tsütoplasmas toimuva glükolüüsi käigus laguneb kuue süsinikuga glükoos kaheks kolme süsinikuga püroviinhappe ühikuks. Eemaldatud vesinikud liituvad vesinikukandja NAD-ga, saades NADH2. Selle tulemuseks on 2 ATP puhasvõit. Püroviinhape siseneb mitokondri maatriksisse ja läbib oksüdatsiooni, kaotades süsinikdioksiidi ja luues kahe süsiniku molekuli, mida nimetatakse atsetüül CoA-ks. Ära võetud vesinikud liituvad NAD-ga NADH-i saamiseks2.
ATP Krebsi tsükli ajal
Krebsi tsükkel, tuntud ka kui sidrunhappetsükkel, toodab NADH ja flaviinadeniindininukleotiidi (FADH) suure energiaga molekule2), lisaks veel ATP. Kui atsetüül-CoA siseneb Krebsi tsüklisse, ühendatakse see nelja süsinikhappega, mida nimetatakse oksaloäädikhappeks, saades sidrunhappeks nimetatud kuue süsinikuhappega. Ensüümid põhjustavad rea keemilisi reaktsioone, muundades sidrunhapet ja vabastades suure energiaga elektronid NAD-ks. Ühes reaktsioonis eraldub ATP molekuli sünteesimiseks piisavalt energiat. Iga glükoosimolekuli kohta siseneb süsteemi kaks püroviinhappe molekuli, mis tähendab, et moodustub kaks ATP molekuli.
ATP tsütokroomse süsteemi ajal
Tsütokroomsüsteem, tuntud ka kui vesiniku kandesüsteem või elektronide ülekandeahel, on see osa aeroobse hingamise protsessist, mis toodab kõige rohkem ATP-d. Elektrooni transpordiahel moodustub mitokondrite sisemembraanil olevatest valkudest. NADH saadab ahelasse vesinikioonid ja elektronid. Elektronid annavad membraani valkudele energiat, mida seejärel kasutatakse vesinikuioonide pumpamiseks üle membraani. See ioonide voog sünteesib ATP-d.
Kokku luuakse ühest glükoosimolekulist 38 ATP molekuli.
