एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी): परिभाषा, संरचना और कार्य

एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) एक कार्बनिक अणु है जो सभी जीवित कोशिकाओं में पाया जाता है। जीवों को चलने, प्रजनन करने और पोषण खोजने में सक्षम होना चाहिए।

ये गतिविधियाँ ऊर्जा लेती हैं और पर आधारित होती हैं रसायनिक प्रतिक्रिया कोशिकाओं के अंदर जो जीव बनाते हैं। इन सेलुलर प्रतिक्रियाओं के लिए ऊर्जा से आता है एटीपी अणु.

यह अधिकांश जीवित चीजों के लिए ईंधन का पसंदीदा स्रोत है और इसे अक्सर "मुद्रा की आणविक इकाई" के रूप में जाना जाता है।

एटीपी अणु के तीन भाग होते हैं:

1.  एडेनोसाइन मॉड्यूल चार नाइट्रोजन परमाणुओं और कार्बन यौगिक बैकबोन पर एक NH2 समूह से बना एक नाइट्रोजनयुक्त आधार है।
2.  राइबोज़ समूह अणु के केंद्र में एक पांच कार्बन चीनी है।
3.  फास्फेट समूह एडीनोसिन समूह से दूर अणु के दूर की ओर ऑक्सीजन परमाणुओं द्वारा पंक्तिबद्ध और जुड़े हुए हैं।

फॉस्फेट समूहों के बीच की कड़ी में ऊर्जा संग्रहित होती है। एंजाइमों एक या दो फॉस्फेट समूहों को अलग कर सकता है जो संग्रहीत ऊर्जा को मुक्त करता है और मांसपेशियों के संकुचन जैसी गतिविधियों को बढ़ावा देता है। जब एटीपी एक फॉस्फेट समूह खो देता है तो यह बन जाता है

कोशिकीय स्तर पर श्वसन प्रक्रिया के तीन चरण होते हैं।

पहले दो चरणों में, ग्लूकोज के अणु टूट जाते हैं और CO2 का उत्पादन होता है। इस बिंदु पर एटीपी अणुओं की एक छोटी संख्या को संश्लेषित किया जाता है। अधिकांश एटीपी श्वसन के तीसरे चरण के दौरान प्रोटीन कॉम्प्लेक्स के माध्यम से बनाया जाता है जिसे कहा जाता है एटीपी सिंथेज़.

उस चरण में अंतिम प्रतिक्रिया पानी का उत्पादन करने के लिए हाइड्रोजन के साथ ऑक्सीजन के आधे अणु को जोड़ती है। प्रत्येक चरण की विस्तृत प्रतिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:

एक छह-कार्बन ग्लूकोज अणु दो एटीपी अणुओं से दो फॉस्फेट समूह प्राप्त करता है, उन्हें एडीपी में बदल देता है। छह-कार्बन ग्लूकोज फॉस्फेट दो तीन-कार्बन चीनी अणुओं में टूट जाता है, प्रत्येक में एक फॉस्फेट समूह जुड़ा होता है।

कोएंजाइम एनएडी + की क्रिया के तहत, चीनी फॉस्फेट अणु तीन-कार्बन पाइरूवेट अणु बन जाते हैं। NAD+ अणु बन जाता है नाध, और एटीपी अणु एडीपी से संश्लेषित होते हैं।

क्रेब्स चक्र को भी कहा जाता है नीम्बू रस चक्र, और यह अधिक एटीपी अणु उत्पन्न करते हुए ग्लूकोज अणु के टूटने को पूरा करता है। प्रत्येक पाइरूवेट समूह के लिए, NAD+ का एक अणु NADH में ऑक्सीकृत हो जाता है, और कोएंजाइम ए कार्बन डाइऑक्साइड अणु को मुक्त करते हुए एक एसिटाइल समूह को क्रेब्स चक्र में पहुंचाता है।

साइट्रिक एसिड और उसके डेरिवेटिव के माध्यम से चक्र के प्रत्येक मोड़ के लिए, चक्र प्रत्येक पाइरूवेट इनपुट के लिए चार एनएडीएच अणु पैदा करता है। उसी समय, अणु FAD दो हाइड्रोजन और दो इलेक्ट्रॉनों को बनने के लिए लेता है FADH2, और दो और कार्बन डाइऑक्साइड अणु निकलते हैं।

अंत में, चक्र के एक मोड़ पर एक एकल एटीपी अणु उत्पन्न होता है।

चूंकि प्रत्येक ग्लूकोज अणु दो पाइरूवेट इनपुट समूहों का उत्पादन करता है, एक ग्लूकोज अणु को चयापचय करने के लिए क्रेब्स चक्र के दो मोड़ की आवश्यकता होती है। ये दो मोड़ आठ NADH अणु, दो FADH2 अणु और छह कार्बन डाइऑक्साइड अणु उत्पन्न करते हैं।

कोशिका श्वसन का अंतिम चरण है इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला या आदि। यह चरण एक प्रक्रिया में बड़ी संख्या में एटीपी अणुओं को संश्लेषित करने के लिए क्रेब्स चक्र द्वारा उत्पादित ऑक्सीजन और एंजाइमों का उपयोग करता है। ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण. NADH और FADH2 शुरू में श्रृंखला में इलेक्ट्रॉनों को दान करते हैं, और प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला एटीपी अणुओं को बनाने के लिए संभावित ऊर्जा का निर्माण करती है।

सबसे पहले, एनएडीएच अणु एनएडी + बन जाते हैं क्योंकि वे श्रृंखला के पहले प्रोटीन परिसर में इलेक्ट्रॉनों को दान करते हैं। FADH2 अणु श्रृंखला के दूसरे प्रोटीन परिसर में इलेक्ट्रॉनों और हाइड्रोजेन को दान करते हैं और FAD बन जाते हैं। NAD+ और FAD अणु इनपुट के रूप में क्रेब्स चक्र में वापस आ जाते हैं।

चूंकि इलेक्ट्रॉन श्रृंखला में कमी और ऑक्सीकरण की एक श्रृंखला में यात्रा करते हैं, या रेडोक्स प्रतिक्रियाओं, मुक्त ऊर्जा का उपयोग एक झिल्ली में प्रोटीन को पंप करने के लिए किया जाता है, या तो कोशिका झिल्ली के लिए प्रोकैर्योसाइटों या माइटोकॉन्ड्रिया में यूकैर्योसाइटों.

जब प्रोटॉन एटीपी सिंथेज़ नामक प्रोटीन कॉम्प्लेक्स के माध्यम से झिल्ली में वापस फैल जाते हैं, तो प्रोटॉन ऊर्जा का उपयोग एडीपी को एटीपी अणु बनाने के लिए अतिरिक्त फॉस्फेट समूह को जोड़ने के लिए किया जाता है।

के प्रत्येक चरण में ATP का निर्माण होता है कोशिकीय श्वसन, लेकिन पहले दो चरण तीसरे चरण के उपयोग के लिए पदार्थों को संश्लेषित करने पर केंद्रित हैं जहां एटीपी उत्पादन का बड़ा हिस्सा होता है।

ग्लाइकोलाइसिस पहले ग्लूकोज अणु के विभाजन के लिए एटीपी के दो अणुओं का उपयोग करता है लेकिन फिर एक के लिए चार एटीपी अणु बनाता है दो का शुद्ध लाभ. क्रेब्स चक्र का उत्पादन हुआ दो और एटीपी अणु उपयोग किए जाने वाले प्रत्येक ग्लूकोज अणु के लिए। अंत में, ETC उत्पादन करने के लिए पिछले चरणों से इलेक्ट्रॉन दाताओं का उपयोग करता है एटीपी. के 34 अणु.

इसलिए कोशिकीय श्वसन की रासायनिक अभिक्रियाएँ कुल का उत्पादन करती हैं 38 एटीपी अणु प्रत्येक ग्लूकोज अणु के लिए जो ग्लाइकोलाइसिस में प्रवेश करता है।

कुछ जीवों में, एटीपी के दो अणुओं का उपयोग एनएडीएच को कोशिका में ग्लाइकोलाइसिस प्रतिक्रिया से माइटोकॉन्ड्रिया में स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है। इन कोशिकाओं के लिए कुल एटीपी उत्पादन 36 एटीपी अणु है।

सामान्य तौर पर, कोशिकाओं को ऊर्जा के लिए एटीपी की आवश्यकता होती है, लेकिन ऐसे कई तरीके हैं जिनसे एटीपी अणु के फॉस्फेट बांड से संभावित ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। एटीपी की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं:

• इसे एक सेल में बनाया जा सकता है और दूसरे में इस्तेमाल किया जा सकता है।
• यह अलग होने और जटिल अणुओं के निर्माण में मदद कर सकता है।
• इसे अपने आकार को बदलने के लिए कार्बनिक अणुओं में जोड़ा जा सकता है। ये सभी विशेषताएं प्रभावित करती हैं कि एक कोशिका विभिन्न पदार्थों का उपयोग कैसे कर सकती है।

तीसरा फॉस्फेट समूह बंधन है सबसे ऊर्जावान, लेकिन प्रक्रिया के आधार पर, एक एंजाइम फॉस्फेट बांडों में से एक या दो को तोड़ सकता है। इसका मतलब है कि फॉस्फेट समूह अस्थायी रूप से एंजाइम अणुओं से जुड़ जाते हैं और या तो एडीपी या एएमपी का उत्पादन होता है। सेलुलर श्वसन के दौरान एडीपी और एएमपी अणुओं को बाद में एटीपी में बदल दिया जाता है।

एंजाइम अणु फॉस्फेट समूहों को अन्य कार्बनिक अणुओं में स्थानांतरित करें।

एटीपी पूरे जीवित ऊतकों में पाया जाता है, और यह ऊर्जा देने के लिए कोशिका झिल्ली को पार कर सकता है जहां जीवों को इसकी आवश्यकता होती है। एटीपी उपयोग के तीन उदाहरण हैं: संश्लेषण फॉस्फेट समूह वाले कार्बनिक अणुओं की, प्रतिक्रियाओं एटीपी और. द्वारा सुगम सक्रिय ट्रांसपोर्ट झिल्ली के पार अणुओं की। प्रत्येक मामले में, एटीपी प्रक्रिया को होने देने के लिए अपने एक या दो फॉस्फेट समूह जारी करता है।

उदाहरण के लिए, डीएनए और आरएनए अणु से बने होते हैं न्यूक्लियोटाइड जिसमें फॉस्फेट समूह हो सकते हैं। एंजाइम एटीपी से फॉस्फेट समूहों को अलग कर सकते हैं और आवश्यकतानुसार उन्हें न्यूक्लियोटाइड में जोड़ सकते हैं।

प्रोटीन से जुड़ी प्रक्रियाओं के लिए, अमीनो अम्ल या मांसपेशियों के संकुचन के लिए उपयोग किए जाने वाले रसायन, एटीपी एक फॉस्फेट समूह को एक कार्बनिक अणु से जोड़ सकते हैं। फॉस्फेट समूह भागों को हटा सकता है या अणु को जोड़ने में मदद कर सकता है और फिर इसे बदलने के बाद छोड़ सकता है। में मांसपेशियों की कोशिकाएंइस प्रकार की क्रिया पेशीय कोशिका के प्रत्येक संकुचन के लिए की जाती है।

सक्रिय परिवहन में, एटीपी कोशिका झिल्ली को पार कर सकता है और अपने साथ अन्य पदार्थ ला सकता है। यह फॉस्फेट समूहों को अणुओं से भी जोड़ सकता है उनका आकार बदलो और उन्हें कोशिका झिल्लियों से गुजरने दें। एटीपी के बिना, ये प्रक्रियाएं बंद हो जाएंगी, और कोशिकाएं अब काम नहीं कर पाएंगी।