Adenozin trifosfat (ATP): definicija, struktura i funkcija

ATP (adenozin trifosfat) je organska molekula koja se nalazi u živim stanicama. Organizmi moraju biti sposobni za kretanje, razmnožavanje i pronalaženje hrane.

Te aktivnosti uzimaju energiju i temelje se na kemijske reakcije unutar stanica koje čine organizam. Energija za ove stanične reakcije dolazi iz ATP molekula.

Preferirani je izvor goriva za većinu živih bića i često se naziva "molekularnom jedinicom valute".

The Molekula ATP ima tri dijela:

1. The adenozin modul je dušična baza koja se sastoji od četiri atoma dušika i NH2 skupine na okosnici ugljikovih spojeva.
2. The riboza skupina je šećer s pet ugljika u središtu molekule.
3. The fosfat Skupine su poredane i povezane atomima kisika na drugoj strani molekule, daleko od adenozinske skupine.

Energija se pohranjuje u vezama između fosfatnih skupina. Enzimi mogu odvojiti jednu ili dvije fosfatne skupine oslobađajući uskladištenu energiju i podstičući aktivnosti poput kontrakcije mišića. Kad ATP izgubi jednu fosfatnu skupinu to postaje

Proces disanja na staničnoj razini ima tri faze.

U prve dvije faze molekule glukoze se razgrađuju i stvara se CO2. U ovom se trenutku sintetizira mali broj molekula ATP. Većina ATP nastaje tijekom treće faze disanja putem proteinskog kompleksa tzv ATP sintaza.

Konačna reakcija u toj fazi kombinira pola molekule kisika s vodikom dajući vodu. Detaljne reakcije svake faze su kako slijedi:

Molekula glukoze sa šest ugljika prima dvije fosfatne skupine iz dvije molekule ATP pretvarajući ih u ADP. Glukozni fosfat sa šest ugljika razgrađuje se na dvije molekule šećera s tri ugljika, svaka s vezanom fosfatnom skupinom.

Pod djelovanjem koenzima NAD +, molekule šećernog fosfata postaju molekule piruvata od tri ugljika. Molekula NAD + postaje NADH, a molekule ATP sintetiziraju se iz ADP.

The Krebsov ciklus naziva se i ciklus limunske kiseline, i dovršava razgradnju molekule glukoze dok generira više molekula ATP. Za svaku piruvatnu skupinu, jedna molekula NAD + postaje oksidirana u NADH, a koenzima A isporučuje acetilnu skupinu u Krebsov ciklus dok oslobađa molekulu ugljičnog dioksida.

Za svaki zaokret ciklusa kroz limunsku kiselinu i njezine derivate, ciklus proizvodi četiri molekule NADH za svaki ulaz piruvata. Istodobno, molekula FAD preuzima dva vodika i dva elektrona da bi postala FADH2, i oslobađaju se još dvije molekule ugljičnog dioksida.

Konačno, jedna molekula ATP stvara se po jednom okretaju ciklusa.

Budući da svaka molekula glukoze stvara dvije ulazne skupine piruvata, potrebna su dva zavoja Krebsova ciklusa da bi se metabolizirala jedna molekula glukoze. Ta dva okreta daju osam molekula NADH, dvije molekule FADH2 i šest molekula ugljičnog dioksida.

Završna faza staničnog disanja je lanac za transport elektrona ili I slično. Ova faza koristi kisik i enzime proizvedene Krebsovim ciklusom za sintezu velikog broja molekula ATP u procesu tzv. oksidativna fosforilacija. NADH i FADH2 doniraju elektrone lancu u početku, a niz reakcija gradi potencijalnu energiju za stvaranje molekula ATP.

Prvo, molekule NADH postaju NAD + dok doniraju elektrone prvom proteinskom kompleksu lanca. Molekule FADH2 doniraju elektrone i vodike drugom proteinskom kompleksu lanca i postaju FAD. Molekule NAD + i FAD vraćaju se u Krebsov ciklus kao ulazni podaci.

Dok elektroni putuju niz lanac u nizu redukcije i oksidacije, ili redoks U reakcijama se oslobođena energija koristi za pumpanje proteina kroz membranu, bilo staničnu membranu prokarioti ili u mitohondrijima za eukarioti.

Kada se protoni difundiraju natrag kroz membranu kroz proteinski kompleks nazvan ATP sintaza, protonska energija koristi se za vezanje dodatne fosfatne skupine na ADP stvarajući ATP molekule.

ATP se proizvodi u svakoj fazi stanično disanje, ali prva dva stupnja usredotočena su na sintetiziranje tvari za upotrebu u trećem stupnju u kojem se odvija glavnina proizvodnje ATP-a.

Glikoliza prvo koristi dvije molekule ATP za cijepanje molekule glukoze, ali zatim stvara četiri ATP molekule za neto dobitak od dva. Krebsov ciklus je proizveo još dvije ATP molekule za svaku upotrijebljenu molekulu glukoze. Konačno, ETC za proizvodnju koristi donore elektrona iz prethodnih faza 34 molekule ATP.

Kemijske reakcije staničnog disanja stoga proizvode ukupno 38 molekula ATP za svaku molekulu glukoze koja ulazi u glikolizu.

U nekim se organizmima dvije molekule ATP koriste za prijenos NADH iz reakcije glikolize u stanici u mitohondrije. Ukupna proizvodnja ATP-a za ove stanice iznosi 36 molekula ATP-a.

Općenito, stanicama je ATP potreban za energiju, ali postoji nekoliko načina na koje se koristi potencijalna energija iz fosfatnih veza molekule ATP. Najvažnije značajke ATP-a su:

• Može se stvoriti u jednoj ćeliji, a koristiti u drugoj.
• Može vam pomoći u rastavljanju i izgradnji složenih molekula.
• Može se dodati organskim molekulama kako bi promijenili svoj oblik. Sve ove značajke utječu na to kako stanica može koristiti različite tvari.

Treća veza fosfatne skupine je najenergičniji, ali ovisno o procesu, enzim može prekinuti jednu ili dvije fosfatne veze. To znači da se fosfatne skupine privremeno vežu za enzimske molekule i proizvodi se ili ADP ili AMP. Molekule ADP i AMP se kasnije mijenjaju u ATP tijekom staničnog disanja.

The molekule enzima prenose fosfatne skupine u druge organske molekule.

ATP se nalazi u živim tkivima i može prelaziti stanične membrane da bi isporučio energiju tamo gdje je organizmima potrebna. Tri su primjera upotrebe ATP-a sinteza organskih molekula koje sadrže fosfatne skupine, reakcije potpomognuti ATP-om i aktivni transport molekula preko membrana. U svakom slučaju, ATP oslobađa jednu ili dvije svoje fosfatne skupine kako bi se omogućio proces.

Na primjer, DNA i RNA molekule se sastoje od nukleotidi koji mogu sadržavati fosfatne skupine. Enzimi mogu odvojiti fosfatne skupine od ATP-a i dodati ih nukleotidima po potrebi.

Za procese koji uključuju proteine, aminokiseline ili kemikalije koje se koriste za kontrakciju mišića, ATP može spojiti fosfatnu skupinu na organsku molekulu. Fosfatna skupina može ukloniti dijelove ili pomoći u dodavanju molekule, a zatim je otpustiti nakon što je promijeni. U mišićne stanice, ova vrsta djelovanja provodi se za svaku kontrakciju mišićne stanice.

U aktivnom transportu ATP može prelaziti stanične membrane i sa sobom donijeti druge tvari. Također može vezati fosfatne skupine na molekule promijeniti njihov oblik i omogućiti im prolazak kroz stanične membrane. Bez ATP-a ti bi se procesi zaustavili, a stanice više ne bi mogle funkcionirati.