Adenozin-trifoszfát (ATP): Definíció, felépítés és funkció

ATP (adenozin-trifoszfát) egy szerves molekula, amely az élő sejtekben található meg. A szervezeteknek képesnek kell lenniük mozogni, szaporodni és táplálékot találni.

Ezek a tevékenységek energiát igényelnek, és ezeken alapulnak kémiai reakciók a szervezetet alkotó sejtekben. Ezeknek a sejtreakcióknak az energiája a ATP molekula.

Ez a legtöbb élőlény számára előnyben részesített tüzelőanyag-forrás, és gyakran "pénznem molekuláris egységének" nevezik.

A Az ATP molekulának három része van:

1. A adenozin modul egy nitrogénatom, amely négy nitrogénatomból és egy szénvegyület gerincén lévő NH2 csoportból áll.
2. A ribóz csoport egy öt szénatomos cukor a molekula közepén.
3. A foszfát csoportokat oxigénatomok sorakoztatják fel és kapcsolják össze a molekula túlsó oldalán, távol az adenozin csoporttól.

Az energiát a foszfátcsoportok közötti kapcsolatokban tárolják. Enzimek leválaszthat egy vagy két foszfátcsoportot, felszabadítva a tárolt energiát és táplálva az olyan tevékenységeket, mint az izmok összehúzódása. Amikor az ATP elveszíti az egyik foszfátcsoportot, az válik

A légzési folyamat sejtszinten három fázisból áll.

Az első két fázisban a glükózmolekulák lebomlanak és CO2 keletkezik. Ezen a ponton kis számú ATP-molekula szintetizálódik. Az ATP nagy része a légzés harmadik fázisában jön létre egy úgynevezett fehérjekomplexum révén ATP-szintáz.

Ebben a fázisban a végső reakció öt oxigénmolekulát hidrogénnel kombinálva víz keletkezik. Az egyes fázisok részletes reakciói a következők:

A hat szénatomos glükózmolekula két foszfátcsoportot kap két ATP-molekulától, és ezáltal ADP-vé alakul. A hat szénatomos glükóz-foszfátot két három szénatomos cukormolekulára bontják, mindegyikhez foszfátcsoport kapcsolódik.

A NAD + koenzim hatására a cukorfoszfát-molekulák három szénatomos piruvát-molekulává válnak. A NAD + molekula válik NADH, és az ATP molekulákat szintetizálják az ADP-ből.

A Krebs ciklus más néven citromsav ciklus, és befejezi a glükózmolekula lebontását, miközben több ATP-molekula keletkezik. Minden piruvátcsoport esetében a NAD + egy molekulája oxidálódik NADH-vá, és a koenzim Az A egy acetilcsoportot juttat a Krebs-ciklusba, miközben szén-dioxid-molekula szabadul fel.

A citromsavon és származékain keresztüli ciklus minden egyes fordulata esetén a ciklus négy NADH-molekulát állít elő minden piruvát bemenetre. Ugyanakkor a FAD molekula két hidrogént és két elektront vesz fel FADH2, és további két szén-dioxid-molekula szabadul fel.

Végül egyetlen ATP molekula termelődik a ciklus egy fordulójánként.

Mivel minden glükózmolekula két piruvát bemeneti csoportot termel, a Krebs-ciklus két fordulatára van szükség egy glükózmolekula metabolizálásához. Ez a két fordulat nyolc NADH molekulát, két FADH2 és hat szén-dioxid molekulát eredményez.

A sejtlégzés utolsó fázisa a elektronszállító lánc vagy STB. Ez a fázis oxigént és a Krebs-ciklus által termelt enzimeket használ fel nagyszámú ATP-molekula szintetizálására az úgynevezett folyamatban oxidatív foszforilezés. A NADH és a FADH2 elektronokat adományoz a láncnak kezdetben, és a reakciók sora potenciális energiát épít fel ATP-molekulák létrehozására.

Először is, a NADH molekulák NAD + -gá válnak, amikor elektronokat adományoznak a lánc első fehérjekomplexumának. A FADH2 molekulák elektronokat és hidrogéneket adományoznak a lánc második fehérjekomplexumának, és FAD-vá válnak. A NAD + és FAD molekulák bemenetként visszakerülnek a Krebs-ciklusba.

Miközben az elektronok a láncban redukció és oxidáció sorozatában haladnak, vagy redox reakciókat, a felszabadult energiát arra használják, hogy a fehérjéket átmossák egy membránon, akár a sejt membránjánál prokarióták vagy a mitokondriumokban eukarióták.

Amikor a protonok a diffundálódnak a membránon keresztül egy ATP-szintáz nevű fehérjekomplexumon keresztül, a protonenergiát egy további foszfátcsoport hozzákapcsolására használják az ADP-hez, amely ATP-molekulákat hoz létre.

Az ATP-t minden szakaszban előállítják sejtlégzés, de az első két szakasz az anyagok szintetizálására összpontosít a harmadik szakasz felhasználására, ahol az ATP-termelés nagy része zajlik.

A glikolízis először két ATP-molekulát használ fel egy glükózmolekula felosztásához, majd négy ATP-molekulát hoz létre egy kettő nettó nyeresége. A Krebs-ciklus előállt még két ATP molekula minden felhasznált glükózmolekulára. Végül az ETC a gyártáshoz az előző szakaszokból származó elektrondonorokat használja 34 ATP-molekula.

A sejtlégzés kémiai reakciói tehát összesen 38 ATP-molekula minden egyes glükózmolekulára, amely belép a glikolízisbe.

Egyes organizmusokban két ATP-molekulát használnak a NADH átvitelére a sejt glikolízis reakciójából a mitokondriumba. Ezen sejtek teljes ATP-termelése 36 ATP-molekula.

Általában a sejteknek szükségük van ATP-re az energiához, de az ATP-molekula foszfátkötéseiből származó potenciális energiát többféleképpen használják fel. Az ATP legfontosabb jellemzői a következők:

• Az egyik cellában létrehozható, a másikban pedig felhasználható.
• Segíthet szétválni és összetett molekulákat felépíteni.
• Hozzáadható szerves molekulákhoz, hogy megváltoztassák alakjukat. Mindezek a tulajdonságok befolyásolják, hogy egy sejt hogyan használhat különböző anyagokat.

A harmadik foszfátcsoport-kötés a legenergikusabb, de az eljárástól függően egy enzim megszakíthatja a foszfátkötések egyikét vagy kettőjét. Ez azt jelenti, hogy a foszfátcsoportok ideiglenesen kapcsolódnak az enzimmolekulákhoz, és vagy ADP, vagy AMP termelődik. Az ADP és az AMP molekulákat később visszaváltják ATP-vé a sejtlégzés során.

A enzimmolekulák vigye át a foszfátcsoportokat más szerves molekulákba.

Az ATP az élő szövetekben található meg, és keresztezheti a sejtmembránokat, hogy energiát juttasson oda, ahol a szervezeteknek szüksége van rá. Az ATP használatának három példája a szintézis szerves molekulák, amelyek foszfátcsoportokat tartalmaznak, reakciók megkönnyíti az ATP és aktiv szállitás a membránok közötti molekula. Minden esetben az ATP egy vagy két foszfátcsoportját szabadítja fel, hogy lehetővé tegye a folyamat lefolyását.

Például, DNS és RNS molekulák alkotják nukleotidok amelyek foszfátcsoportokat tartalmazhatnak. Az enzimek leválaszthatják a foszfátcsoportokat az ATP-ről és szükség szerint hozzáadhatják a nukleotidokhoz.

A fehérjéket tartalmazó folyamatok esetében aminosavak vagy izomösszehúzódáshoz használt vegyi anyagok, az ATP foszfátcsoportot tud kötni egy szerves molekulához. A foszfátcsoport eltávolíthatja a részeket, vagy hozzájárulhat a molekula hozzáadásához, majd megváltoztatása után felszabadíthatja. Ban ben izomsejtek, ezt a fajta műveletet hajtják végre az izomsejt minden egyes összehúzódása esetén.

Aktív szállítás során az ATP keresztezheti a sejtmembránokat, és más anyagokat is magával hozhat. A molekulákhoz foszfátcsoportokat is kapcsolhat alakjuk megváltoztatása és engedjük átjutni a sejtmembránokon. ATP nélkül ezek a folyamatok leállnának, és a sejtek már nem lennének képesek működni.