Apa Dua Proses yang Menghasilkan ATP?

Alasan Anda makan adalah untuk akhirnya membuat molekul yang disebut ATP (adenosin trifosfat) sehingga sel-sel Anda memiliki sarana untuk menggerakkan diri mereka sendiri, dan karena itu Anda, bersama. Dan bukan kebetulan, alasan Anda bernafas adalah karena oksigen dibutuhkan untuk mendapatkan jumlah energi sel yang maksimal dari prekursor sel. glukosa molekul dalam makanan itu.

Proses yang digunakan sel manusia untuk menghasilkan ATP disebut respirasi seluler. Ini menghasilkan penciptaan 36 hingga 38 ATP per molekul glukosa. Ini terdiri dari serangkaian tahapan, dimulai di sitoplasma sel dan pindah ke mitokondria, "pembangkit listrik" sel eukariotik. Kedua proses penghasil ATP dapat dilihat sebagai glikolisis (bagian anaerobik) diikuti oleh respirasi aerobik (bagian yang membutuhkan oksigen).

Secara kimia, ATP adalah nukleotida. Nukleotida juga merupakan blok bangunan DNA. Semua nukleotida terdiri dari bagian gula lima karbon, basa nitrogen dan satu hingga tiga gugus fosfat. Basa dapat berupa adenin (A), sitosin (C), guanin (G), timin (T) atau urasil (U). Seperti yang dapat Anda lihat dari namanya, basa dalam ATP adalah adenin, dan mengandung tiga gugus fosfat.

Ketika ATP "dibangun", prekursor langsungnya adalah ADP (adenosin difosfat), yang berasal dari AMP (adenosin monofosfat). Satu-satunya perbedaan antara keduanya adalah gugus fosfat ketiga yang melekat pada "rantai" fosfat-fosfat di ADP. Enzim yang bertanggung jawab disebut ATP sintase.

Ketika ATP "dihabiskan" oleh sel, nama reaksi ATP menjadi ADP adalah hidrolisis, karena air digunakan untuk memutuskan ikatan antara dua gugus fosfat terminal. Persamaan sederhana untuk mereformasi ATP dari kerabat nukleotidanya adalah ADP + P_saya, atau bahkan AMP + 2 P_saya. dimana P_saya adalah anorganik (yaitu, tidak terikat pada molekul yang mengandung karbon) fosfat.

Respirasi sel hanya terjadi pada eukariota, yang merupakan jawaban alam bersel banyak, lebih besar dan lebih kompleks untuk prokariota bersel tunggal. Manusia termasuk di antara yang pertama, sementara bakteri mengisi yang terakhir. Proses ini terungkap dalam empat tahap: glikolisis, yang juga terjadi pada prokariota dan tidak membutuhkan oksigen; itu reaksi jembatan; dan dua set reaksi respirasi aerobik, Siklus Krebs dan rantai transpor elektron.

Untuk memulai glikolisis, molekul glukosa yang telah berdifusi ke dalam sel melintasi membran plasma memiliki fosfat yang terikat pada salah satu atom karbonnya. Hal ini kemudian disusun kembali menjadi molekul fruktosa, di mana titik gugus fosfat kedua melekat pada atom karbon yang berbeda. Molekul enam karbon terfosforilasi ganda yang dihasilkan dipecah menjadi dua molekul tiga karbon. Fase ini membutuhkan dua ATP.

Bagian kedua dari glikolisis berlanjut dengan molekul tiga karbon yang disusun ulang dalam serangkaian langkah menjadi: piruvat, sementara itu, dua fosfat ditambahkan dan kemudian keempatnya dihilangkan dan ditambahkan ke ADP untuk membentuk ATP. Fase ini menghasilkan empat ATP,membuat hasil bersih dari glikolisis dua ATP.

Reaksi jembatan di mitokondria membuat molekul piruvat siap beraksi dengan menghilangkan salah satu karbonnya dan dua oksigen untuk menghasilkan asetat, yang kemudian ditambahkan ke koenzim A membentuk asetil KoA.

Asetil KoA dua karbon ditambahkan ke molekul empat karbon, oksaloasetat, untuk menjalankan reaksi. Molekul enam karbon yang dihasilkan akhirnya direduksi menjadi oksaloasetat (karenanya disebut "siklus"; reaktan juga merupakan produk). Dalam prosesnya, dua ATP dan 10 molekul yang dikenal sebagai pembawa elektron (delapan NADH dan dua FADH₂) diproduksi.

Pada fase akhir respirasi sel, dan fase aerobik kedua, berbagai pembawa elektron berenergi tinggi digunakan. Elektron mereka dilepaskan oleh enzim yang tertanam di membran mitokondria, dan energi mereka adalah digunakan untuk memberi daya pada penambahan gugus fosfat ke ADP untuk membentuk ATP, suatu proses yang disebut oksidatif fosforilasi. Oksigen adalah akseptor elektron terakhir pada akhirnya.

Hasilnya adalah 32 hingga 34 ATP, artinya, menambahkan dua ATP masing-masing dari glikolisis dan siklus Krebs, respirasi sel menghasilkan 36 hingga 38 ATP per molekul glukosa.