როგორ მუშაობს ATP?

მცირე მოლეკულა ATP, რომელიც წარმოადგენს ადენოზინტრიფოსფატს, არის ყველა ენერგიის მთავარი ენერგიის გადამზიდავი. ადამიანებში, ATP არის ბიოქიმიური გზა სხეულის თითოეული უჯრედის ენერგიის შენახვისა და გამოყენებისათვის. ATP ენერგია ასევე პირველადი ენერგიის წყაროა სხვა ცხოველებისა და მცენარეებისთვის.

ATP შედგება აზოტოვანი ფუძის ადენინი, ხუთ ნახშირბადოვანი შაქრის რიბოზა და სამი ფოსფატური ჯგუფი: ალფა, ბეტა და გამა. ბეტა და გამა ფოსფატებს შორის კავშირები განსაკუთრებით მაღალი ენერგიაა. როდესაც ეს ობლიგაციები იშლება, ისინი ათავისუფლებენ საკმარის ენერგიას უჯრედული რეაგირებისა და მექანიზმების სპექტრი

ყოველთვის, როდესაც უჯრედს ენერგია სჭირდება, ის არღვევს ბეტა-გამა ფოსფატურ კავშირს და ქმნის ადენოზინის დიფოსფატს (ADP) და თავისუფალ ფოსფატის მოლეკულას. უჯრედი ინახავს ზედმეტ ენერგიას ADP და ფოსფატის შერწყმით ATP– ის წარმოებისთვის. უჯრედები იღებენ ენერგიას ATP სახით, პროცესის საშუალებით, რომელსაც სუნთქვა ეწოდება, რიგი ქიმიური რეაქციები ჟანგავს ექვს ნახშირბადის გლუკოზას და ქმნის ნახშირორჟანგს.

სუნთქვის ორი ტიპი არსებობს: აერობული სუნთქვა და ანაერობული სუნთქვა. აერობული სუნთქვა ხდება ჟანგბადთან და წარმოქმნის დიდი რაოდენობით ენერგიას, ხოლო ანაერობული სუნთქვა არ იყენებს ჟანგბადს და წარმოქმნის მცირე რაოდენობით ენერგიას.

გლუკოზის დაჟანგვა აერობული სუნთქვის დროს გამოყოფს ენერგიას, რომელიც შემდეგ გამოიყენება ADP– დან და არაორგანული ფოსფატისგან (Pi) ATP– ის სინთეზისთვის. სუნთქვის დროს შეიძლება გამოყენებულ იქნას ცხიმები და ცილები ექვსი ნახშირბადის გლუკოზის ნაცვლად.

აერობული სუნთქვა ხდება უჯრედის მიტოქონდრიებში და ხდება სამი ეტაპის განმავლობაში: გლიკოლიზი, კრებსის ციკლი და ციტოქრომული სისტემა.

გლიკოლიზის დროს, რაც ხდება ციტოპლაზმაში, ექვსი ნახშირბადის გლუკოზა იშლება ორ სამ ნახშირბადის პიროვიუმის მჟავის ერთეულში. ამოღებული წყალბადები უერთდება წყალბადის გადამზიდავს NAD- ს და ქმნის NADH₂. ამის შედეგია 2 ATP წმინდა მოგება. პირუხის მჟავა შედის მიტოქონდრიონის მატრიქსში და გადის დაჟანგვის გზით, კარგავს ნახშირორჟანგს და ქმნის ორ ნახშირბადის მოლეკულას, რომელსაც აცეტილ CoA ეწოდება. გატანილი წყალბადები უერთდება NAD– ს და NADH– ს ქმნის₂.

კრებსის ციკლი, ასევე ცნობილი როგორც ციტრუსის მჟავას ციკლი, წარმოქმნის NADH და ფლავვინ ადენინის დინუკლეოტიდის მაღალენერგეტიკულ მოლეკულებს (FADH)₂), პლუს ზოგიერთი ATP. როდესაც აცეტილ CoA შედის კრებსის ციკლში, იგი აერთიანებს ოთხ ნახშირბადოვან მჟავას, რომელსაც ეწოდება ოქსალოაციტური მჟავა და ქმნის ექვს ნახშირბადის მჟავას, სახელწოდებით ლიმონმჟავას. ფერმენტები იწვევს რიგ ქიმიურ რეაქციებს, გარდაქმნიან ლიმონმჟავას და ათავისუფლებენ მაღალენერგეტიკულ ელექტრონებს NAD– ში. ერთ-ერთ რეაქციაში გამოიყოფა საკმარისი ენერგია ATP მოლეკულის სინთეზისთვის. თითოეული გლუკოზის მოლეკულისთვის სისტემაში ორი პიროვინის მჟავას მოლეკულა შემოდის, ანუ ორი ATP მოლეკულა წარმოიქმნება.

ციტოქრომის სისტემა, ასევე ცნობილი როგორც წყალბადის გადამზიდავი სისტემა ან ელექტრონების გადაცემის ჯაჭვი, არის აერობული სუნთქვის პროცესის ნაწილი, რომელიც წარმოქმნის ყველაზე მეტ ATP- ს. ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვი წარმოიქმნება ცილებისგან მიტოქონდრიის შიდა გარსზე. NADH აგზავნის წყალბადის იონებს და ელექტრონებს ჯაჭვში. ელექტრონები ენერგიას აძლევენ მემბრანის ცილებს, რომლებიც შემდეგ წყალბადის იონების გარსის გადასატანად გამოიყენება. იონების ეს ნაკადის სინთეზირებულია ATP.

მთლიანობაში, ერთი გლუკოზის მოლეკულისგან 38 ATP მოლეკულა იქმნება.