Hoe werkt ATP?

Het kleine molecuul ATP, wat staat voor adenosinetrifosfaat, is de belangrijkste energiedrager voor alle levende wezens. Bij mensen is ATP een biochemische manier om energie op te slaan en te gebruiken voor elke afzonderlijke cel in het lichaam. ATP-energie is ook de primaire energiebron voor andere dieren en planten.

ATP bestaat uit de stikstofbase adenine, de vijf-koolstof suiker ribose en drie fosfaatgroepen: alfa, bèta en gamma. De bindingen tussen de bèta- en gammafosfaten zijn bijzonder energierijk. Wanneer deze bindingen breken, geven ze voldoende energie vrij om een ​​reeks cellulaire reacties en mechanismen te activeren.

Wanneer een cel energie nodig heeft, verbreekt het de bèta-gammafosfaatbinding om adenosinedifosfaat (ADP) en een vrij fosfaatmolecuul te creëren. Een cel slaat overtollige energie op door ADP en fosfaat te combineren om ATP te maken. Cellen krijgen energie in de vorm van ATP via een proces dat ademhaling wordt genoemd, een reeks chemische reacties die glucose met zes koolstofatomen oxideren om koolstofdioxide te vormen.

Er zijn twee soorten ademhaling: aerobe ademhaling en anaerobe ademhaling. Aërobe ademhaling vindt plaats met zuurstof en produceert grote hoeveelheden energie, terwijl anaërobe ademhaling geen zuurstof gebruikt en kleine hoeveelheden energie produceert.

Bij de oxidatie van glucose tijdens aerobe ademhaling komt energie vrij, die vervolgens wordt gebruikt om ATP te synthetiseren uit ADP en anorganisch fosfaat (Pi). Vetten en eiwitten kunnen ook worden gebruikt in plaats van glucose met zes koolstofatomen tijdens de ademhaling.

Aërobe ademhaling vindt plaats in de mitochondriën van een cel en vindt plaats in drie fasen: glycolyse, de Krebs-cyclus en het cytochroomsysteem.

Tijdens glycolyse, die plaatsvindt in het cytoplasma, breekt glucose met zes koolstofatomen af ​​in twee pyrodruivenzuureenheden met drie koolstofatomen. De waterstofatomen die worden verwijderd, komen samen met de waterstofdrager NAD om NADH. te maken₂. Dit resulteert in een netto winst van 2 ATP. Het pyrodruivenzuur komt de matrix van het mitochondrion binnen en gaat door oxidatie, waarbij een koolstofdioxide wordt verloren en een twee-koolstofmolecuul wordt gevormd dat acetyl CoA wordt genoemd. De weggenomen waterstofatomen werken samen met NAD om NADH. te maken₂.

De Krebs-cyclus, ook bekend als de citroenzuurcyclus, produceert hoogenergetische moleculen van NADH en flavine-adenine-dinucleotide (FADH₂), plus wat ATP. Wanneer acetyl CoA de Krebs-cyclus binnengaat, wordt het gecombineerd met een vierkoolstofzuur, oxaalazijnzuur genaamd, om het zeskoolstofzuur citroenzuur te maken. Enzymen veroorzaken een reeks chemische reacties, waarbij het citroenzuur wordt omgezet en hoogenergetische elektronen vrijkomen voor NAD. Bij een van de reacties komt voldoende energie vrij om een ​​ATP-molecuul te synthetiseren. Voor elk glucosemolecuul komen er twee pyrodruivenzuurmoleculen het systeem binnen, wat betekent dat er twee ATP-moleculen worden gevormd.

Het cytochroomsysteem, ook bekend als het waterstofdragersysteem of elektronenoverdrachtsketen, is het deel van het aerobe ademhalingsproces dat de meeste ATP produceert. De elektronentransportketen wordt gevormd door eiwitten op het binnenmembraan van de mitochondriën. NADH stuurt waterstofionen en elektronen de keten in. De elektronen geven energie aan de eiwitten in het membraan, die vervolgens worden gebruikt om waterstofionen over het membraan te pompen. Deze stroom van ionen synthetiseert ATP.

In totaal worden uit één glucosemolecuul 38 ATP-moleculen gemaakt.