Trifosforan adenozyny (ATP): definicja, struktura i funkcja

ATP (trójfosforan adenozyny) to organiczna cząsteczka występująca w żywych komórkach. Organizmy muszą być w stanie poruszać się, rozmnażać i znajdować pożywienie.

Te działania czerpią energię i opierają się na reakcje chemiczne wewnątrz komórek tworzących organizm. Energia dla tych reakcji komórkowych pochodzi z Cząsteczka ATP.

Jest preferowanym źródłem paliwa dla większości żywych istot i jest często określany jako „molekularna jednostka waluty”.

Cząsteczka ATP ma trzy części three:

1.  adenozyna moduł jest zasadą azotową składającą się z czterech atomów azotu i grupy NH2 na szkielecie związku węgla.
2.  ryboza grupa jest pięciowęglowym cukrem w centrum cząsteczki.
3.  fosforan grupy są ustawione i połączone przez atomy tlenu po drugiej stronie cząsteczki, z dala od grupy adenozyny.

Energia jest magazynowana w połączeniach między grupami fosforanowymi. Enzymy może odłączyć jedną lub dwie grupy fosforanowe, uwalniając zmagazynowaną energię i napędzając czynności, takie jak skurcze mięśni. Kiedy ATP traci jedną grupę fosforanową, staje się

Proces oddychania na poziomie komórkowym ma trzy fazy.

W pierwszych dwóch fazach cząsteczki glukozy ulegają rozkładowi i powstaje CO2. W tym momencie syntetyzowana jest niewielka liczba cząsteczek ATP. Większość ATP powstaje podczas trzeciej fazy oddychania przez kompleks białkowy zwany Syntaza ATP.

Końcowa reakcja w tej fazie łączy pół cząsteczki tlenu z wodorem w celu wytworzenia wody. Szczegółowe reakcje każdej fazy są następujące:

Sześciowęglowa cząsteczka glukozy otrzymuje dwie grupy fosforanowe z dwóch cząsteczek ATP, zamieniając je w ADP. Sześciowęglowy fosforan glukozy dzieli się na dwie trójwęglowe cząsteczki cukru, z których każda ma przyłączoną grupę fosforanową.

Pod wpływem koenzymu NAD+ cząsteczki fosforanu cukru stają się trójwęglowymi cząsteczkami pirogronianu. Cząsteczka NAD+ staje się NADH, a cząsteczki ATP są syntetyzowane z ADP.

cykl Krebsa jest również nazywany cykl kwasu cytrynowego, i kończy rozpad cząsteczki glukozy, generując więcej cząsteczek ATP. Dla każdej grupy pirogronianowej jedna cząsteczka NAD+ zostaje utleniona do NADH, a koenzym A dostarcza grupę acetylową do cyklu Krebsa, jednocześnie uwalniając cząsteczkę dwutlenku węgla.

Na każdy obrót cyklu przez kwas cytrynowy i jego pochodne, cykl wytwarza cztery cząsteczki NADH na każdy wkład pirogronianu. W tym samym czasie cząsteczka FAD przyjmuje dwa wodory i dwa elektrony, aby stać się FADH2, i uwalniane są jeszcze dwie cząsteczki dwutlenku węgla.

W końcu na jeden obrót cyklu wytwarzana jest pojedyncza cząsteczka ATP.

Ponieważ każda cząsteczka glukozy wytwarza dwie grupy wejściowe pirogronianu, do metabolizowania jednej cząsteczki glukozy potrzebne są dwa obroty cyklu Krebsa. Te dwa obroty wytwarzają osiem cząsteczek NADH, dwie cząsteczki FADH2 i sześć cząsteczek dwutlenku węgla.

Ostatnią fazą oddychania komórkowego jest łańcuch transportu elektronów lub ITP. Ta faza wykorzystuje tlen i enzymy wytwarzane w cyklu Krebsa do syntezy dużej liczby cząsteczek ATP w procesie zwanym fosforylacja oksydacyjna. NADH i FADH2 początkowo oddają elektrony do łańcucha, a seria reakcji buduje energię potencjalną do tworzenia cząsteczek ATP.

Po pierwsze, cząsteczki NADH stają się NAD+, ponieważ oddają elektrony do pierwszego kompleksu białkowego łańcucha. Cząsteczki FADH2 oddają elektrony i wodory do drugiego kompleksu białkowego łańcucha i stają się FAD. Cząsteczki NAD+ i FAD są zwracane do cyklu Krebsa jako dane wejściowe.

Gdy elektrony przemieszczają się w dół łańcucha w serii redukcji i utleniania, lub redoks reakcji, uwolniona energia jest wykorzystywana do pompowania białek przez błonę, albo przez błonę komórkową, prokariota lub w mitochondriach przez eukarionty.

Kiedy protony dyfundują z powrotem przez błonę przez kompleks białkowy zwany syntazą ATP, energia protonu jest wykorzystywana do przyłączenia dodatkowej grupy fosforanowej do ADP, tworząc cząsteczki ATP.

ATP jest produkowany na każdym etapie oddychania komórkowego, ale pierwsze dwa etapy koncentrują się na syntezie substancji do wykorzystania w trzecim etapie, na którym ma miejsce większość produkcji ATP.

Glikoliza najpierw zużywa dwie cząsteczki ATP do rozszczepienia cząsteczki glukozy, ale następnie tworzy cztery cząsteczki ATP dla zysk netto w wysokości dwóch. Wyprodukowany cykl Krebsa jeszcze dwie cząsteczki ATP dla każdej użytej cząsteczki glukozy. Wreszcie, ETC wykorzystuje donory elektronów z poprzednich etapów do produkcji 34 cząsteczki ATP.

Reakcje chemiczne oddychania komórkowego wytwarzają zatem łącznie 38 cząsteczek ATP dla każdej cząsteczki glukozy, która wchodzi w glikolizę.

W niektórych organizmach dwie cząsteczki ATP są wykorzystywane do przenoszenia NADH z reakcji glikolizy w komórce do mitochondriów. Całkowita produkcja ATP dla tych komórek to 36 cząsteczek ATP.

Ogólnie komórki potrzebują ATP do pozyskiwania energii, ale istnieje kilka sposobów wykorzystania energii potencjalnej z wiązań fosforanowych cząsteczki ATP. Najważniejsze cechy ATP to:

• Może być tworzony w jednej komórce i używany w innej.
• Może pomóc rozbić i zbudować złożone cząsteczki.
• Może być dodawany do cząsteczek organicznych w celu zmiany ich kształtu. Wszystkie te cechy wpływają na to, jak komórka może wykorzystywać różne substancje.

Trzecie wiązanie grupy fosforanowej to najbardziej energiczny, ale w zależności od procesu enzym może zerwać jedno lub dwa wiązania fosforanowe. Oznacza to, że grupy fosforanowe zostają tymczasowo przyłączone do cząsteczek enzymu i wytwarzany jest ADP lub AMP. Cząsteczki ADP i AMP są później zmieniane z powrotem na ATP podczas oddychania komórkowego.

cząsteczki enzymu przenieść grupy fosforanowe do innych cząsteczek organicznych.

ATP znajduje się w żywych tkankach i może przenikać przez błony komórkowe, dostarczając energię tam, gdzie organizmy jej potrzebują. Trzy przykłady zastosowania ATP to: synteza cząsteczek organicznych zawierających grupy fosforanowe, reakcje ułatwione przez ATP i transport aktywny cząsteczek przez błony. W każdym przypadku ATP uwalnia jedną lub dwie ze swoich grup fosforanowych, aby umożliwić zajście procesu.

Na przykład, DNA i RNA cząsteczki składają się z nukleotydy które mogą zawierać grupy fosforanowe. Enzymy mogą odłączać grupy fosforanowe od ATP i w razie potrzeby dodawać je do nukleotydów.

Do procesów z udziałem białek, aminokwasy lub chemikaliów stosowanych do skurczu mięśni, ATP może przyłączyć grupę fosforanową do cząsteczki organicznej. Grupa fosforanowa może usuwać części lub pomagać w dodawaniu do cząsteczki, a następnie uwalniać ją po jej zmianie. W Komórki mięśniowe, tego rodzaju działanie jest przeprowadzane przy każdym skurczu komórki mięśniowej.

W transporcie aktywnym ATP może przenikać przez błony komórkowe i przynosić ze sobą inne substancje. Może również przyłączać grupy fosforanowe do cząsteczek, aby zmienić ich kształt i pozwolić im przejść przez błony komórkowe. Bez ATP procesy te zatrzymałyby się, a komórki nie byłyby w stanie dłużej funkcjonować.