Adenozin trifosfat (ATP): definiție, structură și funcție

ATP (adenozin trifosfat) este o moleculă organică care se găsește în celulele vii. Organismele trebuie să fie capabile să se miște, să se reproducă și să găsească hrană.

Aceste activități iau energie și se bazează pe reacții chimice în interiorul celulelor care alcătuiesc organismul. Energia pentru aceste reacții celulare provine din Molecula ATP.

Este sursa preferată de combustibil pentru majoritatea ființelor vii și este adesea denumită „unitatea moleculară a monedei”.

Molecula ATP are trei părți:

1.  adenozină modulul este o bază azotată formată din patru atomi de azot și o grupare NH2 pe o coloană vertebrală compusă din carbon.
2.  riboză grupul este un zahăr cu cinci atomi de carbon în centrul moleculei.
3.  fosfat grupurile sunt aliniate și legate de atomi de oxigen pe partea îndepărtată a moleculei, departe de grupul adenozinic.

Energia este stocată în legăturile dintre grupările fosfat. Enzime poate detașa unul sau două dintre grupurile de fosfați care eliberează energia stocată și alimentează activități precum contracția musculară. Când ATP pierde un grup fosfat, acesta devine

Procesul de respirație la nivel celular are trei faze.

În primele două faze, moleculele de glucoză sunt descompuse și se produce CO2. Un număr mic de molecule de ATP sunt sintetizate în acest moment. Cea mai mare parte a ATP este creată în timpul celei de-a treia faze a respirației printr-un complex proteic numit ATP sintază.

Reacția finală din acea fază combină o jumătate de moleculă de oxigen cu hidrogen pentru a produce apă. Reacțiile detaliate ale fiecărei faze sunt după cum urmează:

O moleculă de glucoză cu șase carbon primește două grupe fosfat din două molecule ATP, transformându-le în ADP. Fosfatul de glucoză cu șase atomi de carbon este descompus în două molecule de zahăr cu trei atomi de carbon, fiecare cu o grupare fosfat atașată.

Sub acțiunea coenzimei NAD +, moleculele de fosfat de zahăr devin molecule de piruvat cu trei carboni. Molecula NAD + devine NADH, iar moleculele ATP sunt sintetizate din ADP.

Ciclul Krebs se mai numește și ciclul acidului citric, și completează descompunerea moleculei de glucoză în timp ce generează mai multe molecule de ATP. Pentru fiecare grupă piruvat, o moleculă de NAD + se oxidează la NADH, iar coenzima A furnizează o grupare acetil ciclului Krebs în timp ce eliberează o moleculă de dioxid de carbon.

Pentru fiecare rundă a ciclului prin acid citric și derivații săi, ciclul produce patru molecule NADH pentru fiecare intrare de piruvat. În același timp, molecula FAD preia doi hidrogeni și doi electroni pentru a deveni FADH2, și mai sunt eliberate încă două molecule de dioxid de carbon.

În cele din urmă, o singură moleculă de ATP este produsă la o rundă de ciclu.

Deoarece fiecare moleculă de glucoză produce două grupuri de intrare piruvat, sunt necesare două spire ale ciclului Krebs pentru a metaboliza o moleculă de glucoză. Aceste două transformări produc opt molecule NADH, două molecule FADH2 și șase molecule de dioxid de carbon.

Faza finală a respirației celulare este lanțul de transport al electronilor sau ETC. Această fază folosește oxigenul și enzimele produse de ciclul Krebs pentru a sintetiza un număr mare de molecule ATP într-un proces numit fosforilarea oxidativă. NADH și FADH2 donează electroni lanțului inițial și o serie de reacții acumulează energie potențială pentru a crea molecule de ATP.

În primul rând, moleculele NADH devin NAD + pe măsură ce donează electroni primului complex proteic al lanțului. Moleculele FADH2 donează electroni și hidrogeni celui de-al doilea complex proteic al lanțului și devin FAD. Moleculele NAD + și FAD sunt returnate ciclului Krebs ca intrări.

Pe măsură ce electronii călătoresc în lanț într-o serie de reducere și oxidare, sau redox reacții, energia eliberată este utilizată pentru a pompa proteinele peste o membrană, fie membrana celulară pentru procariote sau în mitocondrii pentru eucariote.

Când protonii difuzează înapoi prin membrană printr-un complex proteic numit ATP sintază, energia protonului este utilizată pentru a atașa o grupare fosfat suplimentară la ADP creând molecule ATP.

ATP este produs în fiecare etapă a respirație celulară, dar primele două etape sunt axate pe sintetizarea substanțelor pentru utilizarea celei de-a treia etape în care are loc cea mai mare parte a producției de ATP.

Glicoliza folosește mai întâi două molecule de ATP pentru divizarea unei molecule de glucoză, dar apoi creează patru molecule de ATP pentru o câștig net de două. Ciclul Krebs produs încă două molecule ATP pentru fiecare moleculă de glucoză utilizată. În cele din urmă, ETC folosește donatori de electroni din etapele anterioare pentru a produce 34 molecule de ATP.

Prin urmare, reacțiile chimice ale respirației celulare produc în total 38 molecule ATP pentru fiecare moleculă de glucoză care intră în glicoliză.

În unele organisme, două molecule de ATP sunt utilizate pentru a transfera NADH din reacția de glicoliză din celulă în mitocondrii. Producția totală de ATP pentru aceste celule este de 36 de molecule de ATP.

În general, celulele au nevoie de ATP pentru energie, dar există mai multe moduri în care se utilizează energia potențială din legăturile fosfat ale moleculei de ATP. Cele mai importante caracteristici ale ATP sunt:

• Poate fi creat într-o celulă și utilizat în alta.
• Poate ajuta la separarea și construirea de molecule complexe.
• Poate fi adăugat la moleculele organice pentru a-și schimba forma. Toate aceste caracteristici influențează modul în care o celulă poate folosi substanțe diferite.

A treia legătură de grup fosfat este cel mai energic, dar în funcție de proces, o enzimă poate rupe una sau două dintre legăturile fosfat. Aceasta înseamnă că grupările fosfat se atașează temporar de moleculele enzimei și se produce fie ADP, fie AMP. Moleculele ADP și AMP sunt ulterior schimbate înapoi în ATP în timpul respirației celulare.

molecule enzimatice transferați grupările fosfat către alte molecule organice.

ATP se găsește în țesuturile vii și poate traversa membranele celulare pentru a furniza energie acolo unde organismele au nevoie de ea. Trei exemple de utilizare a ATP sunt sinteză de molecule organice care conțin grupări fosfat, reacții facilitată de ATP și transport activ de molecule prin membrane. În fiecare caz, ATP eliberează una sau două dintre grupările sale de fosfați pentru a permite desfășurarea procesului.

De exemplu, ADN și ARN moleculele sunt formate din nucleotide care pot conține grupări fosfat. Enzimele pot desprinde grupări fosfat de ATP și le pot adăuga la nucleotide, după cum este necesar.

Pentru procesele care implică proteine, aminoacizi sau substanțe chimice utilizate pentru contracția musculară, ATP poate atașa o grupă fosfat la o moleculă organică. Grupul fosfat poate îndepărta părți sau poate ajuta la adăugarea moleculei și apoi elibera după schimbarea acesteia. În celulele musculare, acest tip de acțiune se efectuează pentru fiecare contracție a celulei musculare.

În transportul activ, ATP poate traversa membranele celulare și poate aduce cu sine alte substanțe. De asemenea, poate atașa grupe fosfat la molecule schimba-le forma și le permite să treacă prin membranele celulare. Fără ATP, aceste procese s-ar opri, iar celulele nu ar mai putea funcționa.