Cum funcționează ATP?

Micula moleculă ATP, care înseamnă adenozin trifosfat, este principalul purtător de energie pentru toate viețuitoarele. La om, ATP este un mod biochimic de stocare și utilizare a energiei pentru fiecare celulă din corp. Energia ATP este, de asemenea, sursa primară de energie pentru alte animale și plante.

ATP este alcătuit din baza de azot adenină, zahăr cu cinci carbon riboză și trei grupări fosfat: alfa, beta și gamma. Legăturile dintre fosfații beta și gamma sunt deosebit de mari în energie. Când aceste legături se rup, eliberează suficientă energie pentru a declanșa o serie de răspunsuri și mecanisme celulare.

Ori de câte ori o celulă are nevoie de energie, aceasta rupe legătura beta-gamma fosfat pentru a crea adenozin difosfat (ADP) și o moleculă de fosfat liber. O celulă stochează excesul de energie prin combinarea ADP și fosfat pentru a produce ATP. Celulele obțin energie sub formă de ATP printr-un proces numit respirație, o serie de reacții chimice care oxidează glucoza cu șase carbon pentru a forma dioxid de carbon.

Există două tipuri de respirație: respirația aerobă și respirația anaerobă. Respirația aerobă are loc cu oxigen și produce cantități mari de energie, în timp ce respirația anaerobă nu folosește oxigen și produce cantități mici de energie.

Oxidarea glucozei în timpul respirației aerobe eliberează energie, care este apoi utilizată pentru a sintetiza ATP din ADP și fosfat anorganic (Pi). Grăsimile și proteinele pot fi, de asemenea, folosite în loc de glucoză cu șase carbon în timpul respirației.

Respirația aerobă are loc în mitocondriile unei celule și are loc în trei etape: glicoliză, ciclul Krebs și sistemul citocrom.

În timpul glicolizei, care se întâmplă în citoplasmă, glucoza cu șase atomi de carbon se descompune în două unități de acid piruvic cu trei atomi de carbon. Hidrogenii care sunt eliminați se unesc cu purtătorul de hidrogen NAD pentru a produce NADH₂. Acest lucru are ca rezultat un câștig net de 2 ATP. Acidul piruvic intră în matricea mitocondriei și trece prin oxidare, pierzând un dioxid de carbon și creând o moleculă de doi carbon numită acetil CoA. Hidrogenii care au fost luați se alătură NAD pentru a face NADH₂.

Ciclul Krebs, cunoscut și sub numele de ciclul acidului citric, produce molecule cu energie ridicată de NADH și flavină adenină dinucleotidă (FADH₂), plus niște ATP. Când acetil CoA intră în ciclul Krebs, acesta se combină cu un acid cu patru carbonuri numit acid oxaloacetic pentru a produce acidul cu șase carbonuri numit acid citric. Enzimele provoacă o serie de reacții chimice, transformând acidul citric și eliberând electroni de mare energie în NAD. Într-una dintre reacții, este eliberată suficientă energie pentru a sintetiza o moleculă de ATP. Pentru fiecare moleculă de glucoză există două molecule de acid piruvic care intră în sistem, adică se formează două molecule de ATP.

Sistemul de citocrom, cunoscut și sub denumirea de sistem purtător de hidrogen sau lanț de transfer de electroni, face parte din procesul de respirație aerobă care produce cel mai mult ATP. Lanțul de transport al electronilor este format din proteine ​​pe membrana interioară a mitocondriilor. NADH trimite ioni de hidrogen și electroni în lanț. Electronii dau energie proteinelor din membrană, care este apoi utilizată pentru a pompa ionii de hidrogen peste membrană. Acest flux de ioni sintetizează ATP.

În total, 38 de molecule ATP sunt create dintr-o moleculă de glucoză.