Adenozíntrifosfát (ATP): definícia, štruktúra a funkcia

ATP (adenozíntrifosfát) je organická molekula nachádzajúca sa v živých bunkách. Organizmus musí byť schopný pohybu, reprodukcie a výživy.

Tieto činnosti berú energiu a sú založené na chemické reakcie vo vnútri buniek, ktoré tvoria organizmus. Energia pre tieto bunkové reakcie pochádza z Molekula ATP.

Je preferovaným zdrojom paliva pre väčšinu živých tvorov a často sa označuje ako „molekulárna jednotka meny“.

The Molekula ATP má tri časti:

1. The adenozín modul je dusíkatá báza tvorená štyrmi atómami dusíka a skupinou NH2 na hlavnom reťazci uhlíkovej zlúčeniny.
2. The ribóza skupina je päťuhlíkový cukor v strede molekuly.
3. The fosfát skupiny sú zoradené a spojené atómami kyslíka na odvrátenej strane molekuly, ďaleko od adenozínovej skupiny.

Energia sa ukladá vo väzbách medzi fosfátovými skupinami. Enzýmy môže odpojiť jednu alebo dve z fosfátových skupín uvoľňujúcich uloženú energiu a podporujúcich činnosti, ako je svalová kontrakcia. Keď ATP stratí jednu fosfátovú skupinu, stane sa ADP alebo adenozíndifosfát. Keď ATP stratí dve fosfátové skupiny, zmení sa na

Proces dýchania na bunkovej úrovni má tri fázy.

V prvých dvoch fázach sa molekuly glukózy štiepia a produkuje sa CO2. V tomto okamihu je syntetizovaný malý počet molekúl ATP. Väčšina ATP sa vytvára počas tretej fázy dýchania prostredníctvom proteínového komplexu tzv ATP syntáza.

Konečná reakcia v tejto fáze kombinuje pol molekuly kyslíka s vodíkom za vzniku vody. Podrobné reakcie každej fázy sú nasledujúce:

Molekula glukózy so šiestimi uhlíkmi prijíma dve fosfátové skupiny z dvoch molekúl ATP, čím sa mení na ADP. Fosforečnan glukózy so šiestimi uhlíkmi sa rozkladá na dve molekuly cukru s tromi uhlíkmi, každá s pripojenou fosfátovou skupinou.

Pôsobením koenzýmu NAD + sa z molekúl fosforečnanu cukru stávajú molekuly triuhlíkového pyruvátu. Molekula NAD + sa stáva NADH, a molekuly ATP sú syntetizované z ADP.

The Krebsov cyklus sa tiež nazýva cyklus kyseliny citrónovej, a dokončuje rozklad molekuly glukózy a generuje viac molekúl ATP. Pre každú skupinu pyruvátu sa jedna molekula NAD + oxiduje na NADH a koenzým A dodáva acetylovú skupinu do Krebsovho cyklu a zároveň uvoľňuje molekulu oxidu uhličitého.

Pre každé otočenie cyklu kyselinou citrónovou a jej derivátmi cyklus produkuje štyri molekuly NADH pre každý vstup pyruvátu. Molekula FAD zároveň prijíma dva vodíky a dva elektróny FADH2, a uvoľnia sa ďalšie dve molekuly oxidu uhličitého.

Nakoniec sa vytvorí jedna molekula ATP za jedno otočenie cyklu.

Pretože každá molekula glukózy produkuje dve vstupné skupiny pyruvátu, sú na metabolizáciu jednej molekuly glukózy potrebné dve otáčky Krebsovho cyklu. Tieto dve otáčky produkujú osem molekúl NADH, dve molekuly FADH2 a šesť molekúl oxidu uhličitého.

Konečnou fázou bunkového dýchania je reťazec transportu elektrónov alebo ATĎ. Táto fáza využíva kyslík a enzýmy produkované Krebsovým cyklom na syntézu veľkého množstva molekúl ATP v procese tzv oxydatívna fosforylácia. NADH a FADH2 spočiatku darujú elektróny do reťazca a séria reakcií hromadí potenciálnu energiu na vytvorenie molekúl ATP.

Najskôr sa molekuly NADH stanú NAD +, pretože darujú elektróny prvému proteínovému komplexu reťazca. Molekuly FADH2 darujú elektróny a vodíky druhému proteínovému komplexu reťazca a stávajú sa z nich FAD. Molekuly NAD + a FAD sa vracajú do Krebsovho cyklu ako vstupy.

Keď elektróny cestujú dole po reťazci v sérii redukcie a oxidácie, príp redox uvoľnená energia sa použije na prečerpanie proteínov cez membránu, buď pre bunkovú membránu prokaryoty alebo v mitochondriách pre eukaryoty.

Keď protóny difundujú späť cez membránu cez proteínový komplex nazývaný ATP syntáza, protónová energia sa použije na pripojenie ďalšej fosfátovej skupiny k ADP za vzniku molekúl ATP.

ATP sa vyrába v každej etape bunkové dýchanie, ale prvé dve etapy sú zamerané na syntézu látok na použitie v tretej etape, kde prebieha prevažná časť výroby ATP.

Glykolýza najskôr použije dve molekuly ATP na štiepenie molekuly glukózy, ale potom vytvorí štyri molekuly ATP pre čistý zisk dva. Vyrobil sa Krebsov cyklus ďalšie dve molekuly ATP pre každú použitú molekulu glukózy. Nakoniec ETC využíva na výrobu darcov elektrónov z predchádzajúcich etáp 34 molekúl ATP.

Chemické reakcie bunkového dýchania preto produkujú celkom 38 molekúl ATP pre každú molekulu glukózy, ktorá vstupuje do glykolýzy.

V niektorých organizmoch sa na prenos NADH z glykolýznej reakcie v bunke do mitochondrií používajú dve molekuly ATP. Celková produkcia ATP pre tieto bunky je 36 molekúl ATP.

Bunky všeobecne potrebujú ATP na energiu, ale existuje niekoľko spôsobov, ako sa využíva potenciálna energia z fosfátových väzieb molekuly ATP. Najdôležitejšie vlastnosti ATP sú:

• Môže byť vytvorený v jednej bunke a použitý v druhej.
• Môže pomôcť rozpadnúť sa a vybudovať zložité molekuly.
• Môže sa pridať k organickým molekulám, aby sa zmenil ich tvar. Všetky tieto vlastnosti majú vplyv na to, ako môže bunka používať rôzne látky.

Treťou väzbou fosfátovej skupiny je najenergickejší, ale v závislosti od procesu môže enzým rozbiť jednu alebo dve fosfátové väzby. To znamená, že fosfátové skupiny sa dočasne naviažu na molekuly enzýmu a vytvorí sa buď ADP alebo AMP. Molekuly ADP a AMP sa neskôr počas bunkového dýchania zmenia späť na ATP.

The molekuly enzýmov preniesť fosfátové skupiny na iné organické molekuly.

ATP sa nachádza v živých tkanivách a môže prechádzať cez bunkové membrány a dodávať energiu tam, kde ju organizmy potrebujú. Tri príklady použitia ATP sú: syntéza organických molekúl, ktoré obsahujú fosfátové skupiny, reakcie uľahčené ATP a aktívna doprava molekúl cez membrány. V každom prípade ATP uvoľňuje jednu alebo dve zo svojich fosfátových skupín, aby umožnil uskutočnenie procesu.

Napríklad, DNA a RNA molekuly sú tvorené nukleotidy ktoré môžu obsahovať fosfátové skupiny. Enzýmy môžu odpojiť fosfátové skupiny od ATP a podľa potreby ich pridať k nukleotidom.

Pre procesy zahŕňajúce bielkoviny, aminokyseliny alebo chemikálie používané na kontrakciu svalov, môže ATP pripojiť fosfátovú skupinu k organickej molekule. Fosfátová skupina môže odstrániť časti alebo pomôcť doplniť molekulu a potom ju po výmene uvoľniť. V svalové bunky, tento druh akcie sa vykonáva pri každej kontrakcii svalovej bunky.

Pri aktívnom transporte môže ATP prechádzať bunkovými membránami a prinášať so sebou ďalšie látky. Môže tiež pripojiť fosfátové skupiny k molekulám zmeniť ich tvar a umožniť im prechod cez bunkové membrány. Bez ATP by sa tieto procesy zastavili a bunky by už neboli schopné fungovať.