АТП (аденозин трифосфат) је органски молекул који се налази у живим ћелијама. Организми морају бити у стању да се крећу, размножавају и проналазе храну.
Ове активности узимају енергију и заснивају се на хемијске реакције унутар ћелија које чине организам. Енергија за ове ћелијске реакције долази из АТП молекул.
Пожељни је извор горива за већину живих бића и често се назива „молекуларном јединицом валуте“.
Структура АТП
Тхе АТП молекул има три дела:
- Тхе аденозин модул је азотна база која се састоји од четири атома азота и НХ2 групе на окосници једињења угљеника.
- Тхе рибоза група је шећер са пет угљеника у средишту молекула.
- Тхе фосфат Групе су поређане и повезане атомима кисеоника на другој страни молекула, далеко од аденозинске групе.
Енергија се складишти у везама између фосфатних група. Ензими могу да одвоје једну или две фосфатне групе ослобађајући ускладиштену енергију и подстичући активности као што је контракција мишића. Када АТП изгуби једну фосфатну групу, постаје АДП или аденозин дифосфат. Када АТП изгуби две фосфатне групе, мења се у АМП или аденозин монофосфат.
Како ћелијско дисање производи АТП
Процес дисања на ћелијском нивоу има три фазе.
У прве две фазе молекули глукозе се разграђују и ствара се ЦО2. У овом тренутку се синтетише мали број молекула АТП. Већина АТП настаје током треће фазе дисања помоћу протеинског комплекса тзв АТП синтаза.
Коначна реакција у тој фази комбинује пола молекула кисеоника са водоником да би се добила вода. Детаљне реакције сваке фазе су следеће:
Гликолиза
Молекул глукозе са шест угљеника прима две фосфатне групе из два молекула АТП, претварајући их у АДП. Шестокарбонски глукозни фосфат се разлаже на два молекула шећера са три угљеника, сваки са везаном фосфатном групом.
Под дејством коензима НАД +, молекули шећерног фосфата постају молекули пирувата од три угљеника. НАД + молекул постаје НАДХ, а АТП молекули се синтетишу из АДП.
Кребсов циклус
Тхе Кребсов циклус се такође назива циклус лимунске киселине, и довршава разградњу молекула глукозе док генерише више молекула АТП. За сваку пируватну групу, један молекул НАД + постаје оксидисан у НАДХ, а коензим А испоручује ацетилну групу у Кребсов циклус док ослобађа молекул угљен-диоксида.
За сваки заокрет циклуса кроз лимунску киселину и њене деривате, циклус производи четири молекула НАДХ за сваки улаз пирувата. Истовремено, молекул ФАД преузима два водоника и два електрона да би постао ФАДХ2, и ослобађају се још два молекула угљен-диоксида.
Коначно, један молекул АТП се производи по једном окретају циклуса.
Будући да сваки молекул глукозе производи две улазне групе пирувата, потребна су два окрета Кребсовог циклуса да би се метаболизирао један молекул глукозе. Ова два окрета дају осам молекула НАДХ, два молекула ФАДХ2 и шест молекула угљен-диоксида.
Ланац транспорта електрона
Последња фаза ћелијског дисања је ланац за транспорт електрона или Итд. Ова фаза користи кисеоник и ензиме произведене у Кребсовом циклусу за синтезу великог броја молекула АТП у процесу тзв. оксидативна фосфорилација. НАДХ и ФАДХ2 донирају електроне ланцу у почетку, а низ реакција гради потенцијалну енергију за стварање молекула АТП.
Прво, молекули НАДХ постају НАД + док донирају електроне првом протеинском комплексу ланца. Молекули ФАДХ2 донирају електроне и водонике другом протеинском комплексу ланца и постају ФАД. Молекули НАД + и ФАД враћају се у Кребсов циклус као улазни подаци.
Како електрони путују низ ланац у низу редукције и оксидације, или редокс реакција, ослобођена енергија се користи за пумпање протеина преко мембране, било ћелијске мембране за прокариоти или у митохондријима за еукариоти.
Када се протони дифундују натраг кроз мембрану кроз протеин комплекс назван АТП синтаза, протонска енергија се користи за везање додатне фосфатне групе на АДП стварајући АТП молекуле.
Колико се АТП производи у свакој фази ћелијског дисања?
АТП се производи у свакој фази ћелијско дисање, али прве две фазе су усредсређене на синтезу супстанци за употребу у трећој фази у којој се одвија главнина производње АТП-а.
Гликолиза прво користи два молекула АТП за цепање молекула глукозе, али затим ствара четири молекула АТП за нето добит од два. Кребсов циклус је произвео још два АТП молекула за сваки коришћени молекул глукозе. Коначно, ЕТЦ за производњу користи доноре електрона из претходних фаза 34 молекула АТП.
Хемијске реакције ћелијског дисања стога производе укупно 38 молекула АТП за сваки молекул глукозе који улази у гликолизу.
У неким организмима се два молекула АТП користе за пренос НАДХ из реакције гликолизе у ћелији у митохондрије. Укупна производња АТП за ове ћелије је 36 молекула АТП.
Зашто ћелијама треба АТП?
Генерално, ћелијама је потребан АТП за енергију, али постоји неколико начина на које се користи потенцијална енергија из фосфатних веза молекула АТП. Најважније карактеристике АТП-а су:
- Може се створити у једној ћелији, а користити у другој.
- Може помоћи у растављању и изградњи сложених молекула.
- Може се додати органским молекулима да промене свој облик. Све ове особине утичу на то како ћелија може да користи различите супстанце.
Трећа веза фосфатне групе је најенергичнији, али у зависности од процеса, ензим може прекинути једну или две фосфатне везе. То значи да се фосфатне групе привремено вежу за ензимске молекуле и производи се или АДП или АМП. Молекули АДП и АМП се касније мењају у АТП током ћелијског дисања.
Тхе молекули ензима преносе фосфатне групе на друге органске молекуле.
Који процеси користе АТП?
АТП се налази у живим ткивима и може да пређе ћелијске мембране да би испоручио енергију тамо где је организмима потребна. Три примера употребе АТП су синтеза органских молекула који садрже фосфатне групе, реакције уз помоћ АТП и активни превоз молекула преко мембрана. У сваком случају, АТП ослобађа једну или две своје фосфатне групе како би омогућио процес.
На пример, ДНК и РНК молекули су сачињени од нуклеотиди који могу садржати фосфатне групе. Ензими могу да одвоје фосфатне групе од АТП и додају их нуклеотидима по потреби.
За процесе који укључују протеине, амино киселине или хемикалије које се користе за контракцију мишића, АТП може да веже фосфатну групу на органски молекул. Фосфатна група може уклонити делове или помоћи у додавању молекула, а затим га ослободити након промене. У мишићне ћелије, ова врста акције спроводи се за сваку контракцију мишићне ћелије.
У активном транспорту, АТП може да пређе ћелијске мембране и са собом донесе друге супстанце. Такође може да веже фосфатне групе на молекуле променити њихов облик и омогућити им да прођу кроз ћелијске мембране. Без АТП-а, ови процеси би се зауставили, а ћелије више не би могле да функционишу.
