Adenozin Trifosfat (ATP): Tanımı, Yapısı ve İşlevi

ATP (adenosin trifosfat), canlı hücrelerde bulunan organik bir moleküldür. Organizmalar hareket edebilmeli, çoğalabilmeli ve besin bulabilmelidir.

Bu faaliyetler enerji alır ve kimyasal reaksiyonlar organizmayı oluşturan hücrelerin içindedir. Bu hücresel tepkimelerin enerjisi, ATP molekülü.

Çoğu canlı için tercih edilen yakıt kaynağıdır ve genellikle "moleküler para birimi" olarak adlandırılır.

ATP molekülü üç kısımdan oluşur:

1.  adenozin modül, dört azot atomundan ve bir karbon bileşiği omurgasında bir NH2 grubundan oluşan azotlu bir bazdır.
2.  riboz grubu, molekülün merkezinde bulunan beş karbonlu bir şekerdir.
3.  fosfat gruplar sıralanır ve molekülün uzak tarafında, adenosin grubundan uzakta oksijen atomları ile bağlanır.

Enerji, fosfat grupları arasındaki bağlantılarda depolanır. enzimler fosfat gruplarından bir veya ikisini ayırarak depolanan enerjiyi ve kas kasılması gibi yakıt aktivitelerini serbest bırakabilir. ATP bir fosfat grubunu kaybettiğinde ADP veya adenosin difosfat. ATP iki fosfat grubunu kaybettiğinde, AMP veya adenosin monofosfat.

Hücresel düzeyde solunum sürecinin üç aşaması vardır.

İlk iki aşamada glikoz molekülleri parçalanır ve CO2 üretilir. Bu noktada az sayıda ATP molekülü sentezlenir. ATP'nin çoğu, solunumun üçüncü aşaması sırasında, adı verilen bir protein kompleksi aracılığıyla oluşturulur. ATP sentaz.

Bu fazdaki son reaksiyon, su üretmek için yarım molekül oksijeni hidrojenle birleştirir. Her fazın ayrıntılı reaksiyonları aşağıdaki gibidir:

Altı karbonlu bir glikoz molekülü, iki ATP molekülünden iki fosfat grubu alarak onları ADP'ye dönüştürür. Altı karbonlu glikoz fosfat, her biri bir fosfat grubu bağlı olan iki üç karbonlu şeker molekülüne parçalanır.

Koenzim NAD+'ın etkisi altında şeker fosfat molekülleri üç karbonlu piruvat molekülleri haline gelir. NAD+ molekülü NADH, ve ATP molekülleri ADP'den sentezlenir.

Krebs döngüsü aynı zamanda denir sitrik asit döngüsü, ve daha fazla ATP molekülü üretirken glikoz molekülünün parçalanmasını tamamlar. Her piruvat grubu için, bir NAD+ molekülü NADH'ye oksitlenir ve koenzim A, bir karbon dioksit molekülü salarken Krebs döngüsüne bir asetil grubu iletir.

Sitrik asit ve türevlerinden geçen döngünün her dönüşü için döngü, her piruvat girişi için dört NADH molekülü üretir. Aynı zamanda, FAD molekülü iki hidrojen ve iki elektron alır. FADH2, ve iki karbon dioksit molekülü daha serbest bırakılır.

Son olarak, döngünün bir dönüşünde tek bir ATP molekülü üretilir.

Her glikoz molekülü iki piruvat giriş grubu ürettiğinden, bir glikoz molekülünü metabolize etmek için Krebs döngüsünün iki dönüşü gerekir. Bu iki dönüş, sekiz NADH molekülü, iki FADH2 molekülü ve altı karbon dioksit molekülü üretir.

Hücre solunumunun son aşamasıdır. elektron taşıma zinciri veya VB. Bu faz, oksijeni ve Krebs döngüsü tarafından üretilen enzimleri, çok sayıda ATP molekülünü sentezlemek için kullanır. oksidatif fosforilasyon. NADH ve FADH2 başlangıçta zincire elektron bağışlar ve bir dizi reaksiyon ATP molekülleri oluşturmak için potansiyel enerji oluşturur.

İlk olarak, NADH molekülleri, zincirin ilk protein kompleksine elektron bağışlarken NAD+ olur. FADH2 molekülleri, zincirin ikinci protein kompleksine elektron ve hidrojen bağışlar ve FAD olur. NAD+ ve FAD molekülleri, girdi olarak Krebs döngüsüne döndürülür.

Elektronlar zincirde bir dizi indirgeme ve oksidasyonla ilerlerken veya redoks reaksiyonlarda, serbest kalan enerji, proteinleri bir zardan ya da hücre zarından prokaryotlar veya mitokondride ökaryotlar.

Protonlar, ATP sentaz adı verilen bir protein kompleksi aracılığıyla zar boyunca geri yayıldığında, proton enerjisi, ADP oluşturan ATP moleküllerine ek bir fosfat grubu eklemek için kullanılır.

ATP her aşamada üretilir. hücresel solunum, ancak ilk iki aşama, ATP üretiminin büyük kısmının gerçekleştiği üçüncü aşamanın kullanımı için maddelerin sentezlenmesine odaklanmıştır.

Glikoliz, önce bir glikoz molekülünün bölünmesi için iki ATP molekülü kullanır, ancak daha sonra bir glikoz molekülü için dört ATP molekülü oluşturur. net kazanç iki. Krebs döngüsü üretildi iki ATP molekülü daha kullanılan her bir glikoz molekülü için Son olarak, ETC üretmek için önceki aşamalardan elektron donörleri kullanır. 34 molekül ATP.

Hücresel solunumun kimyasal reaksiyonları bu nedenle toplam 38 ATP molekülü Glikolize giren her glikoz molekülü için.

Bazı organizmalarda, NADH'yi hücredeki glikoliz reaksiyonundan mitokondriye aktarmak için iki ATP molekülü kullanılır. Bu hücreler için toplam ATP üretimi 36 ATP molekülüdür.

Genel olarak, hücreler enerji için ATP'ye ihtiyaç duyar, ancak ATP molekülünün fosfat bağlarından gelen potansiyel enerjinin kullanılmasının birkaç yolu vardır. ATP'nin en önemli özellikleri şunlardır:

• Bir hücrede oluşturulabilir ve diğerinde kullanılabilir.
• Parçalanmaya ve karmaşık moleküller oluşturmaya yardımcı olabilir.
• Şekillerini değiştirmek için organik moleküllere eklenebilir. Tüm bu özellikler, bir hücrenin farklı maddeleri nasıl kullanabileceğini etkiler.

Üçüncü fosfat grubu bağı, en enerjikancak işleme bağlı olarak, bir enzim bir veya iki fosfat bağını kırabilir. Bu, fosfat gruplarının enzim moleküllerine geçici olarak bağlandığı ve ADP veya AMP'nin üretildiği anlamına gelir. ADP ve AMP molekülleri daha sonra hücresel solunum sırasında tekrar ATP'ye değiştirilir.

enzim molekülleri fosfat gruplarını diğer organik moleküllere aktarır.

ATP canlı dokularda bulunur ve organizmaların ihtiyaç duyduğu yere enerji sağlamak için hücre zarlarını geçebilir. ATP kullanımına üç örnek: sentez fosfat grupları içeren organik moleküllerin, reaksiyonlar ATP tarafından kolaylaştırılan ve aktif taşımacılık zarlar boyunca moleküllerin Her durumda, ATP, işlemin gerçekleşmesine izin vermek için bir veya iki fosfat grubunu serbest bırakır.

Örneğin, DNA ve RNA moleküllerden oluşur nükleotidler fosfat grupları içerebilir. Enzimler, fosfat gruplarını ATP'den ayırabilir ve gerektiğinde bunları nükleotitlere ekleyebilir.

Protein içeren işlemler için, amino asitler veya kas kasılması için kullanılan kimyasallar, ATP organik bir moleküle bir fosfat grubu bağlayabilir. Fosfat grubu, parçaları çıkarabilir veya moleküle eklemeler yapmaya yardımcı olabilir ve değiştirdikten sonra serbest bırakabilir. İçinde Kas hücreleri, bu tür bir eylem, kas hücresinin her kasılması için gerçekleştirilir.

Aktif taşımada ATP hücre zarlarını geçebilir ve beraberinde başka maddeleri de getirebilir. Moleküllere fosfat grupları da bağlayabilir. şeklini değiştir ve hücre zarlarından geçmelerine izin verir. ATP olmadan bu süreçler durur ve hücreler artık işlev göremez.