ATP Nasıl Çalışır?

Adenozin trifosfat anlamına gelen küçük molekül ATP, tüm canlılar için ana enerji taşıyıcısıdır. İnsanlarda ATP, vücuttaki her bir hücre için enerji depolamanın ve kullanmanın biyokimyasal bir yoludur. ATP enerjisi aynı zamanda diğer hayvanlar ve bitkiler için de birincil enerji kaynağıdır.

ATP, azotlu baz adenin, beş karbonlu şeker riboz ve üç fosfat grubundan oluşur: alfa, beta ve gama. Beta ve gama fosfatlar arasındaki bağların enerjisi özellikle yüksektir. Bu bağlar koptuğunda, bir dizi hücresel tepki ve mekanizmayı tetiklemek için yeterli enerjiyi serbest bırakırlar.

Bir hücre enerjiye ihtiyaç duyduğunda, adenosin difosfat (ADP) ve serbest bir fosfat molekülü oluşturmak için beta-gama fosfat bağını kırar. Bir hücre, ADP yapmak için ADP ve fosfatı birleştirerek fazla enerjiyi depolar. Hücreler, altı karbonlu glikozu karbon dioksit oluşturmak üzere oksitleyen bir dizi kimyasal reaksiyon olan solunum adı verilen bir süreçle ATP biçiminde enerji alırlar.

İki tür solunum vardır: aerobik solunum ve anaerobik solunum. Aerobik solunum oksijen ile gerçekleşir ve büyük miktarda enerji üretirken, anaerobik solunum oksijen kullanmaz ve az miktarda enerji üretir.

Aerobik solunum sırasında glikozun oksidasyonu, daha sonra ADP ve inorganik fosfattan (Pi) ATP'yi sentezlemek için kullanılan enerjiyi serbest bırakır. Solunum sırasında altı karbonlu glikoz yerine yağlar ve proteinler de kullanılabilir.

Aerobik solunum, bir hücrenin mitokondrilerinde gerçekleşir ve üç aşamada gerçekleşir: glikoliz, Krebs döngüsü ve sitokrom sistemi.

Sitoplazmada meydana gelen glikoliz sırasında, altı karbonlu glikoz iki üç karbonlu piruvik asit birimine ayrılır. Çıkarılan hidrojenler, NADH yapmak için hidrojen taşıyıcı NAD ile birleşir.₂. Bu, 2 ATP'lik bir net kazanç ile sonuçlanır. Piruvik asit mitokondrinin matriksine girer ve oksidasyona uğrar, bir karbondioksit kaybeder ve asetil CoA adı verilen iki karbonlu bir molekül oluşturur. Alınan hidrojenler, NADH yapmak için NAD ile birleşir.₂.

Sitrik asit döngüsü olarak da bilinen Krebs döngüsü, yüksek enerjili NADH molekülleri ve flavin adenin dinükleotidi (FADH) üretir.₂), artı biraz ATP. Asetil CoA, Krebs döngüsüne girdiğinde, oksaloasetik asit adı verilen dört karbonlu bir asitle birleşerek sitrik asit adı verilen altı karbonlu asidi oluşturur. Enzimler, sitrik asidi dönüştürerek ve yüksek enerjili elektronları NAD'ye bırakarak bir dizi kimyasal reaksiyona neden olur. Reaksiyonlardan birinde, bir ATP molekülünü sentezlemek için yeterli enerji açığa çıkar. Her glikoz molekülü için sisteme giren iki piruvik asit molekülü vardır, yani iki ATP molekülü oluşur.

Hidrojen taşıyıcı sistem veya elektron transfer zinciri olarak da bilinen sitokrom sistemi, en çok ATP üreten aerobik solunum sürecinin bir parçasıdır. Elektron taşıma zinciri, mitokondrinin iç zarındaki proteinlerden oluşur. NADH, zincire hidrojen iyonları ve elektronlar gönderir. Elektronlar, zardaki proteinlere enerji verir ve daha sonra hidrojen iyonlarını zar boyunca pompalamak için kullanılır. Bu iyon akışı ATP'yi sentezler.

Toplamda, bir glikoz molekülünden 38 ATP molekülü oluşturulur.