atp

Biolog

2022

Vi forklarer hva ATP er, hva det er til for og hvordan dette molekylet produseres. Også glykolyse, Krebs-syklus og oksidativ fosforylering.

ATP-molekylet ble oppdaget av den tyske biokjemikeren Karl Lohmann i 1929.

Hva er ATP?

Ibiokjemi, betegner forkortelsen ATP adenosintrifosfat eller adenosintrifosfat, et organisk molekyl som tilhører gruppen av nukleotider, grunnleggende for energimetabolismen til celle. ATP er hovedkilden til energi som brukes i de fleste cellulære prosesser og funksjoner, både i menneskekroppen og i andres kropp.levende vesener.

Navnet på ATP kommer fra den molekylære sammensetningen av dette molekylet, dannet av en nitrogenholdig base (adenin) knyttet tilatom karbon enmolekyl av pentosesukker (også kalt ribose), og igjen med treioner fosfater knyttet til et annet karbonatom. Alt dette er oppsummert i molekylformelen til ATP: C10H16N5O13P3.

ATP-molekylet ble først oppdaget i 1929 i menneskelig muskel i USA av Cyrus H. Fiske og Yellapragada SubbaRow, og uavhengig i Tyskland av biokjemikeren Karl Lohmann.

Selv om ATP-molekylet ble oppdaget i 1929, var det ingen oversikt over dets funksjon og betydning i de forskjelligeprosesser av energioverføring av cellen frem til 1941, takket være studiene til den tysk-amerikanske biokjemikeren Fritz Albert Lipmann (vinner av Nobelprisen i 1953, sammen med Krebs).

Se også:Metabolisme

Hva er ATP for?

Hovedfunksjonen til ATP er å tjene som energiforsyning i de biokjemiske reaksjonene som finner sted inne i cellen, og derfor er dette molekylet også kjent som organismens "energivaluta".

ATP er et nyttig molekyl for øyeblikkelig å inneholde kjemisk energi frigjøres under de metabolske prosessene med nedbrytning avmat, og frigjør det igjen når det er nødvendig for å drive de ulike biologiske prosessene i kroppen, som for eksempel celletransport, fremme reaksjoner som forbrukerEnergi eller til og med å utføre mekaniske handlinger av kroppen, som å gå.

Hvordan lages ATP?

For å syntetisere ATP er det nødvendig å frigjøre kjemisk energi lagret i glukose.

I cellene syntetiseres ATP gjennom cellulær respirasjon, en prosess som foregår i cellene.mitokondrier av cellen. Under dette fenomenet frigjøres den kjemiske energien som er lagret i glukose, gjennom en prosess avoksidasjon som slipperCO2, H2O og energi i form av ATP. Selv om glukose er substratet par excellence for denne reaksjonen, bør det avklares atprotein og fett de kan også oksideres til ATP. Hvert av disse næringsstoffene fra fôring av individet har forskjellige metabolske veier, men de konvergerer til en felles metabolitt: acetyl-CoA, som starter Krebs-syklusen og lar prosessen med å oppnå kjemisk energi konvergere, siden alle celler forbruker energien sin i form av ATP.

Den cellulære respirasjonsprosessen kan deles inn i tre faser eller stadier: glykolyse (en tidligere vei som bare er nødvendig når cellen bruker glukose som drivstoff), Krebs-syklusen og elektrontransportkjeden. I løpet av de to første stadiene produseres acetyl-CoA, CO2 og kun en liten mengde ATP, mens det under den tredje fasen av respirasjonen produseres. H2O og det meste av ATP gjennom et sett med proteiner kalt "kompleks ATP-syntase".

Glykolyse

Som nevnt er glykolyse en vei før cellulær respirasjon, hvor det for hver glukose (som har 6 karboner) dannes to pyruvater (en sammensatt dannet av 3 karboner).

I motsetning til de to andre stadiene av cellulær respirasjon, finner glykolyse sted i cytoplasma av cellen. Pyruvatet som kommer fra denne første veien må inn i mitokondriene for å fortsette sin transformasjon til Acetyl-CoA og dermed kunne brukes i Krebs-syklusen.

Krebs syklus

Krebs-syklusen er en del av oksidasjonsprosessen av karbohydrater, lipider og proteiner.

Krebs-syklusen (også sitronsyresyklus eller trikarboksylsyresyklus) er en grunnleggende prosess som skjer i matrisen til cellulære mitokondrier, og som består av en rekke av kjemiske reaksjoner hva har likeobjektiv frigjøring av den kjemiske energien som finnes i Acetyl-CoA oppnådd fra bearbeiding av de forskjellige næringsstoffene til det levende vesenet, samt oppnåelse av forløpere for andre aminosyrer som er nødvendige for biokjemiske reaksjoner av en annen art.

Denne syklusen er en del av en mye større prosess som er oksidasjon av karbohydrater, lipider og proteiner, dens mellomstadium er: etter dannelsen av Acetyl-CoA med karbonene til nevnte organiske forbindelser, og før oksidativ fosforylering. hvor ATP er " satt sammen" i en reaksjon katalysert av enenzym kalt ATP-syntetase eller ATP-syntase.

Krebs-syklusen fungerer takket være flere forskjellige enzymer som fullstendig oksiderer Acetyl-CoA og frigjør to forskjellige fra hvert oksidert molekyl: CO2 (karbondioksid) og H2O (vann). I tillegg, i løpet av Krebs-syklusen, genereres en minimumsmengde GTP (ligner på ATP) og reduserende kraft i form av NADH og FADH2 som vil bli brukt til syntese av ATP i neste fase av cellulær respirasjon.

Syklusen begynner med fusjonen av et acetyl-CoA-molekyl med et oksalacetatmolekyl. Denne foreningen gir opphav til et seks-karbon molekyl: sitrat. Dermed frigjøres koenzym A. Det blir faktisk gjenbrukt mange ganger. Hvis det er for mye ATP i cellen, hemmes dette trinnet.

Deretter gjennomgår citratet eller sitronsyren en serie suksessive transformasjoner som suksessivt vil danne isocitrat, ketoglutarat, succinyl-CoA, succinat, fumarat, malat og oksaloacetat igjen. Sammen med disse produktene produseres en minimumsmengde GTP for hver komplette Krebs-syklus, noe som reduserer kraften i form av NADH og FADH2 og CO2.

Elektrontransportkjede og oksidativ fosforylering

NADH- og FADH2-molekylene er i stand til å donere elektroner i Krebs-syklusen.

Den siste fasen av næringsinnsamlingskretsen bruker oksygen og forbindelser produsert under Krebs-syklusen for å produsere ATP i en prosess som kalles oksidativ fosforylering. Under denne prosessen, som finner sted i den indre mitokondriemembranen, donerer NADH og FADH2 elektroner driver dem til et energisk lavere nivå. Disse elektronene blir til slutt akseptert av oksygen (som ved sammenføyning med protoner gir opphav til dannelsen av vannmolekyler).

Koblingen mellom den elektroniske kjeden og oksidativ fosforylering fungerer på grunnlag av to motsatte reaksjoner: en som frigjør energi og den andre som bruker den frigjorte energien til å produsere ATP-molekyler, takket være intervensjonen av ATP-syntetase. Som elektronene "reiser" nedover kjeden i en serie av redoksreaksjoner, den frigjorte energien brukes til å pumpe protoner gjennom membranen. Når disse protonene diffunderer tilbake gjennom ATP-syntetase, brukes energien deres til å binde en ekstra fosfatgruppe til et ADP (adenosin difosfat) molekyl, noe som fører til dannelsen av ATP.

Viktigheten av ATP

ATP er et grunnleggende molekyl for de vitale prosessene til levende organismer, som en transmitter av kjemisk energi for forskjellige reaksjoner som skjer i cellen, for eksempel syntese av makromolekyler komplekse og grunnleggende, slik som de avDNA, RNA eller for proteinsyntese som skjer i cellen. Dermed gir ATP energien som er nødvendig for å tillate de fleste reaksjonene som finner sted i kroppen.

Nytten av ATP som et "energidonor"-molekyl forklares av tilstedeværelsen av fosfatbindinger, rike på energi. De samme bindingene kan frigjøre en stor mengde energi ved å "bryte" når ATP hydrolyseres til ADP, det vil si når den mister en fosfatgruppe på grunn av vannvirkningen. Reaksjon av hydrolyse ATP er som følger:

ATP er essensielt, for eksempel for muskelkontraksjon.

ATP er nøkkelen for transport av makromolekyler gjennomplasmamembran (eksocytose og cellulær endocytose) og også for synaptisk kommunikasjon mellomnevroner, så dens kontinuerlige syntese er avgjørende, fra glukose hentet fra mat. Slik er dens betydning for liv, at inntak av noen giftige elementer som hemmer ATP-prosesser, som arsen eller cyanid, er dødelig og forårsaker organismens død på en fulminant måte.

!-- GDPR -->