De ATP (adenosintrifosfat) är en organisk molekyl med höga energibindningar som består av en adeninring, en ribos och tre fosfatgrupper. Det har en grundläggande roll i ämnesomsättningen, eftersom det transporterar den energi som behövs för att hålla en serie cellulära processer effektivt..
Det är allmänt känt av termen "energivaluta", eftersom dess bildning och användning sker lätt, vilket möjliggör "betala" snabbt för kemiska reaktioner som kräver energi.
Även om molekylen för blotta ögat är liten och enkel, lagrar den en betydande mängd energi i sina bindningar. Fosfatgrupper har negativa laddningar, som är i konstant avstötning, vilket gör det till en labil och lätt bruten bindning..
Hydrolysen av ATP är nedbrytningen av molekylen genom närvaron av vatten. Genom denna process frigörs den inneslutna energin.
Det finns två huvudkällor till ATP: fosforylering av substratnivå och oxidativ fosforylering, den senare är den viktigaste och mest använda av cellen..
Oxidativ fosforylering kopplar ihop oxidation av FADHtvå och NADH + H+ i mitokondrier och substratnivå sker fosforylering utanför elektrontransportkedjan, i vägar såsom glykolys och trikarboxylsyracykeln.
Denna molekyl är ansvarig för att tillhandahålla den energi som behövs för de flesta av de processer som sker i cellen att äga rum, från proteinsyntes till rörelse. Dessutom tillåter den molekylär trafik genom membran och verkar på cellsignalering..
Artikelindex
ATP, som namnet antyder, är en nukleotid med tre fosfater. Dess speciella struktur, särskilt de två pyrofosfatbindningarna, gör den till en energirik förening. Den består av följande element:
- En kvävebas, adenin. Kvävebaser är cykliska föreningar som innehåller en eller flera kväve i sin struktur. Vi hittar dem också som komponenter i nukleinsyror, DNA och RNA.
- Ribos ligger i mitten av molekylen. Det är ett socker av pentos, eftersom det har fem kolatomer. Dess kemiska formel är C5H10ELLER5. Kol 1 i ribos är fäst vid adeninringen.
- Tre fosfatradikaler. De två sista är "högenergibindningar" och representeras i de grafiska strukturerna av lutningssymbolen: ~. Fosfatgruppen är en av de viktigaste i biologiska system. De tre grupperna kallas alfa, beta och gamma, från närmast till längst.
Denna länk är väldigt labil, så den delar sig snabbt, enkelt och spontant när organismens fysiologiska tillstånd motiverar det. Detta inträffar eftersom de negativa laddningarna för de tre fosfatgrupperna ständigt försöker röra sig bort från varandra..
ATP spelar en oumbärlig roll i energimetabolismen i praktiskt taget alla levande organismer. Av den anledningen kallas den ofta en energivaluta, eftersom den kan spenderas kontinuerligt och fyllas på på bara några minuter..
Direkt eller indirekt tillhandahåller ATP energi för hundratals processer, förutom att fungera som en fosfatgivare.
I allmänhet fungerar ATP som en signalmolekyl i processerna som förekommer inuti cellen, det är nödvändigt att syntetisera komponenterna i DNA och RNA och för syntes av andra biomolekyler deltar det i människohandel bland annat.
Användningen av ATP kan delas in i huvudkategorier: transport av molekyler genom biologiska membran, syntes av olika föreningar och slutligen, mekaniskt arbete.
ATP: s funktioner är mycket breda. Dessutom är det involverat i så många reaktioner att det skulle vara omöjligt att namnge dem alla. Därför kommer vi att diskutera tre specifika exempel för att exemplifiera var och en av de tre nämnda användningarna..
Cellen är en mycket dynamisk miljö som kräver att specifika koncentrationer upprätthålls. De flesta molekyler kommer inte in i cellen slumpmässigt eller av en slump. För att en molekyl eller ett ämne ska kunna komma in måste det göras av sin specifika transportör.
Transportörer är membranomspännande proteiner som fungerar som cellulära "gatekeepers", som kontrollerar materialflödet. Därför är membranet halvgenomträngligt: det tillåter vissa föreningar att komma in och andra inte..
En av de mest kända transporterna är natrium-kaliumpumpen. Denna mekanism klassificeras som aktiv transport, eftersom jonernas rörelse sker mot deras koncentrationer och det enda sättet att utföra denna rörelse är genom att införa energi i systemet, i form av ATP..
Det uppskattas att en tredjedel av ATP som bildas i cellen används för att hålla pumpen aktiv. Natriumjoner pumpas ständigt till utsidan av cellen, medan kaliumjoner pumpas i motsatt riktning..
Logiskt sett är användningen av ATP inte begränsad till transport av natrium och kalium. Det finns andra joner, såsom kalcium, magnesium, bland andra, som behöver denna energivaluta för att komma in.
Proteinmolekyler består av aminosyror, kopplade ihop genom peptidbindningar. För att bilda dem krävs att fyra högenergibindningar bryts. Med andra ord måste ett betydande antal ATP-molekyler hydrolyseras för bildning av ett protein med genomsnittlig längd..
Proteinsyntes sker i strukturer som kallas ribosomer. Dessa kan tolka koden som budbärar-RNA har och översätta den till en aminosyrasekvens, en ATP-beroende process..
I de mest aktiva cellerna kan proteinsyntes leda upp till 75% av ATP som syntetiseras i detta viktiga arbete.
Å andra sidan syntetiserar cellen inte bara proteiner, den behöver också lipider, kolesterol och andra väsentliga ämnen och för att göra det krävs den energi som finns i ATP-bindningarna..
Mekaniskt arbete är en av de viktigaste funktionerna hos ATP. Till exempel, för att vår kropp ska kunna dra ihop muskelfibrer, är tillgången på stora mängder energi nödvändig..
I muskler kan kemisk energi omvandlas till mekanisk energi tack vare omorganisationen av proteinerna med förmågan att dra ihop sig som bildar den. Längden på dessa strukturer modifieras, förkortas, vilket skapar en spänning som översätts till generationen av rörelse.
I andra organismer sker cellernas rörelse också tack vare närvaron av ATP. Till exempel rörelse av cilia och flagella som möjliggör förflyttning av vissa encelliga organismer sker genom användning av ATP.
En annan speciell rörelse är den amöbiska som involverar utskjutningen av en pseudopod vid celländarna. Flera celltyper använder denna rörelsemekanism, inklusive leukocyter och fibroblaster..
När det gäller könsceller är rörelse väsentlig för en effektiv utveckling av embryot. Embryonala celler flyttar viktiga avstånd från deras ursprung till den region där de måste ha specifika strukturer.
Hydrolysen av ATP är en reaktion som involverar nedbrytningen av molekylen genom närvaron av vatten. Reaktionen representeras enligt följande:
ATP + vatten ⇋ ADP + Pi + Energi. Var, termen Pi avser den oorganiska fosfatgruppen och ADP är adenosindifosfat. Observera att reaktionen är reversibel.
Hydrolysen av ATP är ett fenomen som involverar frisättning av en enorm mängd energi. Brytningen av någon av pyrofosfatbindningarna resulterar i frisättning av 7 kcal per mol - specifikt 7,3 från ATP till ADP och 8,2 för produktion av adenosinmonofosfat (AMP) från ATP. Detta motsvarar 12 000 kalorier per mol ATP..
Eftersom hydrolysprodukterna är mycket mer stabila än den ursprungliga föreningen, det vill säga ATP.
Det bör nämnas att endast hydrolysen som sker på pyrofosfatbindningarna för att ge upphov till bildandet av ADP eller AMP leder till generering av energi i betydande mängder.
Hydrolysen av de andra bindningarna i molekylen ger inte lika mycket energi, med undantag för hydrolysen av oorganiskt pyrofosfat, som har en stor mängd energi.
Frisättningen av energi från dessa reaktioner används för att utföra metaboliska reaktioner inuti cellen, eftersom många av dessa processer behöver energi för att fungera, både i de inledande stegen av nedbrytningsvägarna och i biosyntesen av föreningar..
Till exempel, vid glukosmetabolism, involverar de första stegen fosforylering av molekylen. I följande steg genereras ny ATP för att få en positiv nettovinst.
Ur energisynpunkt finns det andra molekyler vars frigöringsenergi är större än ATP, inklusive 1,3 bisfosfoglycerat, karbamylfosfat, kreatininfosfat och fosfoenolpyruvat..
ATP kan erhållas på två sätt: oxidativ fosforylering och fosforylering på substratnivå. Den förstnämnda kräver syre medan den andra inte gör det. Cirka 95% av den bildade ATP förekommer i mitokondrierna.
Oxidativ fosforylering involverar en tvåfasig oxidationsprocess för näringsämnen: erhållande av reducerade koenzymer NADH och FADHtvå härrör från vitaminer.
Reduktionen av dessa molekyler kräver användning av väten från näringsämnen. I fetter är produktionen av koenzymer anmärkningsvärd, tack vare den enorma mängden väten de har i sin struktur, jämfört med peptider eller kolhydrater.
Även om det finns flera vägar för koenzymproduktion är den viktigaste vägen Krebs-cykeln. Därefter koncentreras de reducerade koenzymerna i andningskedjorna i mitokondrierna, vilket överför elektronerna till syre..
Elektrontransportkedjan består av en serie membrankopplade proteiner som pumpar protoner (H +) utåt (se bild). Dessa protoner kommer in och korsar membranet igen med hjälp av ett annat protein, ATP-syntas, som ansvarar för syntesen av ATP.
Med andra ord har vi att minskningen av koenzymer, mer ADP och syre genererar vatten och ATP.
Fosforylering på substratnivå är inte lika viktig som den mekanism som beskrivs ovan, och eftersom den inte kräver syremolekyler är den ofta associerad med jäsning. Den här vägen extraherar lite energi, även om den är mycket snabb, men om vi jämför den med oxidationsprocessen skulle den vara ungefär femton gånger mindre.
I vår kropp sker jäsningsprocesser på muskelnivå. Denna vävnad kan fungera utan syre, så det är möjligt att en glukosmolekyl bryts ned till mjölksyra (till exempel när vi gör en uttömmande sportaktivitet).
Vid jäsning har slutprodukten fortfarande energipotential som kan extraheras. I fallet med jäsning i muskler är kolämnena i mjölksyra vid samma reduktionsnivå som de i den ursprungliga molekylen: glukos.
Således sker energiproduktion genom bildandet av molekyler som har högenergibindningar, inklusive 1,3-bisfosfoglyrat och fosfoenolpyruvat..
I glykolys är exempelvis hydrolysen av dessa föreningar kopplad till produktionen av ATP-molekyler, därav termen "på substratnivå".
ATP lagras aldrig. Det är i en kontinuerlig cykel av användning och syntes. Detta skapar en balans mellan den bildade ATP och dess hydrolyserade produkt, ADP..
ATP är inte den enda molekyl som består av bisfosfatnukleosider som finns i cellulär metabolism. Det finns ett antal molekyler med strukturer som liknar ATP som har jämförbart energibeteende, även om de inte är lika populära som ATP.
Det mest framträdande exemplet är GTP, guanosintrifosfat, som används i den välkända Krebs-cykeln och i den glukoneogena vägen. Andra mindre använda är CTP, TTP och UTP.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.