atp

Biológ

2022

Vysvetlíme, čo je ATP, na čo slúži a ako sa táto molekula vyrába. Tiež glykolýza, Krebsov cyklus a oxidačná fosforylácia.

Molekula ATP bola objavená nemeckým biochemikom Karlom Lohmannom v roku 1929.

čo je ATP?

Vbiochémiaskratka ATP označuje adenozíntrifosfát alebo adenozíntrifosfát, organickú molekulu patriacu do skupiny nukleotidov, ktorá je základom pre energetický metabolizmus bunka. ATP je hlavným zdrojom energie využívanej vo väčšine bunkových procesov a funkcií, ako v ľudskom tele, tak aj v tele iných.živé bytosti.

Názov ATP pochádza z molekulárneho zloženia tejto molekuly, tvorenej dusíkatou zásadou (adenínom) spojenou satóm uhlíkovýmolekula pentózového cukru (tiež nazývaného ribóza) a následne s tromiióny fosforečnany pripojené k inému atómu uhlíka. Toto všetko je zhrnuté v molekulovom vzorci ATP: C10H16N5O13P3.

Molekula ATP bola prvýkrát objavená v roku 1929 v ľudskom svale v USA Cyrusom H. Fiske a Yellapragada SubbaRow a nezávisle v Nemecku biochemikom Karlom Lohmannom.

Aj keď bola molekula ATP objavená v roku 1929, neexistujú žiadne záznamy o jej fungovaní a význame v rôznychprocesy prenosu energie bunky až do roku 1941, vďaka štúdiám nemecko-amerického biochemika Fritza Alberta Lipmanna (nositeľ Nobelovej ceny z roku 1953 spolu s Krebsom).

Pozri tiež:Metabolizmus

Na čo je ATP?

Hlavnou funkciou ATP je slúžiť ako zdroj energie pri biochemických reakciách, ktoré prebiehajú vo vnútri bunky, a preto je táto molekula známa aj ako „energetická mena“ organizmu.

ATP je užitočná molekula na okamžité zachytenie chemická energia uvoľnené počas metabolických procesov rozkladujedloa v prípade potreby ho znova uvoľnite, aby poháňal rôzne biologické procesy v tele, ako je bunkový transport, a podporoval reakcie, ktoré spotrebúvajúenergie alebo dokonca vykonávať mechanické činnosti tela, ako je chôdza.

Ako sa vyrába ATP?

Na syntézu ATP je potrebné uvoľniť chemickú energiu uloženú v glukóze.

V bunkách sa ATP syntetizuje bunkovým dýchaním, procesom, ktorý prebieha v bunkách.mitochondrie bunky. Počas tohto javu sa chemická energia uložená v glukóze uvoľňuje prostredníctvom procesuoxidácia ktorý uvoľňujeCO2, H2O a energie vo forme ATP. Hoci glukóza je substrát par excellence tejto reakcie, malo by sa to objasniťproteín a tukov môžu byť tiež oxidované na ATP. Každá z týchto živín z kŕmenie jedinca majú rôzne metabolické dráhy, ale konvergujú na spoločný metabolit: acetyl-CoA, ktorý spúšťa Krebsov cyklus a umožňuje zbližovanie procesu získavania chemickej energie, pretože všetky bunky spotrebúvajú svoju energiu vo forme ATP.

Proces bunkového dýchania možno rozdeliť do troch fáz alebo štádií: glykolýza (predchádzajúca dráha, ktorá je potrebná len vtedy, keď bunka používa glukózu ako palivo), Krebsov cyklus a reťazec transportu elektrónov. Počas prvých dvoch štádií vzniká acetyl-CoA, CO2 a len malé množstvo ATP, zatiaľ čo počas tretej fázy dýchania sa tvorí H2O a väčšina ATP prostredníctvom súboru proteínov nazývaných "komplexná ATP syntáza".

Glykolýza

Ako už bolo spomenuté, glykolýza je dráha pred bunkovým dýchaním, počas ktorej sa pre každú glukózu (ktorá má 6 uhlíkov) tvoria dva pyruváty (a zlúčenina tvorený 3 uhlíkmi).

Na rozdiel od ostatných dvoch štádií bunkového dýchania prebieha glykolýza v cytoplazme bunky. Pyruvát, ktorý je výsledkom tejto prvej dráhy, musí vstúpiť do mitochondrií, aby pokračoval v transformácii na acetyl-CoA, a tak mohol byť použitý v Krebsovom cykle.

Krebsov cyklus

Krebsov cyklus je súčasťou procesu oxidácie uhľohydrátov, lipidov a bielkovín.

Krebsov cyklus (tiež cyklus kyseliny citrónovej alebo cyklus trikarboxylovej kyseliny) je základný proces, ktorý sa vyskytuje v matrici bunkových mitochondrií a pozostáva z postupnosti chemické reakcie čo má rádcieľ uvoľnenie chemickej energie obsiahnutej v acetyl-CoA získanej zo spracovania rôznych živín živej potravy živej bytosti, ako aj získanie prekurzorov iných aminokyselín potrebných pre biochemické reakcie inej povahy.

Tento cyklus je súčasťou oveľa väčšieho procesu, ktorým je oxidácia uhľohydrátov, lipidov a bielkovín, pričom jeho medzistupeň je: po vytvorení acetyl-CoA s uhlíkmi uvedených organických zlúčenín a pred oxidačnou fosforyláciou. kde ATP je " zostavený“ v reakcii katalyzovanej aenzým nazývaná ATP syntetáza alebo ATP syntáza.

Krebsov cyklus funguje vďaka niekoľkým rôznym enzýmom, ktoré úplne oxidujú Acetyl-CoA a uvoľňujú dva rôzne enzýmy z každej oxidovanej molekuly: CO2 (oxid uhličitý) a H2O (voda). Okrem toho sa počas Krebsovho cyklu vytvára minimálne množstvo GTP (podobne ako ATP) a znižuje sa energia vo forme NADH a FADH2, ktorá sa použije na syntézu ATP v ďalšej fáze bunkového dýchania.

Cyklus začína fúziou molekuly acetyl-CoA s molekulou oxalacetátu. Toto spojenie vedie k šesťuhlíkovej molekule: citrátu. Uvoľňuje sa tak koenzým A. V skutočnosti sa mnohokrát opätovne používa. Ak je v bunke príliš veľa ATP, tento krok je inhibovaný.

Následne citrát alebo kyselina citrónová prechádzajú sériou postupných transformácií, ktoré postupne vytvárajú izocitrát, ketoglutarát, sukcinyl-CoA, sukcinát, fumarát, malát a opäť oxalacetát. Spolu s týmito produktmi sa pre každý úplný Krebsov cyklus vyrába minimálne množstvo GTP, čím sa znižuje energia vo forme NADH a FADH2 a CO2.

Elektrónový transportný reťazec a oxidačná fosforylácia

Molekuly NADH a FADH2 sú schopné darovať elektróny v Krebsovom cykle.

Posledná fáza okruhu zberu živín využíva kyslík a zlúčeniny produkované počas Krebsovho cyklu na produkciu ATP v procese nazývanom oxidačná fosforylácia. Počas tohto procesu, ktorý prebieha vo vnútornej mitochondriálnej membráne, darujú NADH a FADH2 elektróny ženie ich na energeticky nižšiu úroveň. Tieto elektróny sú nakoniec prijaté kyslíkom (ktorý pri spojení s protónmi vedie k tvorbe molekúl vody).

Spojenie medzi elektronickým reťazcom a oxidačnou fosforyláciou funguje na základe dvoch protichodných reakcií: jedna uvoľňuje energiu a druhá využíva uvoľnenú energiu na produkciu molekúl ATP vďaka zásahu ATP syntetázy. Keď elektróny „cestujú“ po reťazci v sérii redoxné reakcie, uvoľnená energia sa využíva na pumpovanie protónov cez membránu. Keď tieto protóny difundujú späť cez ATP syntetázu, ich energia sa využíva na naviazanie ďalšej fosfátovej skupiny na molekulu ADP (adenozíndifosfát), čo vedie k tvorbe ATP.

Význam ATP

ATP je základná molekula pre životne dôležité procesy živých organizmov, ako prenášač chemickej energie pre rôzne reakcie, ktoré prebiehajú v bunke, napr. makromolekuly komplexné a základné, ako sú naprDNA, RNA alebo na syntézu proteínov, ku ktorej dochádza v bunke. ATP teda poskytuje energiu potrebnú na umožnenie väčšiny reakcií, ktoré prebiehajú v tele.

Užitočnosť ATP ako molekuly „donora energie“ sa vysvetľuje prítomnosťou fosfátových väzieb bohatých na energiu. Tieto isté väzby môžu uvoľniť veľké množstvo energie „rozbitím“, keď sa ATP hydrolyzuje na ADP, to znamená, keď pôsobením vody stratí fosfátovú skupinu. Reakcia na hydrolýza ATP je nasledovné:

ATP je nevyhnutný napríklad pre svalovú kontrakciu.

ATP je kľúčový pre transport makromolekúl cezplazmatická membrána (exocytóza a bunková endocytóza) a tiež na synaptickú komunikáciu medzineuróny, preto je nevyhnutná jeho nepretržitá syntéza, z glukózy získanej z potravy. Taký je jeho význam pre života, že požitie niektorých toxických prvkov, ktoré inhibujú procesy ATP, ako je arzén alebo kyanid, je smrteľné a spôsobuje náhlu smrť organizmu.

!-- GDPR -->