Mindent tudni akarok

Adenozin-trifoszfát

Vkontakte
Pinterest




Adenozin-trifoszfát (ATP) a biokémiában az intracelluláris energiaátvitel "molekuláris valutája" néven ismert kémiai vegyület; vagyis az ATP képes a kémiai energiát tárolni és szállítani a sejtekben. Az összes sejt - mind prokarióta, például baktériumok, mind eukarióta - például amőba, gombák, növények és állatok esetén - az ATP-t használja az energia hordozó fő molekulájaként és az endergonikus vagy energiát igénylő reakciók fő energiaforrásaként. .

Az élő sejteknek energiára van szükségük a túléléshez és a működéshez, és ennek az energianek a legnagyobb része vagy sugárzó energián keresztül, vagy kémiai energián keresztül származik, amelyet a tápanyagmolekulák interatomikus kötései kötnek össze. Amikor a tápanyagmolekulákat, például a szénhidrátokból és zsírokból származó molekulákat, a sejtek oxidálják, a felszabaduló szabad energia egy részét az ATP kémiai kötéseiben foghatja meg. Az ATP lehetővé teszi a sejtek számára, hogy az energiát kémiai potenciálként tárolják, és ezen energiát keringtetik és felhasználják. A sejtek folyamatosan képesek létrehozni és keringtetni az ATP-t, és amikor a sejteknek energiára van szükségük, "elköltik az ATP-t", ami aztán azt általában energia valuta az életé.

Az ATP-vel az energiával kapcsolatos funkción kívül fontos szerepet játszik a nukleinsavak szintézisében és a jelátviteli útvonalakban is, amelyekben a foszfátot szolgáltatja a protein-kináz reakciókhoz.

Az ATP mindenütt jelenléte az összes élő szervezet sejtjében alátámasztja azt a nézetet, hogy az újabb alkotások a korábbi alkotások alapjaira épülnek, és az ATP nagyon korán megjelent a sejtek életében. Az ATP egyetemes használata szintén tükrözi a teremtés konzervatív természetét, ahol ugyanazok vagy hasonló anyagcsere folyamatok és kémiai vegyületek fordulnak elő ismételten, és tükrözik a legegyszerűbb szervezetek és az emberek közötti kapcsolatot. Az ATP bonyolult integrációja az alapvető anyagcsere-folyamatokba felfedi a komplex koordinációt, amely az élő rendszerek részein szükséges.

Kémiai tulajdonságok

Az ATP adenozint és három kapcsolódó foszfátcsoportot (trifoszfát) tartalmaz. Maga az adenozin két fő molekuláris egységből áll: adeninből (nitrogéntartalmú molekula) és ribózból (öt széntartalmú cukor). Az adenozin-monofoszfát (AMP) egy foszfátcsoporttal kapcsolódik az adenozinnal, és az adenozin-difoszfát (ADP) két kapcsolódó foszfátcsoporttal rendelkezik.


Adenozin-monofoszfát
AMP
Adenozin-difoszfát
ADP
Adenozin-trifoszfát
ATP

A három kapcsolt foszforilcsoportot, kezdve az AMP csoportjával, alfa (α), béta (β) és gamma (γ) foszfátoknak nevezzük. Ezek a kapcsolt foszfátcsoportok képezik a molekula "üzleti végét", mivel az ATP energiát tárol a foszfátcsoportok közötti kötésekben. Az ATP-molekulákat néha A ~ P ~ P ~ P-ként írják, a "~" egy olyan kötést jelent, amely potenciális kémiai energiát tartalmaz.

Az ATP rendkívül gazdag kémiai energiában, különösen a második és a harmadik foszfátcsoport között. Mivel ezek a kémiai kötések megszakadnak (mivel az ATP átalakul ADP-ként és szervetlen foszfáttá), az energiakibocsátás -12 kCal / mol in vivo (egy élő sejt belsejében) és -7,3 kCal / mol in vitro (laboratóriumi körülmények között). Az ilyen viszonylag hatalmas energiakibocsátás egyetlen kémiai változás következtében, a molekula teljes feltöltési és kisütési ciklusával, amely tökéletesen integrálódik a rendes sejt anyagcserébe, az, ami az ATP-t olyan értékesé teszi az élet minden formája számára. A molekulákat az egyik helyre fel lehet tölteni, és egy másik helyre szállíthatják kisülés céljából, valamilyen módon, mint egy száraz cellás elem.

Szintézis

Helyet kitöltő kép az ATP-ről

Az ATP különféle sejtes folyamatokkal állítható elő. Aerob körülmények között a szintézis mitokondriumokban zajlik az oxidatív foszforilezés során, amelyet az ATP szintáz katalizál; kisebb mértékben, anaerob körülmények között, ezt két enzim: foszfo-glicerát-kináz (PGK) és piruvát-kináz által katalizált szubsztrát-foszforilezéssel hajtjuk végre.

Az ATP szintén számos úgynevezett "feltöltési" reakción keresztül szintetizálódik, amelyet az NDK-k enzimcsaládjai (nukleozid-difoszfát-kinázok) katalizálnak, amelyek más nukleozid-trifoszfátokat használnak nagy energiájú foszfát donorként, és az ATP guanido-foszfotranszferáz családot, amely kreatint használ .

ADP + GTP ATP + GDP

A növényekben az ATP kloroplasztokban fotoszintézissel szintetizálódik a fotoszintézis könnyű reakciói során. Ezt az ATP-t azonban később felhasználják a fotoszintézis Calvin-ciklusának léptetésére, így a fotoszintézis nem eredményezi az ATP teljes képződését.

Az ATP szintézisének fő üzemanyagai a glükóz és a zsírsavak. Először a glükózt pirováttá bontják a citoszolban, így minden glükózmolekulához két ATP molekulát kapnak. A glükózmolekula további lebontását az ATP szintézise céljából a mitokondriumokban hajtják végre egy olyan folyamatban, amely mintegy 30 molekulát ATP-t eredményez minden oxidált glükózmolekula számára. (Lásd a citromsav-ciklust.)

Funkció

Az ATP-energia felszabadul a nagy energiájú foszfát-foszfát kötések hidrolízisével (bomlás vízzel történő reakció révén). Az ATPáz enzim elősegíti a kötés megszakítását a második és a harmadik foszfátcsoport között, amikor az ATP átalakul ADP-vé. A hidrolízis szabad szervetlen foszfátot eredményez (Pén) és az ADP. Bár ez szabad foszfát-ionokat eredményezhet, általában a foszfátcsoportot egy másik molekulaba helyezik át egy foszforilációnak nevezett folyamat során.

Az energia felszabadul, ha az első és a második foszfátcsoport közötti kötés megszakad, amikor az ADP átalakul AMP-vé. Vagyis az ADP tovább bontható egy másik P-reén és AMP. Az ATP közvetlenül AMP-re bontható, pirofoszfát (PPén). Ennek az utolsó reakciónak az az előnye, hogy hatékonyan visszafordíthatatlan eljárás vizes oldatban.

Ezt az energiát különféle enzimek, motoros fehérjék és transzportfehérjék felhasználhatják a sejt munkájának elvégzésére.

ATP az emberi testben

Az ATP teljes mennyisége az emberi testben egyszerre körülbelül 0,1 mol. Ennek ellenére a felnőttek naponta átalakítanak olyan ATP-mennyiséget, amely legalább a testtömeg felének felel meg, és a kemény munka napján csaknem egy tonna. Vagyis az emberi sejtek által felhasznált energia naponta 200-300 mol ATP hidrolízisét igényli. Ez azt jelenti, hogy minden ATP-molekulát egy-egy nap alatt 2000-től 3000-szer újrahasznosítanak. Az ATP tárolása egy cellában korlátozott, másodpercekben kimerül, ezért fogyasztásának szorosan követnie kell a szintézisét. Vagyis a sejteknek folyamatosan ki kell tölteni vagy újraszintetizálni az ATP-t.

Irodalom

  • Abrahams, J. P., A. G. Leslie, R. Lutter és J. E. Walker. 1994. A szarvasmarha szív mitokondriumaiból származó F1 -ATPáz 2,8 Å felbontású szerkezete. Természet 370:621-628.
  • Boyer, P. D. 1993. Az ATP szintáz kötődési mechanizmusa: Néhány valószínűség és lehetőség. Biochimica et Biophysica Acta 1140:215-250.
  • Boyer, P. D. 1997. Az ATP szintáz - egy csodálatos molekuláris gép. Éves áttekintés a biokémiában 66:717-749.
  • Lutsenko, S. és J. H. Kaplan. 1996. A P-típusú ATPázok szervezése: A szerkezeti sokféleség jelentősége. Biokémia 34:15607-15613.
  • Möller, J. V., Juul B. és M. le Maire. 1996. P-típusú ATPázok szerkezeti felépítése, ionszállítás és energiaátvitel. Biochimica et Biophysica Acta 1286:1-51.
  • Skou, J. C. 1957. Egyes kationok hatása a perifériás idegekből származó adenozin-trifoszfatázra. Biochimica et Biophysica Acta 23:394-401.
  • Skou, J. C. és M. Esmann. A Na, K-ATPáz. Journal of Bioenergetics and Biomembranes 24:249-261.
  • Lingrel, J. B., 1992. Na-K-ATPáz: Izoform szerkezet, funkció és expresszió. Journal of Bioenergetics and Biomembranes 24:263-270.

Vkontakte
Pinterest