- Co to jest ATP?
- Do czego służy ATP?
- Jak powstaje ATP?
- Glikoliza
- cykl Krebsa
- Łańcuch transportu elektronów i fosforylacja oksydacyjna
- Znaczenie ATP
Wyjaśniamy, czym jest ATP, do czego służy i jak powstaje ta cząsteczka. Również glikoliza, cykl Krebsa i fosforylacja oksydacyjna.
Co to jest ATP?
wbiochemiaakronim ATP oznacza adenozynotrójfosforan lub adenozynotrójfosforan, organiczną cząsteczkę należącą do grupy nukleotydów, fundamentalną dla metabolizmu energetycznego komórka. ATP jest głównym źródłem energii wykorzystywanej w większości procesów i funkcji komórkowych, zarówno w organizmie człowieka, jak i innych.żyjące istoty.
Nazwa ATP pochodzi od składu cząsteczkowego tej cząsteczki, utworzonej przez zasadę azotową (adeninę) połączoną zatom węgiel jedencząsteczka pentozowego cukru (zwanej też rybozą), a z kolei z trzemajony fosforany przyłączone do innego atomu węgla. Wszystko to podsumowano we wzorze cząsteczkowym ATP: C10H16N5O13P3.
Cząsteczka ATP została po raz pierwszy odkryta w 1929 roku w ludzkich mięśniach w Stanach Zjednoczonych przez Cyrusa H. Fiske i Yellapragadę SubbaRow, a niezależnie w Niemczech przez biochemika Karla Lohmanna.
Chociaż cząsteczka ATP została odkryta w 1929 roku, nie było żadnych zapisów dotyczących jej funkcjonowania i znaczenia w różnychprocesy transferu energii w komórce do 1941 r., dzięki badaniom niemiecko-amerykańskiego biochemika Fritza Alberta Lipmanna (laureata Nagrody Nobla w 1953 r. wraz z Krebsem).
Zobacz też:Metabolizm
Do czego służy ATP?
Główną funkcją ATP jest dostarczanie energii w reakcjach biochemicznych zachodzących wewnątrz komórki, dlatego cząsteczka ta jest również znana jako „waluta energetyczna” organizmu.
ATP jest przydatną cząsteczką, która chwilowo zawiera energia chemiczna uwalniane podczas metabolicznych procesów rozkładujedzeniei uwolnić go ponownie, gdy jest to konieczne, aby napędzać różne procesy biologiczne organizmu, takie jak transport komórkowy, promować reakcje, które zużywająEnergia a nawet do wykonywania mechanicznych czynności ciała, takich jak chodzenie.
Jak powstaje ATP?
W komórkach ATP jest syntetyzowany poprzez oddychanie komórkowe, proces zachodzący w komórkach.mitochondria komórki. Podczas tego zjawiska energia chemiczna zmagazynowana w glukozie jest uwalniana w procesieutlenianie to uwalniaWSPÓŁ2, H2O i energia w postaci ATP. Chociaż glukoza jest par excellence substratem tej reakcji, należy wyjaśnić, żebiałko i tłuszcze mogą być również utlenione do ATP. Każdy z tych składników odżywczych z karmienie osobników mają różne szlaki metaboliczne, ale zbiegają się one we wspólny metabolit: acetylo-CoA, który rozpoczyna cykl Krebsa i umożliwia konwergencję procesu pozyskiwania energii chemicznej, ponieważ wszystkie komórki zużywają swoją energię w postaci ATP.
Proces oddychania komórkowego można podzielić na trzy fazy lub etapy: glikolizę (uprzedni szlak, który jest wymagany tylko wtedy, gdy komórka wykorzystuje glukozę jako paliwo), cykl Krebsa i łańcuch transportu elektronów. Podczas dwóch pierwszych etapów wytwarzany jest acetylo-CoA, CO2 i tylko niewielka ilość ATP, natomiast w trzeciej fazie oddychania jest wytwarzany H2O a większość ATP poprzez zestaw białek zwanych „złożoną syntazą ATP”.
Glikoliza
Jak wspomniano, glikoliza jest szlakiem poprzedzającym oddychanie komórkowe, podczas którego dla każdej glukozy (która ma 6 atomów węgla) powstają dwa pirogroniany (a pogarszać utworzone przez 3 węgle).
W przeciwieństwie do pozostałych dwóch etapów oddychania komórkowego glikoliza zachodzi w cytoplazma komórki. Powstały w tym pierwszym szlaku pirogronian musi przedostać się do mitochondriów, aby kontynuować jego przemianę w Acetyl-CoA, a tym samym być wykorzystany w cyklu Krebsa.
cykl Krebsa
Cykl Krebsa (również cykl kwasu cytrynowego lub cykl kwasu trikarboksylowego) jest podstawowym procesem zachodzącym w macierzy mitochondriów komórkowych i składa się z następujących po sobie reakcje chemiczne co lubicel uwolnienie energii chemicznej zawartej w Acetyl-CoA uzyskanej z przetwarzania różnych składników pokarmowych żywej istoty, a także otrzymywanie prekursorów innych aminokwasów niezbędnych do reakcji biochemicznych o innym charakterze.
Cykl ten jest częścią znacznie większego procesu, jakim jest utlenianie węglowodanów, lipidów i białek, a jego etapem pośrednim jest: po utworzeniu Acetyl-CoA z węglami wspomnianych związków organicznych, a przed fosforylacją oksydacyjną. zmontowane” w reakcji katalizowanej przez aenzym zwany syntetazą ATP lub syntazą ATP.
Cykl Krebsa działa dzięki kilku różnym enzymom, które całkowicie utleniają Acetyl-CoA i uwalniają dwa różne z każdej utlenionej cząsteczki: CO2 (dwutlenek węgla) i H2O (woda). Ponadto podczas cyklu Krebsa generowana jest minimalna ilość GTP (podobna do ATP) i moc redukująca w postaci NADH i FADH2, która zostanie wykorzystana do syntezy ATP w kolejnym etapie oddychania komórkowego.
Cykl rozpoczyna się fuzją cząsteczki acetylo-CoA z cząsteczką szczawiooctanu. To połączenie daje początek sześciowęglowej cząsteczce: cytrynianowi. W ten sposób uwalniany jest koenzym A. W rzeczywistości jest on wielokrotnie ponownie wykorzystywany. Jeśli w komórce jest za dużo ATP, ten etap jest wstrzymany.
Następnie cytrynian lub kwas cytrynowy przechodzi szereg kolejnych przekształceń, z których ponownie powstanie izocytrynian, ketoglutaran, sukcynylo-CoA, bursztynian, fumaran, jabłczan i szczawiooctan. Wraz z tymi produktami, minimalna ilość GTP jest wytwarzana w każdym pełnym cyklu Krebsa, redukując moc w postaci NADH i FADH2 oraz CO2.
Łańcuch transportu elektronów i fosforylacja oksydacyjna
Ostatni etap obwodu zbierania składników odżywczych wykorzystuje tlen i związki wytwarzane podczas cyklu Krebsa do produkcji ATP w procesie zwanym fosforylacją oksydacyjną. Podczas tego procesu, który zachodzi w wewnętrznej błonie mitochondrialnej, NADH i FADH2 oddają elektrony sprowadzając je na energetycznie niższy poziom. Elektrony te są ostatecznie akceptowane przez tlen (który w połączeniu z protonami powoduje powstawanie cząsteczek wody).
Sprzężenie między łańcuchem elektronowym a fosforylacją oksydacyjną działa na podstawie dwóch przeciwstawnych reakcji: jednej, która uwalnia energię, i drugiej, która wykorzystuje uwolnioną energię do produkcji cząsteczek ATP, dzięki interwencji syntetazy ATP. Gdy elektrony „podróżują” w dół łańcucha w serii reakcje redoks, uwolniona energia jest wykorzystywana do pompowania protonów przez błonę. Kiedy te protony dyfundują z powrotem przez syntetazę ATP, ich energia jest wykorzystywana do wiązania dodatkowej grupy fosforanowej z cząsteczką ADP (adenozynodifosforanu), co prowadzi do powstania ATP.
Znaczenie ATP
ATP jest podstawową cząsteczką dla procesów życiowych organizmów żywych, jako przekaźnik energii chemicznej dla różnych reakcji zachodzących w komórce, np. syntezy makrocząsteczki złożone i fundamentalne, takie jak te zDNA, RNA lub do syntezy białek, która zachodzi w komórce. W ten sposób ATP dostarcza energię niezbędną do umożliwienia większości reakcji zachodzących w ciele.
Użyteczność ATP jako cząsteczki „dawcy energii” tłumaczy się obecnością bogatych w energię wiązań fosforanowych. Te same wiązania mogą uwolnić dużą ilość energii poprzez „rozerwanie”, gdy ATP jest hydrolizowany do ADP, to znaczy, gdy traci grupę fosforanową w wyniku działania wody. Reakcja hydroliza ATP wygląda następująco:
ATP jest niezbędne na przykład do skurczu mięśni.ATP jest kluczem do transportu makrocząsteczek przezbłona plazmatyczna (egzocytoza i endocytoza komórkowa), a także do komunikacji synaptycznej międzyneurony, dlatego niezbędna jest jego ciągła synteza z glukozy pozyskiwanej z pożywienia. Takie jest jego znaczenie dla życie, że spożycie niektórych toksycznych pierwiastków hamujących procesy ATP, takich jak arsen czy cyjanek, jest śmiertelne i powoduje śmierć organizmu w sposób piorunujący.