ATP (adenosine typosfaat)

ATP -structuur. Bron: Wikimedia Commons

Wat is de ATP (Adenosine Triffosfate)?

Hij ATP (adenosine typosfaat) Het is een organisch molecuul dat de primaire energie van alle levensvormen draagt ​​(bacteriën, schimmels, groenten, gisten, cellen, enz.)). Het speelt een fundamentele rol in het metabolisme, omdat het de energie transporteert die nodig is om een ​​reeks cellulaire processen effectief te behouden.

Dit molecuul wordt gepresenteerd met hoge -energie -verbindingen die zijn gevormd door een adenine -ring, een ribose en drie fosfaatgroepen. Het is algemeen bekend om de term "energievaluta", omdat de vorming en het gebruik ervan gemakkelijk plaatsvindt, waardoor de chemische reacties die energie vereisen, snel kan betalen ".

Hoewel het molecuul met het blote oog klein en eenvoudig is, houdt het een aanzienlijke hoeveelheid energie in zijn banden. Fosfatengroepen hebben negatieve belastingen, die constant afstoting zijn, waardoor het een labiel en gemakkelijk te breken is.

Dit molecuul is verantwoordelijk voor het leveren van de nodige energie voor de meerderheid van de processen die zich voordoen in de cel, van eiwitsynthese tot voortbeweging. Bovendien maakt het het verkeer van moleculen mogelijk door de membranen en werkt het in celsignalage.

ATP -structuur

De ATP is, zoals de naam al aangeeft, een nucleotide met drie fosfaten. De specifieke structuur, met name de twee pyrofosfaatverbindingen, maken het een verbinding die rijk is aan energie. Het bestaat uit de volgende elementen:

- Een stikstofbasis, adenine. De stikstofbases zijn cyclische verbindingen die een of meer stikstof in hun structuur bevatten. We vinden ze ook als componenten in nucleïnezuren, DNA en RNA.

- In het midden van het molecuul is de ribose. Het is een pentose -type suiker, omdat het vijf koolstofatomen heeft. De chemische formule is c₅H₁₀OF₅. Koolstof 1 van de ribose is bevestigd aan de adenine -ring.

- Drie radicale fosfaten. De laatste twee zijn de "High Energy Links" en worden weergegeven in grafische structuren met het Virgulilla -symbool: ~. De fosfaatgroep is een van de belangrijkste in biologische systemen. De drie groepen worden Alfa, Beta en Gamma genoemd, van het dichtst bij de verste.

Deze link is erg labiel, dus deze is snel, gemakkelijk en spontaan verdeeld wanneer de fysiologische omstandigheden van het organisme het verdienen. Dit gebeurt omdat de negatieve belastingen van de drie fosfaatgroepen proberen van elkaar af te gaan.

Kan u van dienst zijn: monosachariden

ATP -functies

De ATP speelt een onmisbare rol in het energiemetabolisme van vrijwel alle levende organismen. Om deze reden wordt het meestal energievaluta genoemd, omdat het in slechts enkele minuten kan worden besteed en continu kan worden aangevuld.

Over het algemeen fungeert de ATP als een signaalmolecuul in de processen die in de cel voorkomen; Het is noodzakelijk om de componenten van DNA en RNA te synthetiseren en voor de synthese van andere biomoleculen, neemt onder andere deel aan verkeer door membranen.

ATP -functies zijn erg breed. Daarom zullen we drie specifieke voorbeelden noemen.

Energievoorziening voor het transport van natrium en kalium door het membraan

De ATP introduceert energie in het natriumpotassiumpompsysteem, cellulair actief transportmechanisme dat constant natriumionen naar de buitenkant van de cel pompt, en kaliumionen naar binnen. 

Naar schatting wordt een derde van de ATP gevormd in de cel gebruikt om de pomp actief te houden. 

Logisch gezien is het gebruik van ATP niet beperkt tot het transport van natrium en kalium. Er zijn andere ionen, zoals calcium, magnesium, onder andere die deze energievaluta nodig hebben om binnen te komen.

Deelname aan eiwitsynthese

Eiwitmoleculen worden gevormd door aminozuren, aan elkaar gekoppeld door peptidekoppelingen. Om ze te vormen, is de breuk van vier hoge energieverbindingen vereist. Met andere woorden, een aanzienlijk aantal ATP -moleculen moet worden gehydrolyseerd voor de vorming van een gemiddelde lengte -eiwit.

Eiwitsynthese vindt plaats in structuren die ribosomen worden genoemd. Deze kunnen de code interpreteren die de boodschapper heeft en vertalen deze in een aminozuursequentie: dit proces hangt af van ATP.

In de meest actieve cellen kan eiwitsynthese tot 75% van ATP gericht zijn in dit belangrijke werk.

Aan de andere kant synthetiseert de cel niet alleen eiwitten, heeft ook lipiden, cholesterol en andere onmisbare stoffen nodig en vereist dit de energie in ATP -bindingen.

Lever energie voor voortbeweging

Mechanisch werk is een van de belangrijkste functies van ATP. Als we bijvoorbeeld de samentrekking van spiervezels kunnen kunnen uitvoeren, moet u grote hoeveelheden energie hebben.

Kan u van dienst zijn: Timol Blue: kenmerken, voorbereiding en toepassingen

In de spier kan chemische energie worden omgezet in mechanische energie dankzij de reorganisatie van eiwitten met contractiecapaciteit die het vormen. De lengte van deze structuren wordt ingekort, wat een spanning creëert die zich vertaalt in het genereren van beweging.

ATP -hydrolyse

ATP -hydrolyse is een reactie die het uiteenvallen van het molecuul omvat vanwege de aanwezigheid van water. De reactie wordt als volgt weergegeven:

ATP + Water ⇋ ADP + P_Je + energie. Waar, de term p_Je Verwijst naar de anorganische fosfaatgroep en de ADP is adenosinedifosfaat. Merk op dat de reactie omkeerbaar is.

ATP -hydrolyse is een fenomeen dat de afgifte van een enorme hoeveelheid energie inhoudt.

De breuk van een van de pyrofosfaatverbindingen vertaalt zich in de afgifte van 7 kcal door mol -speciaal 7,3 van ATP naar ADP en 8.2 voor de productie van adenosinmonofosfaat (AMP) van ATP.

Dit is gelijk aan 12.000 calorieën per mol ATP.

Waarom vindt deze energie -afgifte plaats??

Hydrolyseproducten zijn veel stabieler dan ATP.

Het is noodzakelijk om te vermelden dat alleen de hydrolyse die optreedt op pyrofosfaatbindingen om aanleiding te geven tot de vorming van ADP of AMP leidt tot een generatie energie in belangrijke hoeveelheden.

De afgifte van energie uit deze reacties wordt gebruikt om metabole reacties in de cel uit te voeren, omdat veel van deze processen energie nodig hebben om te functioneren, zowel in de initiële stappen van afbraakroutes als in de biosynthese van verbindingen.

ATP verkrijgen

De ATP kan op twee manieren worden verkregen: oxidatieve fosforylering en fosforylering in termen van substraat. De eerste vereist zuurstof, terwijl de tweede het niet nodig heeft. Ongeveer 95% van de gevormde ATP vindt plaats in de mitochondria.

Oxidatieve fosforylering

Oxidatieve fosforylering omvat een oxidatieproces van voedingsstoffen in twee fasen: het verkrijgen van verminderde co -enzymen NADH en FADH₂ Vitamines afgeleid.

De vermindering van deze moleculen vereist het gebruik van hydrogenen van voedingsstoffen. In vetten is de productie van co -enzymen opmerkelijk, dankzij de enorme hoeveelheid hydrogenen die ze in hun structuur hebben, vergeleken met peptiden of koolhydraten.

Kan u van dienst zijn: apolipoproteïnen: wat zijn, functies, typen

Hoewel er verschillende co -enzymproductieroutes zijn, is de belangrijkste route de Krebs -cyclus. Vervolgens worden gereduceerde co -enzymen geconcentreerd op de ademhalingsketens die zich in de mitochondriën bevinden, die elektronen overbrengt naar zuurstof.

De elektronentransportieketting wordt gevormd door een reeks eiwitten gekoppeld aan het membraan, die protonen (H+) naar buiten pompen (zie afbeelding). Deze protonen komen binnen en kruisen het membraan opnieuw door een ander eiwit, de ATP Syntasa, belast met de ATP -synthese.

Met andere woorden, we moeten co -enzymen verminderen, meer ADP en zuurstof, water genereren en ATP.

ATP verkrijgen proces. Bron: Wikimedia Commons

Fosforylering op substraatniveau

Fosforylering in termen van substraat is niet zo belangrijk als het hierboven beschreven mechanisme en, omdat het geen zuurstofmoleculen vereist, wordt het meestal geassocieerd met fermentatie.

Deze route, hoewel zeer snel, extraheert weinig energie: als we het vergelijken met het oxidatieproces, zou het ongeveer vijftien minder zijn.

In ons lichaam komen fermentatieve processen voor op spierniveau. Dit weefsel kan werken zonder zuurstof, dus het is mogelijk dat een glucosemolecuul wordt afgebroken tot melkzuur (wanneer we bijvoorbeeld een intense sportactiviteit uitvoeren).

In gistingen heeft het eindproduct nog steeds een energiepotentieel dat kan worden geëxtraheerd. In het geval van fermentatie in de spier bevinden koolstofatomen in melkzuur op hetzelfde niveau van reductie als die van het initiële molecuul: glucose.

Aldus treedt energieproductie op als gevolg van de vorming van moleculen met hoge energie bindingen, waaronder 1,3-bifosfoglirate en fosfoenolpiruvaat.

In glycolyse is de hydrolyse van deze verbindingen bijvoorbeeld gekoppeld aan de productie van ATP -moleculen, dus de term "in termen van substraat".

ATP -cyclus

ATP -cyclus. Bron: Wikimedia Commons

De ATP is nooit opgeslagen. Bevindt zich in een continue cyclus van gebruik en synthese. Op deze manier wordt een evenwicht tussen de gevormde ATP en het gehydrolyseerde product gemaakt, de ADP.

Referenties

1. Guyton, a. C., & Hall, J. EN. (2000). Leerboek van menselijke fysiologie.
2. Hall, J. EN. (2017). Guyton en Hall Treaty of Medical Physiology. Elsevier Brazilië.
3. Lim, m. EN. (2010). De essentie in metabolisme en voeding. Elsevier.
4. Pratt, c. W., & Kathleen, c. (2012). Biochemie. Redactioneel de moderne handleiding.
5. VOET, D., VOET, J. G., & Pratt, c. W. (2007). Fundamentals of Biochemistry. Panamérican medisch redactioneel.