atp

Bioloog

2022

Selgitame, mis on ATP, milleks see on mõeldud ja kuidas seda molekuli toodetakse. Samuti glükolüüs, Krebsi tsükkel ja oksüdatiivne fosforüülimine.

ATP molekuli avastas Saksa biokeemik Karl Lohmann 1929. aastal.

Mis on ATP?

Aastalbiokeemia, akronüüm ATP tähistab adenosiintrifosfaati või adenosiintrifosfaati, nukleotiidide rühma kuuluvat orgaanilist molekuli, mis on oluline rakkude energia metabolismis. kamber. ATP on peamine energiaallikas, mida kasutatakse enamikus rakulistes protsessides ja funktsioonides nii inimkehas kui ka teiste kehas.elusolendid.

ATP nimi tuleneb selle molekuli molekulaarsest koostisest, mille moodustab lämmastikalus (adeniin), mis on seotudaatom süsinik üksmolekul pentoossuhkrut (nimetatakse ka riboosiks) ja omakorda kolmegaioonid fosfaadid, mis on seotud teise süsinikuaatomiga. Kõik see on kokku võetud ATP molekulaarvalemis: C10H16N5O13P3.

ATP molekuli avastasid esmakordselt 1929. aastal inimese lihastes USA-s Cyrus H. Fiske ja Yellapragada SubbaRow ning sõltumatult Saksamaal biokeemik Karl Lohmann.

Kuigi ATP molekul avastati 1929. aastal, ei olnud selle toimimise ja tähtsuse kohta andmeid erinevatesprotsessid raku energiaülekandest kuni 1941. aastani tänu Saksa-Ameerika biokeemiku Fritz Albert Lipmanni (koos Krebsiga 1953. aastal Nobeli preemia laureaat) uuringutele.

Vaata ka:Ainevahetus

Mille jaoks on ATP?

ATP põhiülesanne on olla raku sees toimuvate biokeemiliste reaktsioonide energiavaru, mistõttu seda molekuli tuntakse ka kui organismi “energiavaluutat”.

ATP on kasulik molekul, mis hoiab seda hetkeks keemiline energia vabaneb metaboolsete lagunemisprotsesside käigustoitja vabastage see vajaduse korral uuesti, et juhtida keha erinevaid bioloogilisi protsesse, nagu rakkude transport, soodustada reaktsioone, mis kulutavadEnergia või isegi keha mehaaniliste toimingute tegemiseks, näiteks kõndimiseks.

Kuidas ATP-d tehakse?

ATP sünteesimiseks on vaja vabastada glükoosis talletatud keemiline energia.

Rakkudes sünteesitakse ATP-d rakulise hingamise kaudu, mis toimub rakkudes.mitokondrid rakust. Selle nähtuse käigus vabaneb glükoosis talletatud keemiline energia protsessi kauduoksüdatsioon mis vabastabCO2, H2O ja energia ATP kujul. Kuigi glükoos on selle reaktsiooni ülimuslik substraat, tuleks seda selgitadavalk ja rasvad neid saab ka oksüdeerida ATP-ks. Kõik need toitained alates toitmine indiviidil on erinevad metaboolsed rajad, kuid need koonduvad ühisele metaboliidile: atsetüül-CoA-le, mis käivitab Krebsi tsükli ja võimaldab keemilise energia saamise protsessil läheneda, kuna kõik rakud tarbivad oma energiat ATP kujul.

Rakuhingamise protsessi võib jagada kolmeks faasiks või etapiks: glükolüüs (eelnev rada, mis on vajalik ainult siis, kui rakk kasutab kütusena glükoosi), Krebsi tsükkel ja elektronide transpordiahel. Esimesel kahel etapil toodetakse atsetüül-CoA, CO2 ja ainult väike kogus ATP-d, samas kui hingamise kolmandas faasis toodetakse seda H2O ja suurem osa ATP-st valkude komplekti kaudu, mida nimetatakse "kompleksiks ATP süntaasiks".

Glükolüüs

Nagu mainitud, on glükolüüs rakuhingamisele eelnev rada, mille käigus moodustub iga glükoosi (milles on 6 süsinikku) kohta kaks püruvaati (a ühend moodustatud 3 süsinikust).

Erinevalt rakuhingamise kahest teisest etapist toimub glükolüüs tsütoplasma rakust. Sellest esimesest rajast tulenev püruvaat peab sisenema mitokondritesse, et jätkata selle muundumist atsetüül-CoA-ks ja seega kasutada seda Krebsi tsüklis.

Krebsi tsükkel

Krebsi tsükkel on osa süsivesikute, lipiidide ja valkude oksüdatsiooniprotsessist.

Krebsi tsükkel (ka sidrunhappe tsükkel või trikarboksüülhappe tsükkel) on põhiprotsess, mis toimub raku mitokondrite maatriksis ja mis koosneb järjestikusest keemilised reaktsioonid mis meeldibobjektiivne elusolendi erinevate toidutoitainete töötlemisel saadud atsetüül-CoA-s sisalduva keemilise energia vabanemine, samuti teist laadi biokeemilisteks reaktsioonideks vajalike teiste aminohapete prekursorite saamine.

See tsükkel on osa palju suuremast protsessist, milleks on süsivesikute, lipiidide ja valkude oksüdatsioon, mille vaheetapp on: pärast atsetüül-CoA moodustumist nimetatud orgaaniliste ühendite süsinikuga ja enne oksüdatiivset fosforüülimist. kus ATP on " kokku pandud" reaktsioonis, mida katalüüsib aensüüm nimetatakse ATP süntetaasiks või ATP süntaasiks.

Krebsi tsükkel toimib tänu mitmele erinevale ensüümile, mis oksüdeerivad täielikult atsetüül-CoA ja vabastavad igast oksüdeeritud molekulist kaks erinevat: CO2 (süsinikdioksiid) ja H2O (vesi). Lisaks genereeritakse Krebsi tsükli ajal minimaalne kogus GTP-d (sarnaselt ATP-ga) ja vähendab võimsust NADH ja FADH2 kujul, mida kasutatakse ATP sünteesiks rakuhingamise järgmises etapis.

Tsükkel algab atsetüül-CoA molekuli liitmisega oksaloatsetaadi molekuliga. Sellest ühendusest moodustub kuuest süsinikust koosnev molekul: tsitraat. Seega vabaneb koensüüm A. Tegelikult kasutatakse seda korduvalt. Kui rakus on liiga palju ATP-d, on see samm inhibeeritud.

Seejärel läbib tsitraat või sidrunhape rea järjestikuseid muundumisi, millest saadakse järjestikku isotsitraat, ketoglutaraat, suktsinüül-CoA, suktsinaat, fumaraat, malaat ja oksaloatsetaat. Koos nende toodetega toodetakse iga Krebsi täieliku tsükli jaoks minimaalne kogus GTP-d, vähendades võimsust NADH ja FADH2 ja CO2 kujul.

Elektronide transpordiahel ja oksüdatiivne fosforüülimine

NADH ja FADH2 molekulid on võimelised Krebsi tsüklis elektrone loovutama.

Toitainete kogumise ahela viimane etapp kasutab hapnikku ja Krebsi tsükli käigus toodetud ühendeid, et toota ATP-d protsessis, mida nimetatakse oksüdatiivseks fosforüülimiseks. Selle protsessi käigus, mis toimub sisemises mitokondriaalses membraanis, annetavad NADH ja FADH2 elektronid juhtides nad energeetiliselt madalamale tasemele. Need elektronid võtab lõpuks vastu hapnik (mis prootonitega liitumisel põhjustab veemolekulide moodustumist).

Elektroonilise ahela ja oksüdatiivse fosforüülimise vaheline side toimib kahe vastandliku reaktsiooni alusel: üks vabastab energiat ja teine, mis kasutab vabanenud energiat ATP molekulide tootmiseks tänu ATP süntetaasi sekkumisele. Kui elektronid "reisivad" ahelas allapoole redoksreaktsioonidvabanenud energiat kasutatakse prootonite pumpamiseks läbi membraani. Kui need prootonid difundeeruvad ATP süntetaasi kaudu tagasi, kasutatakse nende energiat täiendava fosfaatrühma sidumiseks ADP (adenosiindifosfaadi) molekuliga, mis viib ATP moodustumiseni.

ATP tähtsus

ATP on elusorganismide elutähtsate protsesside põhimolekul, keemilise energia edastaja erinevateks rakus toimuvateks reaktsioonideks, näiteks raku sünteesiks. makromolekulid keerukad ja fundamentaalsed, nagu näiteksDNARNA või rakus toimuvaks valgusünteesiks. Seega annab ATP energiat, mis on vajalik enamiku kehas toimuvate reaktsioonide võimaldamiseks.

ATP kasulikkust "energia doonori" molekulina seletatakse energiarikaste fosfaatsidemete olemasoluga. Need samad sidemed võivad vabastada suurel hulgal energiat, kui ATP hüdrolüüsitakse ADP-ks, st kui see kaotab vee toimel fosfaatrühma. Reaktsioon hüdrolüüs ATP on järgmine:

ATP on hädavajalik näiteks lihaste kokkutõmbumiseks.

ATP on makromolekulide transportimisel võtmetähtsusegaplasmamembraan (eksotsütoos ja raku endotsütoos) ning ka sünaptiliseks suhtluseksneuronid, seega on selle pidev süntees toidust saadavast glükoosist hädavajalik. Selline on selle tähtsus elu, et mõnede ATP protsesse pidurdavate toksiliste elementide, nagu arseeni või tsüaniidi, allaneelamine on surmav ja põhjustab organismi fulminantsel viisil surma.

!-- GDPR -->