• Τι είναι το ATP;
• Σε τι χρησιμεύει το ATP;
• Πώς παράγεται το ATP;
• Γλυκόλυση
• Κύκλος Krebs
• Αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων και οξειδωτική φωσφορυλίωση
• Σημασία του ATP

Εξηγούμε τι είναι το ATP, σε τι χρησιμεύει και πώς παράγεται αυτό το μόριο. Επίσης, γλυκόλυση, κύκλος Krebs και οξειδωτική φωσφορυλίωση.

Το μόριο ATP ανακαλύφθηκε από τον Γερμανό βιοχημικό Karl Lohmann το 1929.

Τι είναι το ATP;

Στοβιοχημεία, το ακρωνύμιο ATP δηλώνει τριφωσφορική αδενοσίνη ή τριφωσφορική αδενοσίνη, ένα οργανικό μόριο που ανήκει στην ομάδα των νουκλεοτιδίων, θεμελιώδες για τον ενεργειακό μεταβολισμό του κύτταρο. Το ATP είναι η κύρια πηγή ενέργειας που χρησιμοποιείται στις περισσότερες κυτταρικές διεργασίες και λειτουργίες, τόσο στο ανθρώπινο σώμα όσο και στο σώμα άλλων.ζωντανά όντα.

Το όνομα του ATP προέρχεται από τη μοριακή σύνθεση αυτού του μορίου, που σχηματίζεται από μια αζωτούχα βάση (αδενίνη) που συνδέεται με τοάτομο άνθρακα έναμόριο ζάχαρης πεντόζης (ονομάζεται επίσης ριβόζη), και με τη σειρά του με τρίαιόντων φωσφορικά άλατα συνδεδεμένα με άλλο άτομο άνθρακα. Όλα αυτά συνοψίζονται στον μοριακό τύπο του ATP: C10H16N5O13P3.

Το μόριο ATP ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1929 στον ανθρώπινο μυ στις Ηνωμένες Πολιτείες από τους Cyrus H. Fiske και Yellapragada SubbaRow και ανεξάρτητα στη Γερμανία από τον βιοχημικό Karl Lohmann.

Αν και το μόριο ATP ανακαλύφθηκε το 1929, δεν υπήρχε καμία καταγραφή της λειτουργίας και της σημασίας του στα διάφοραδιαδικασίες μεταφοράς ενέργειας του κυττάρου μέχρι το 1941, χάρη στις μελέτες του γερμανοαμερικανού βιοχημικού Fritz Albert Lipmann (νικητής του βραβείου Νόμπελ το 1953, μαζί με τον Krebs).

Δείτε επίσης:Μεταβολισμός

Σε τι χρησιμεύει το ATP;

Η κύρια λειτουργία του ATP είναι να χρησιμεύει ως παροχή ενέργειας στις βιοχημικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα μέσα στο κύτταρο, γι' αυτό και αυτό το μόριο είναι γνωστό και ως το «ενεργειακό νόμισμα» του οργανισμού.

Το ATP είναι ένα χρήσιμο μόριο που περιέχει στιγμιαία το χημική ενέργεια απελευθερώνεται κατά τις μεταβολικές διεργασίες αποσύνθεσης τωντροφήκαι απελευθερώστε το ξανά όταν είναι απαραίτητο για να οδηγήσετε τις διάφορες βιολογικές διεργασίες του σώματος, όπως η μεταφορά κυττάρων, να προάγετε αντιδράσεις που καταναλώνουνΕνέργεια ή ακόμα και να πραγματοποιήσει μηχανικές ενέργειες του σώματος, όπως το περπάτημα.

Πώς παράγεται το ATP;

Για τη σύνθεση του ATP είναι απαραίτητο να απελευθερωθεί χημική ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στη γλυκόζη.

Στα κύτταρα, το ATP συντίθεται μέσω της κυτταρικής αναπνοής, μια διαδικασία που λαμβάνει χώρα στα κύτταρα.μιτοχόνδρια του κελιού. Κατά τη διάρκεια αυτού του φαινομένου, η χημική ενέργεια που αποθηκεύεται στη γλυκόζη απελευθερώνεται, μέσω μιας διαδικασίας τουοξείδωση που απελευθερώνειCO2, H2O και ενέργεια με τη μορφή ATP. Αν και η γλυκόζη είναι το κατ' εξοχήν υπόστρωμα αυτής της αντίδρασης, θα πρέπει να διευκρινιστεί ότιπρωτεΐνη και το λίπη μπορούν επίσης να οξειδωθούν σε ATP. Κάθε ένα από αυτά τα θρεπτικά συστατικά από το σίτιση του ατόμου έχουν διαφορετικές μεταβολικές οδούς, αλλά συγκλίνουν σε έναν κοινό μεταβολίτη: το ακετυλο-CoA, το οποίο ξεκινά τον κύκλο του Krebs και επιτρέπει τη σύγκλιση της διαδικασίας λήψης χημικής ενέργειας, αφού όλα τα κύτταρα καταναλώνουν την ενέργειά τους με τη μορφή ATP.

Η διαδικασία της κυτταρικής αναπνοής μπορεί να χωριστεί σε τρεις φάσεις ή στάδια: γλυκόλυση (μια προηγούμενη οδό που απαιτείται μόνο όταν το κύτταρο χρησιμοποιεί γλυκόζη ως καύσιμο), τον κύκλο του Krebs και την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Κατά τα δύο πρώτα στάδια παράγεται ακετυλο-CoA, CO2 και μόνο μικρή ποσότητα ATP, ενώ κατά την τρίτη φάση της αναπνοής παράγεται. H2O και το μεγαλύτερο μέρος του ATP μέσω ενός συνόλου πρωτεϊνών που ονομάζονται «σύνθετη συνθάση ATP».

Γλυκόλυση

Όπως αναφέρθηκε, η γλυκόλυση είναι μια οδός πριν από την κυτταρική αναπνοή, κατά την οποία για κάθε γλυκόζη (η οποία έχει 6 άνθρακες) σχηματίζονται δύο πυροσταφυλικά άλατα (α χημική ένωση σχηματίζεται από 3 άνθρακες).

Σε αντίθεση με τα άλλα δύο στάδια της κυτταρικής αναπνοής, η γλυκόλυση λαμβάνει χώρα στο κυτόπλασμα του κελιού. Το πυροσταφυλικό που προκύπτει από αυτή την πρώτη οδό πρέπει να εισέλθει στα μιτοχόνδρια για να συνεχίσει τον μετασχηματισμό του σε Acetyl-CoA και έτσι να μπορεί να χρησιμοποιηθεί στον κύκλο του Krebs.

Κύκλος Krebs

Ο κύκλος του Krebs είναι μέρος της διαδικασίας οξείδωσης των υδατανθράκων, των λιπιδίων και των πρωτεϊνών.

Ο κύκλος του Krebs (επίσης κύκλος κιτρικού οξέος ή κύκλος τρικαρβοξυλικού οξέος) είναι μια θεμελιώδης διαδικασία που εμφανίζεται στη μήτρα των κυτταρικών μιτοχονδρίων και αποτελείται από μια διαδοχή χημικές αντιδράσεις τι έχει σανσκοπός την απελευθέρωση της χημικής ενέργειας που περιέχεται στο Acetyl-CoA που λαμβάνεται από την επεξεργασία των διαφόρων θρεπτικών συστατικών της τροφής του ζωντανού όντος, καθώς και τη λήψη προδρόμων άλλων αμινοξέων που είναι απαραίτητα για βιοχημικές αντιδράσεις άλλης φύσης.

Αυτός ο κύκλος είναι μέρος μιας πολύ μεγαλύτερης διαδικασίας που είναι η οξείδωση υδατανθράκων, λιπιδίων και πρωτεϊνών, με το ενδιάμεσο στάδιο του να είναι: μετά τον σχηματισμό του Acetyl-CoA με τους άνθρακες των εν λόγω οργανικών ενώσεων και πριν από την οξειδωτική φωσφορυλίωση. όπου το ATP είναι " συναρμολογημένο» σε μια αντίδραση που καταλύεται από αένζυμο που ονομάζεται συνθετάση ATP ή συνθετάση ATP.

Ο κύκλος του Krebs λειτουργεί χάρη σε πολλά διαφορετικά ένζυμα που οξειδώνουν πλήρως το Acetyl-CoA και απελευθερώνουν δύο διαφορετικά από κάθε οξειδωμένο μόριο: CO2 (διοξείδιο του άνθρακα) και H2O (νερό). Επιπλέον, κατά τη διάρκεια του κύκλου Krebs, παράγεται μια ελάχιστη ποσότητα GTP (παρόμοια με το ATP) και μειωτική ισχύ με τη μορφή NADH και FADH2 που θα χρησιμοποιηθεί για τη σύνθεση του ATP στο επόμενο στάδιο της κυτταρικής αναπνοής.

Ο κύκλος ξεκινά με τη σύντηξη ενός μορίου ακετυλο-CoA με ένα μόριο οξαλοξικού. Αυτή η ένωση δημιουργεί ένα μόριο έξι άνθρακα: το κιτρικό. Έτσι απελευθερώνεται το συνένζυμο Α. Μάλιστα επαναχρησιμοποιείται πολλές φορές. Εάν υπάρχει πάρα πολύ ATP στο κύτταρο, αυτό το βήμα αναστέλλεται.

Στη συνέχεια, το κιτρικό ή το κιτρικό οξύ υφίσταται μια σειρά διαδοχικών μετασχηματισμών που θα προκαλέσουν διαδοχικά ισοκιτρικό, κετογλουταρικό, ηλεκτρικό-CoA, ηλεκτρικό, φουμαρικό, μηλικό και ξανά οξαλοξικό. Μαζί με αυτά τα προϊόντα, παράγεται μια ελάχιστη ποσότητα GTP για κάθε πλήρη κύκλο του Krebs, μειώνοντας την ισχύ με τη μορφή NADH και FADH2 και CO2.

Αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων και οξειδωτική φωσφορυλίωση

Τα μόρια NADH και FADH2 είναι ικανά να δωρίσουν ηλεκτρόνια στον κύκλο του Krebs.

Το τελευταίο στάδιο του κυκλώματος συλλογής θρεπτικών ουσιών χρησιμοποιεί οξυγόνο και ενώσεις που παράγονται κατά τη διάρκεια του κύκλου Krebs για την παραγωγή ATP σε μια διαδικασία που ονομάζεται οξειδωτική φωσφορυλίωση. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, η οποία λαμβάνει χώρα στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη, το NADH και το FADH2 δίνουν ηλεκτρόνια οδηγώντας τους σε ενεργειακά χαμηλότερο επίπεδο. Αυτά τα ηλεκτρόνια γίνονται τελικά αποδεκτά από το οξυγόνο (το οποίο όταν ενώνεται με πρωτόνια προκαλεί το σχηματισμό μορίων νερού).

Η σύζευξη μεταξύ της ηλεκτρονικής αλυσίδας και της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης λειτουργεί με βάση δύο αντίθετες αντιδράσεις: η μία που απελευθερώνει ενέργεια και η άλλη που χρησιμοποιεί την απελευθερωμένη ενέργεια για την παραγωγή μορίων ATP, χάρη στην παρέμβαση της συνθετάσης ATP. Καθώς τα ηλεκτρόνια «ταξιδεύουν» στην αλυσίδα σε μια σειρά από αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, η απελευθερωμένη ενέργεια χρησιμοποιείται για την άντληση πρωτονίων μέσω της μεμβράνης. Όταν αυτά τα πρωτόνια διαχέονται πίσω μέσω της συνθετάσης ATP, η ενέργειά τους χρησιμοποιείται για τη δέσμευση μιας επιπλέον φωσφορικής ομάδας σε ένα μόριο ADP (διφωσφορική αδενοσίνη), οδηγώντας στο σχηματισμό ATP.

Σημασία του ATP

Το ATP είναι ένα θεμελιώδες μόριο για τις ζωτικές διεργασίες των ζωντανών οργανισμών, ως πομπός χημικής ενέργειας για διαφορετικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στο κύτταρο, για παράδειγμα, η σύνθεση μακρομόρια σύνθετες και θεμελιώδεις, όπως αυτές τουDNA, RNA ή για την πρωτεϊνοσύνθεση που συμβαίνει εντός του κυττάρου. Έτσι, το ATP παρέχει την ενέργεια που απαιτείται για να επιτρέψει τις περισσότερες από τις αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα στο σώμα.

Η χρησιμότητα του ATP ως μορίου «δότης ενέργειας» εξηγείται από την παρουσία φωσφορικών δεσμών, πλούσιων σε ενέργεια. Αυτοί οι ίδιοι δεσμοί μπορούν να απελευθερώσουν μεγάλη ποσότητα ενέργειας «σπάζοντας» όταν το ATP υδρολύεται σε ADP, δηλαδή όταν χάνει μια φωσφορική ομάδα λόγω της δράσης του νερού. Αντίδραση του υδρόλυση Το ATP έχει ως εξής:

Το ATP είναι απαραίτητο, για παράδειγμα, για τη σύσπαση των μυών.

Το ATP είναι το κλειδί για τη μεταφορά μακρομορίων μέσω τουμεμβράνη πλάσματος (εξωκυττάρωση και κυτταρική ενδοκυττάρωση) και επίσης για συναπτική επικοινωνία μεταξύνευρώνες, επομένως η συνεχής σύνθεσή του είναι απαραίτητη, από τη γλυκόζη που λαμβάνεται από τα τρόφιμα. Τόση είναι η σημασία του για την ΖΩΗ, ότι η κατάποση ορισμένων τοξικών στοιχείων που αναστέλλουν τις διεργασίες ATP, όπως το αρσενικό ή το κυανίδιο, είναι θανατηφόρα και προκαλεί τον θάνατο του οργανισμού με κεραυνοβόλο τρόπο.