• Kaj je ATP?
• Za kaj je ATP?
• Kako nastane ATP?
• Glikoliza
• Krebsov cikel
• Prenosna veriga elektronov in oksidativna fosforilacija
• Pomen ATP

Pojasnimo, kaj je ATP, čemu služi in kako nastaja ta molekula. Tudi glikoliza, Krebsov cikel in oksidativna fosforilacija.

Molekulo ATP je leta 1929 odkril nemški biokemik Karl Lohmann.

Kaj je ATP?

Vbiokemija, akronim ATP označuje adenozin trifosfat ali adenozin trifosfat, organsko molekulo, ki spada v skupino nukleotidov, ki je temeljnega pomena za energetski metabolizem v celica. ATP je glavni vir energije, ki se uporablja v večini celičnih procesov in funkcij, tako v človeškem telesu kot v telesu drugih.živa bitja.

Ime ATP izhaja iz molekularne sestave te molekule, ki jo tvori dušikova baza (adenin), povezana zatom ogljikova enamolekula pentoznega sladkorja (imenovanega tudi riboza), nato pa s tremiioni fosfati, vezani na drug ogljikov atom. Vse to je povzeto v molekulski formuli ATP: C10H16N5O13P3.

Molekulo ATP sta leta 1929 v človeških mišicah v ZDA prvič odkrila Cyrus H. Fiske in Yellapragada SubbaRow, neodvisno v Nemčiji pa biokemik Karl Lohmann.

Čeprav je bila molekula ATP odkrita leta 1929, ni zapisov o njenem delovanju in pomenu v različnihprocesov prenosa energije celice do leta 1941, zahvaljujoč študijam nemško-ameriškega biokemika Fritza Alberta Lipmanna (prejemnik Nobelove nagrade leta 1953 skupaj s Krebsom).

Poglej tudi:Presnova

Za kaj je ATP?

Glavna funkcija ATP je služiti kot oskrba z energijo v biokemičnih reakcijah, ki potekajo v celici, zato je ta molekula znana tudi kot »energetska valuta« organizma.

ATP je uporabna molekula, ki trenutno vsebuje kemična energija sprošča med metabolnimi procesi razgradnjehranoin ga ponovno sprosti, ko je to potrebno za poganjanje različnih bioloških procesov v telesu, kot je celični transport, spodbujanje reakcij, ki porabljajoEnergija ali celo za izvajanje mehanskih dejanj telesa, kot je hoja.

Kako nastane ATP?

Za sintezo ATP je potrebno sprostiti kemično energijo, shranjeno v glukozi.

V celicah se ATP sintetizira s celičnim dihanjem, procesom, ki poteka v celicah.mitohondrije celice. Med tem pojavom se kemična energija, shranjena v glukozi, sprošča skozi procesoksidacija ki sproščaCO2, H2O in energijo v obliki ATP. Čeprav je glukoza substrat par excellence te reakcije, je treba to pojasnitibeljakovine in maščobe lahko se tudi oksidirajo v ATP. Vsako od teh hranil iz hranjenje posameznika imajo različne presnovne poti, vendar se konvergirajo na skupnem presnovku: acetil-CoA, ki sproži Krebsov cikel in omogoča, da se proces pridobivanja kemične energije konvergira, saj vse celice svojo energijo porabljajo v obliki ATP .

Proces celičnega dihanja lahko razdelimo na tri faze ali stopnje: glikoliza (prejšnja pot, ki je potrebna le, ko celica uporablja glukozo kot gorivo), Krebsov cikel in verigo za transport elektronov. V prvih dveh stopnjah nastajajo acetil-CoA, CO2 in le majhna količina ATP, v tretji fazi dihanja pa se proizvaja. H2O in večino ATP prek niza beljakovin, imenovanih "kompleksna ATP sintaza".

Glikoliza

Kot že omenjeno, je glikoliza pot pred celičnim dihanjem, med katero za vsako glukozo (ki ima 6 ogljikovih atomov) nastaneta dva piruvata (a spojina tvorijo 3 ogljiki).

Za razliko od drugih dveh stopenj celičnega dihanja, glikoliza poteka v citoplazma celice. Piruvat, ki nastane po tej prvi poti, mora vstopiti v mitohondrije, da se nadaljuje s transformacijo v acetil-CoA in se tako lahko uporabi v Krebsovem ciklu.

Krebsov cikel

Krebsov cikel je del procesa oksidacije ogljikovih hidratov, lipidov in beljakovin.

Krebsov cikel (tudi cikel citronske kisline ali cikel trikarboksilne kisline) je temeljni proces, ki se pojavi v matriksu celičnih mitohondrijev in je sestavljen iz zaporedja kemične reakcije kar ima všečobjektivno sproščanje kemične energije, vsebovane v acetil-CoA, pridobljene s predelavo različnih hranilnih snovi živega bitja, kot tudi pridobivanje predhodnikov drugih aminokislin, potrebnih za biokemične reakcije druge narave.

Ta cikel je del veliko večjega procesa, ki je oksidacija ogljikovih hidratov, lipidov in beljakovin, njegova vmesna stopnja pa je: po tvorbi acetil-CoA z ogljiki omenjenih organskih spojin in pred oksidativno fosforilacijo. kjer je ATP " sestavljen" v reakciji, ki jo katalizira aencim imenujemo ATP sintetaza ali ATP sintetaza.

Krebsov cikel deluje zahvaljujoč več različnim encimom, ki popolnoma oksidirajo acetil-CoA in iz vsake oksidirane molekule sprostijo dva različna: CO2 (ogljikov dioksid) in H2O (voda). Poleg tega se med Krebsovim ciklom ustvari minimalna količina GTP (podobno kot ATP) in reducira moč v obliki NADH in FADH2, ki bo uporabljena za sintezo ATP v naslednji fazi celičnega dihanja.

Cikel se začne s fuzijo molekule acetil-CoA z molekulo oksaloacetata. Ta zveza povzroči molekulo s šestimi ogljiki: citrat. Tako se sprosti koencim A. Pravzaprav se večkrat ponovno uporabi. Če je v celici preveč ATP, se ta korak zavira.

Nato se citrat ali citronska kislina podvrže vrsti zaporednih transformacij, ki zaporedoma nastanejo izocitrat, ketoglutarat, sukcinil-CoA, sukcinat, fumarat, malat in oksaloacetat. Skupaj s temi izdelki se za vsak celoten Krebsov cikel proizvede minimalna količina GTP, kar zmanjšuje moč v obliki NADH ter FADH2 in CO2.

Prenosna veriga elektronov in oksidativna fosforilacija

Molekuli NADH in FADH2 sta sposobni darovati elektrone v Krebsovem ciklu.

Zadnja stopnja kroga nabiranja hranil uporablja kisik in spojine, proizvedene med Krebsovim ciklom, za proizvodnjo ATP v procesu, imenovanem oksidativna fosforilacija. Med tem procesom, ki poteka v notranji mitohondrijski membrani, NADH in FADH2 darujeta elektronov jih spravijo na energijsko nižjo raven. Te elektrone končno sprejme kisik (ki pri povezovanju s protoni povzroči nastanek molekul vode).

Povezava med elektronsko verigo in oksidativno fosforilacijo deluje na podlagi dveh nasprotujočih si reakcij: ena, ki sprošča energijo, in druga, ki to sproščeno energijo uporablja za proizvodnjo molekul ATP, zahvaljujoč posredovanju ATP sintetaze. Ko elektroni "potujejo" po verigi v nizu redoks reakcije, sproščena energija se porabi za črpanje protonov skozi membrano. Ko se ti protoni razpršijo nazaj skozi ATP sintetazo, se njihova energija uporabi za vezavo dodatne fosfatne skupine na molekulo ADP (adenozin difosfat), kar vodi do tvorbe ATP.

Pomen ATP

ATP je temeljna molekula za vitalne procese živih organizmov kot prenašalec kemične energije za različne reakcije, ki se dogajajo v celici, npr. makromolekule kompleksne in temeljne, kot so tiste vDNK, RNA ali za sintezo beljakovin, ki poteka v celici. Tako ATP zagotavlja energijo, potrebno za večino reakcij, ki potekajo v telesu.

Uporabnost ATP kot molekule "donorja energije" je razložena s prisotnostjo fosfatnih vezi, bogatih z energijo. Te iste vezi lahko sprostijo veliko količino energije tako, da se "pretrgajo", ko se ATP hidrolizira v ADP, torej ko izgubi fosfatno skupino zaradi delovanja vode. Reakcija na hidroliza ATP je naslednji:

ATP je bistvenega pomena, na primer za krčenje mišic.

ATP je ključnega pomena za transport makromolekul skoziplazemska membrana (eksocitoza in celična endocitoza) ter tudi za sinaptično komunikacijo mednevroni, zato je nujna njegova neprekinjena sinteza iz glukoze, pridobljene s hrano. Toliko je njen pomen za življenje, da je zaužitje nekaterih strupenih elementov, ki zavirajo ATP procese, kot sta arzen ali cianid, smrtonosno in povzroči smrt organizma na fulminanten način.