ATP (adenozín typosfát)

Štruktúra ATP. Zdroj: Wikimedia Commons

Čo je ATP (adenozín triffosfát)?

On ATP (adenozín typosfát) Je to organická molekula, ktorá nesie primárnu energiu všetkých foriem života (baktérie, plesne, zelenina, kvasinky, bunky atď.). Má základnú úlohu v metabolizme, pretože transportuje energiu potrebnú na udržanie série bunkových procesov efektívne.

Táto molekula je prezentovaná s vysoko energetickými väzbami vytvorenými adenínovým kruhom, ribózom a tromi fosfátovými skupinami. Je všeobecne známy pre pojem „energetická mena“, pretože jej tvorba a použitie sa ľahko vyskytuje, čo umožňuje „rýchlo platiť“ chemické reakcie, ktoré vyžadujú energiu.

Aj keď je molekula voľným okom malá a jednoduchá, vo svojich prepojeniach udržuje značné množstvo energie. Skupiny fosfátov majú negatívne zaťaženie, ktoré sú neustále odporujúce, čo z neho robí labilnú a ľahko sa rozbije.

Táto molekula je zodpovedná za poskytnutie potrebnej energie pre väčšinu procesov, ktoré sa vyskytujú vo vnútri bunky, od syntézy proteínov po lokomóciu. Okrem toho umožňuje premávku molekúl cez membrány a pôsobí v označení buniek.

Štruktúra ATP

ATP, ako už názov napovedá, je nukleotid s tromi fosfátmi. Jeho konkrétna štruktúra, konkrétne dve pyrofosfátové spojenia, z neho robí zlúčeninu bohatú na energiu. Skladá sa z nasledujúcich prvkov:

- Dusíková báza, adenín. Dusíkové bázy sú cyklické zlúčeniny, ktoré obsahujú jeden alebo viac dusíka v ich štruktúre. Tiež ich nachádzame ako komponenty v nukleových kyselinách, DNA a RNA.

- V strede molekuly je ribóza. Je to cukor typu pentózy, pretože má päť atómov uhlíka. Jeho chemický vzorec je C₅H₁₀Ani₅. Uhlík 1 ribózy je pripevnený k adenínovému kruhu.

- Tri radikálne fosfáty. Posledné dva sú „vysoko energetické odkazy“ a sú znázornené v grafických štruktúrach so symbolom Virgulilla: ~. Fosfátová skupina je jednou z najdôležitejších v biologických systémoch. Tri skupiny sa nazývajú Alfa, Beta a Gamma, od najbližšie k najďalej.

Toto spojenie je veľmi labilné, takže je rozdelené rýchlo, ľahko a spontánne, keď si ho fyziologické podmienky organizmu zaslúžia. K tomu dochádza, pretože záporné zaťaženie troch skupín fosfátov sa snaží od seba vzdialiť.

Môže vám slúžiť: monosacharidy

Funkcie ATP

ATP hrá nevyhnutnú úlohu v energetickom metabolizme prakticky všetkých živých organizmov. Z tohto dôvodu sa zvyčajne nazýva energetická mena, pretože sa dá minúť a doplňovať nepretržite za pár minút.

Všeobecne platí, že ATP pôsobí ako signalizačná molekula v procesoch, ktoré sa vyskytujú vo vnútri bunky; Je potrebné syntetizovať komponenty DNA a RNA a pre syntézu iných biomolekúl sa okrem iného podieľa na premávke prostredníctvom membrán.

Funkcie ATP sú veľmi široké. Preto pomenujeme tri konkrétne príklady.

Dodávka energie na prepravu sodíka a draslíka cez membránu

ATP zavádza energiu do systému pumpy sodného a draslíka, bunkového aktívneho transportného mechanizmu, ktorý neustále pumpuje sodné ióny smerom k vonkajšej strane bunky a ióny draslíka dovnútra. 

Odhaduje sa, že tretina ATP vytvoreného v bunke sa používa na udržanie aktívnej pumpy. 

Logicky nie je používanie ATP obmedzené na transport sodíka a draslíka. Existujú aj ďalšie ióny, ako napríklad vápnik, horčík, ktoré potrebujú vstup do energetickej meny.

Účasť na syntéze proteínov

Proteínové molekuly sú tvorené aminokyselinami, ktoré sú spojené peptidovými väzbami. Na ich vytvorenie sa vyžaduje prasknutie štyroch vysoko energetických spojení. Inými slovami, na tvorbu proteínu priemernej dĺžky sa musí hydrolyzovať značný počet molekúl ATP.

Syntéza proteínov sa vyskytuje v štruktúrach nazývaných ribozómy. Sú schopné interpretovať kód, ktorý má posol a prekladá ho do aminokyselinovej sekvencie: tento proces závisí od ATP.

V najaktívnejších bunkách môže syntéza proteínov nasmerovať až 75% ATP syntetizovaných v tejto dôležitej práci.

Na druhej strane bunka nielen syntetizuje proteíny, ale tiež potrebuje lipidy, cholesterol a ďalšie nevyhnutné látky, a na to vyžaduje energiu obsiahnutú v väzbách ATP.

Dodávať energiu pre lokomóciu

Mechanická práca je jednou z najdôležitejších funkcií ATP. Napríklad, aby naše telo bolo schopné vykonať kontrakciu svalových vlákien, musíte mať veľké množstvo energie.

Môže vám slúžiť: TiMol Blue: Charakteristiky, príprava a aplikácie

Vo svale sa chemická energia môže transformovať na mechanickú energiu vďaka reorganizácii proteínov s kontrakčnou kapacitou, ktorá ju tvorí. Dĺžka týchto štruktúr je skrátená, čo vytvára napätie, ktoré sa premieta do tvorby pohybu.

Hydrolýza ATP

Hydrolýza ATP je reakcia, ktorá zahŕňa rozpad molekuly v dôsledku prítomnosti vody. Reakcia je reprezentovaná takto:

ATP + voda ⇋ ADP + P_Jo + energia. Kde, termín P_Jo Vzťahuje sa na anorganickú fosfátovú skupinu a ADP je adenozín difosfát. Všimnite si, že reakcia je reverzibilná.

Hydrolýza ATP je jav, ktorý zahŕňa uvoľňovanie obrovského množstva energie.

Ruptúra ​​ktoréhokoľvek z pyrofosfátových väzieb sa premieta do uvoľňovania 7 kcal mol -špecificky 7,3 z ATP do ADP a 8,2 na produkciu adenosinmonofosfátu (AMP) z ATP.

To je rovnocenné s 12.000 kalórií na mol ATP.

Prečo sa vyskytuje toto uvoľnenie energie?

Produkty hydrolýzy sú oveľa stabilnejšie ako ATP.

Je potrebné spomenúť, že iba hydrolýza, ktorá sa vyskytuje na pyrofosfátových väzbách, aby vznikla tvorbe ADP alebo AMP, vedie k tvorbe energie v dôležitých množstvách.

Uvoľňovanie energie z týchto reakcií sa používa na vykonávanie metabolických reakcií vo vnútri bunky, pretože mnoho z týchto procesov potrebuje na fungovanie energiu, a to tak v počiatočných krokoch degradačných trás, ako aj v biosyntéze zlúčenín.

Získanie ATP

ATP je možné získať dvoma spôsobmi: oxidačná fosforylácia a fosforylácia z hľadiska substrátu. Prvý vyžaduje kyslík, zatiaľ čo druhý ho nepotrebuje. V mitochondriách sa vyskytuje približne 95% vytvoreného ATP.

Oxidačná fosforylácia

Oxidačná fosforylácia zahŕňa oxidačný proces živín v dvoch fázach: získanie znížených koenzýmov NADH a FADH₂ Odvodené vitamíny.

Zníženie týchto molekúl vyžaduje použitie vodíkov z živín. U tukov je produkcia koenzýmov pozoruhodná vďaka obrovskému množstvu vodíkov, ktoré majú vo svojej štruktúre, v porovnaní s peptidmi alebo sacharidmi.

Môže vám slúžiť: apolipoproteíny: Čo sú, funkcie, typy

Aj keď existuje niekoľko výrobných trás z koenzýmov, najdôležitejšou cestou je cyklus Krebs. Následne sa redukované koenzýmy koncentrujú na dýchacie reťazce umiestnené v mitochondriách, ktoré prenášajú elektróny do kyslíka.

Reťazec elektrónového dopravníka je tvorený sériou proteínov spojených s membránou, ktorá pumpuje protóny (H+) zvonku (pozri obrázok). Tieto protóny vstupujú a prechádzajú cez membránu znova cez ďalší proteín, ATP Syntas, zodpovedný za syntézu ATP.

Inými slovami, musíme zredukovať koenzýmy, viac ADP a kyslíka, vytvárať vodu a ATP.

Proces získania ATP. Zdroj: Wikimedia Commons

Fosforylácia na úrovni substrátu

Fosforylácia z hľadiska substrátu nie je taká dôležitá ako mechanizmus opísaný vyššie a pretože nevyžaduje molekuly kyslíka, zvyčajne je spojený s fermentáciou.

Táto trasa, aj keď veľmi rýchla, extrahuje malú energiu: ak ju porovnáme s procesom oxidácie, bolo by to asi pätnásť menej.

V našom tele sa fermentatívne procesy vyskytujú na úrovni svalov. Toto tkanivo môže fungovať bez kyslíka, takže je možné, že molekula glukózy sa degraduje na kyselinu mliečnu (keď vykonávame napríklad určitú intenzívnu športovú aktivitu).

Pri fermentáciách má konečný produkt stále energetický potenciál, ktorý je možné extrahovať. V prípade fermentácie vo svale sú uhlíky v kyseline mliečnej na rovnakej úrovni redukcie ako úroveň počiatočnej molekuly: glukóza.

Produkcia energie sa teda vyskytuje v dôsledku tvorby molekúl, ktoré majú vysokoenergetické väzby, vrátane 1,3-bifosfoglirátu a fosfoenolpiruvát.

Napríklad pri glykolýze je hydrolýza týchto zlúčenín spojená s produkciou molekúl ATP, takže pojem „z hľadiska substrátu“.

Cyklus ATP

Cyklus ATP. Zdroj: Wikimedia Commons

ATP nie je nikdy uložený. Je v kontinuálnom cykle používania a syntézy. Týmto spôsobom sa vytvorí rovnováha medzi vytvoreným ATP a jeho hydrolyzovaným produktom, ADP.

Odkazy

1. Guyton, a. C., & Hall, J. A. (2000). Učebnica ľudskej fyziológie.
2. Hall, J. A. (2017). Guyton a Hall Zmluva o lekárskej fyziológii. Elsevier Brazília.
3. Lim, m. A. (2010). Základy v metabolizme a výžive. Elsevier.
4. Pratt, C. W., & Kathleen, C. (2012). Biochémia. Redakcia moderná príručka.
5. Voet, D., Voet, J. G., & Pratt, C. W. (2007). Základy biochémie. Panamérican Medical Editorial.