ATP (אדנוזין טריפוספט) מבנה, פונקציות, הידרוליזה

ה ATP (טריפוספט אדנוזין) היא מולקולה אורגנית עם אג"ח אנרגיה גבוהה שנוצרו על ידי טבעת אדנין, ribose ושלוש קבוצות פוספט. יש לו תפקיד בסיסי בחילוף החומרים, שכן הוא מעביר את האנרגיה הדרושה כדי לשמור על סדרה של תהליכים תאיים המתפקדים ביעילות.

הוא מוכר באופן נרחב על ידי המונח "מטבע אנרגיה", שכן היווצרותו והשימוש בו מתרחש בקלות, ומאפשר "לשלם" במהירות את התגובות הכימיות הדורשות אנרגיה.

למרות המולקולה בעין בלתי מזוינת הוא קטן ופשוט, זה חוסך כמות משמעותית של אנרגיה הקישורים שלה. קבוצות פוספט יש חיובים שליליים, אשר נמצאים דחייה מתמדת, מה שהופך אותו קישור שבור בקלות לשבור.

הידרוליזה של ה- ATP היא התמוטטות המולקולה על ידי נוכחות של מים. בתהליך זה האנרגיה משוחרר הוא שוחרר.

ישנם שני מקורות עיקריים של ATP: זרחן ברמת המצע ו זרחון חמצון, האחרון להיות החשוב ביותר בשימוש על ידי התא.

זרחון חמצון זוגות חמצון של FADH₂ ואת NADH + H⁺ ב מיטוכונדריה זרחן ברמת המצע מתרחשת מחוץ שרשרת התחבורה אלקטרונים, מסלולים כגון גליקוליזה ואת tricarboxylic חומצה מחזור.

מולקולה זו אחראית על אספקת האנרגיה הדרושה למרבית התהליכים המתרחשים בתוך התא, החל מסינתזת חלבונים ועד לתנועה. בנוסף, הוא מאפשר את התנועה של המולקולות דרך הממברנות ופועל על איתות תא.

אינדקס

• 1 מבנה
• 2 פונקציות
  • 2.1 אספקת אנרגיה להובלת סודיום ואשלגן דרך הממברנה
  • 2.2 השתתפות בסינתזת החלבון
  • 2.3 אספקת אנרגיה לתנועה
• 3 הידרוליזה
  • 3.1 מדוע זה שחרור של אנרגיה מתרחשת?
• 4 קבלת ATP
  • 4.1 זרחון חמצוני
  • 4.2 זרחון ברמת המצע
• 5 ATP מחזור
• 6 מולקולות אנרגיה אחרות
• 7 הפניות

מבנה

ה- ATP, כפי ששמו מרמז, הוא נוקליאוטיד עם שלושה פוספטים. המבנה המסוים שלה, במיוחד שני הקשרים הפירופוספטים, הופך אותו למתחם עשיר באנרגיה. הוא מורכב מהרכיבים הבאים:

- בסיס חנקני, אדנין. בסיסים ניטרוגניים הם תרכובות מחזוריות המכילות חנקן אחד או יותר במבנה שלהם. אנחנו גם מוצאים אותם כמרכיבים חומצות גרעין, DNA ו- RNA.

- Ribose ממוקם במרכז המולקולה. זה סוכר של סוג pentose, שכן יש חמישה אטומי פחמן. הנוסחה הכימית שלה היא C₅ח₁₀הו₅. פחמן 1 של ribose מחובר טבעת adenine.

- שלושה רדיקלים פוספטים. שני האחרונים הם "קישורים אנרגיה גבוהה" מיוצגים במבנים גרפיים עם סמל של virgulilla: ~. קבוצת פוספט היא אחת החשובות ביותר במערכות ביולוגיות. שלוש הקבוצות נקראות אלפא, ביתא וגמא, מן הקרוב ביותר אל המרוחק ביותר.

קישור זה הוא מאוד labile, ולכן הוא מחולק במהירות, בקלות ספונטנית כאשר התנאים הפיזיולוגיים של האורגניזם מחייב אותו. זה קורה כי החיובים השליליים של שלוש קבוצות פוספט מנסים להתרחק זה מזה כל הזמן.

פונקציות

ATP ממלא תפקיד חיוני במטבוליזם האנרגיה של כמעט כל אורגניזמים החיים. מסיבה זו, זה נקרא לעתים קרובות מטבע האנרגיה, שכן זה יכול להיות השקיעו ו renewenished ברציפות בתוך דקות ספורות..

ישיר או עקיף, ה- ATP מספק את האנרגיה עבור מאות תהליכים, בנוסף מתנהג כמו תורם פוספט.

באופן כללי, ATP פועל כמולקולה איתות בתהליכים המתרחשים בתוך התא, יש צורך לסנתז את הרכיבים של DNA ו- RNA ועל סינתזה של ביומולקולות אחרות, הוא משתתף התנועה דרך את הממברנות, בין היתר.

ניתן לחלק את השימושים של ה- ATP לקטגוריות העיקריות: הובלת מולקולות דרך ממברנות ביולוגיות, סינתזה של תרכובות שונות ולבסוף, עבודה מכנית.

הפונקציות של ה- ATP הן רחבות מאוד. בנוסף, הוא מעורב בתגובות כה רבות, עד כי לא ניתן יהיה לנקוב בשמותיהן. לכן, נדון בשלוש דוגמאות ספציפיות להמחשת כל אחד משלושת השימושים האמורים.

אספקת אנרגיה להובלת נתרן ואשלגן דרך הממברנה

התא הוא סביבה דינמית מאוד הדורשת שמירה על ריכוזים ספציפיים. רוב המולקולות אינן נכנסות לתא באופן אקראי או כלאחר יד. כדי שמולקולה או חומר ייכנסו, היא חייבת לעשות זאת על ידי הטרנספורטר הספציפי שלה.

מובילים הם חלבונים החוצים את הממברנה ומתפקדים כ"שומרי סף "סלולריים, השולטים בזרימת החומרים. לכן, הממברנה היא sempermeable: זה מאפשר תרכובות מסוימות להיכנס ואחרים לא.

אחד המשלוחים הידועים ביותר הוא משאבת אשלגן נתרן. מנגנון זה מסווג כתחבורה פעילה, שכן תנועת היונים מתרחשת כנגד הריכוזים שלהם והדרך היחידה לבצע את התנועה היא להכניס אנרגיה למערכת, בצורה של ATP.

ההערכה היא כי שליש ATP נוצר בתא משמש לשמור על המשאבה פעילה. יונים נתרן נשאבים כל הזמן אל התא החיצוני, בעוד יונים אשלגן לעשות זאת בהיפוך.

באופן הגיוני, השימוש ב- ATP אינו מוגבל להעברת נתרן ואשלגן. ישנם יונים אחרים, כגון סידן, מגנזיום, בין היתר, כי זה צריך מטבע האנרגיה להיכנס.

השתתפות בסינתזת החלבון

מולקולות חלבון נוצרות על ידי חומצות אמינו, המקושרות יחד על ידי אג"ח פפטידים. כדי ליצור אותם דורש את שבירתם של ארבעה אג"ח אנרגיה גבוהה. במילים אחרות, מספר ניכר של מולקולות ATP חייב להיות הידרוליזה להיווצרות של חלבון באורך ממוצע.

הסינתזה של חלבונים מתרחשת במבנים הנקראים ריבוזומים. הם מסוגלים לפרש את הקוד המוחזק על ידי RNA השליח ולתרגם אותו רצף חומצות אמינו, תהליך תלוי ה- ATP.

בתאים הפעילים ביותר, סינתזת החלבון יכול לכוון עד 75% של ה- ATP מסונתז בעבודה חשובה זו.

מצד שני, התא לא רק מסנתז חלבונים, הוא גם צריך שומנים, כולסטרול, וחומרים חיוניים אחרים לעשות זאת דורש את האנרגיה הכלולה האג"ח ATP..

לספק אנרגיה עבור תנועה

עבודה מכנית היא אחת הפונקציות החשובות ביותר של ה- ATP. לדוגמה, עבור הגוף שלנו כדי להיות מסוגל לבצע את התכווצות סיבי השריר, את הזמינות של כמויות גדולות של אנרגיה יש צורך.

בשריר, האנרגיה הכימית יכולה להפוך לאנרגיה מכנית הודות לארגון מחדש של החלבונים עם כושר התכווצות המרכיבים אותו. אורך המבנים הללו משתנה, מקוצר, היוצר מתח המביא ליצירת תנועה.

באורגניזמים אחרים, תנועת התאים מתרחשת גם הודות לנוכחות של ה- ATP. לדוגמה, התנועה של cilia ו flagella המאפשרת עקירה של אורגניזמים תאיים מסוימים מתרחשת באמצעות שימוש ב- ATP.

תנועה מסוימת נוספת היא האמבית אשר כוללת את הבליטה של ​​pseudopod בקצה התאים. מספר סוגי תאים להשתמש מנגנון זה של תנועה, כולל leukocytes ו fibroblasts.

במקרה של תאי נבט, תנועה היא חיונית לפיתוח יעיל של העובר. תאים עובריים להעביר מרחקים חשובים ממקום המוצא שלהם לאזור שבו הם חייבים מקורם מבנים ספציפיים.

הידרוליזה

הידרוליזה של ה- ATP היא תגובה הכוללת את התמוטטות המולקולה על ידי נוכחות של מים. התגובה מיוצגת כדלקמן:

ATP + מים ⇋ ADP + P_i + אנרגיה איפה, המונח P_i זה מתייחס לקבוצה של פוספט אנאורגני ADP הוא denhosphate adenosine. שים לב כי התגובה היא הפיכה.

הידרוליזה של ה- ATP היא תופעה הכוללת שחרור של כמות עצומה של אנרגיה. קרע של כל קישור pyrophosphate תוצאות שחרור של 7 קלוריות לכל שומה - במיוחד 7.3 של ATP ל ADP ו 8.2 לייצור אדנוזין monophosphate (AMP) מ ATP. זה שווה 12,000 קלוריות לכל שומה של ATP.

מדוע מתרחשת שחרור האנרגיה??

בגלל המוצרים של הידרוליזה הם הרבה יותר יציבה מאשר המתחם הראשוני, כלומר, ה- ATP.

יש לציין כי רק הידרוליזה המתרחשת על אג"ח pyrophosphate כדי לעורר היווצרות של ADP או AMP מוביל לדור של אנרגיה בכמויות חשובות.

הידרוליזה של הקשרים האחרים במולקולה אינה מספקת אנרגיה רבה, למעט הידרוליזה של פירווספט אנאורגני, אשר יש כמות גדולה של אנרגיה.

שחרור האנרגיה מתגובות אלה משמש לביצוע תגובות מטבוליות בתוך התא, שכן רבים מתהליכים אלה דורשים אנרגיה לתפקוד, הן בשלבים הראשונים של מסלולי השפלה והן בביוסינתזה של תרכובות.

לדוגמה, במטבוליזם של גלוקוז, השלבים הראשוניים כרוכים בזרחון של המולקולה. בשלבים הבאים, ה- ATP החדש נוצר, כדי להשיג רווח נקי חיובי.

מנקודת מבט האנרגיה, יש מולקולות אחרות אשר שחרור האנרגיה גדולה יותר מזו של ATP, כולל 1,3-biphosphoglycerate, פוספט carbamyl, פוספט קריאטינין phosphoenolpyruvate.

קבלת ATP

ATP ניתן להשיג על ידי שני מסלולים: זרחון חמצון זרחון ברמת המצע. הראשון דורש חמצן בעוד השני לא צריך את זה. כ 95% של ATP נוצר מתרחש במיטוכונדריה.

זרחון חמצוני

חמצון חמצון כרוך בתהליך של חמצון של חומרים מזינים בשני שלבים: קבלת coenzymes מופחת NADH ו FADH₂ נגזרות של ויטמינים.

ההפחתה של מולקולות אלה דורשת את השימוש של הידרוגנים מן החומרים המזינים. ב fats, את הייצור של coenzymes הוא מדהים, בזכות כמות עצומה של hydrogens כי יש להם את המבנה שלהם, לעומת פפטידים או עם carbohydrates.

אמנם יש כמה דרכים לייצור coenzymes, המסלול החשוב ביותר הוא מחזור קרבס. לאחר מכן, הקואנזים המופחתים מרוכזים בשרשרות הנשימה הממוקמות במיטוכונדריה, המעבירות את האלקטרונים לחמצן.

שרשרת התחבורה האלקטרונית נוצרת על ידי סדרה של חלבונים המצמידים את הממברנה, המשאבה פרוטונים (H +) אל החוץ (ראה תמונה). פרוטונים אלה נכנסים שוב לחצות את הממברנה דרך חלבון אחר, סינתיסייז ה- ATP, האחראי לסינתזה של ה- ATP.

במילים אחרות, יש לנו להפחית קואנזימים, ADP יותר חמצן לייצר מים ATP.

זרחון ברמת המצע

זרחן ברמת המצע אינו חשוב כמו מנגנון המתואר לעיל, שכן הוא אינו דורש מולקולות חמצן, זה קשור בדרך כלל עם תסיסה. בדרך זו, למרות שזה מהר מאוד, שואבת מעט אנרגיה, אם נשווה את זה עם תהליך החמצון זה יהיה בערך פי חמישה עשר פחות.

בגוף שלנו, תהליכים תסיסה להתרחש ברמת השריר. רקמה זו יכולה לפעול ללא חמצן, ולכן ייתכן כי מולקולת גלוקוז הוא מושפל חומצה לקטית (כאשר אנו עושים כמה פעילות ספורט ממצה, למשל).

בשנת תסיסים, המוצר הסופי עדיין יש פוטנציאל אנרגיה שניתן לחלץ. במקרה של תסיסה בשרירים, הפחמנים בחומצה לקטית נמצאים באותה רמה של הפחתה כמו אלה במולקולה הראשונית: גלוקוז.

לפיכך, ייצור של אנרגיה מתרחשת על ידי היווצרות של מולקולות שיש להם אג"ח אנרגיה גבוהה, כולל 1,3-biphosphoglirate ו phosphoenolpyruvate.

ב גליקוליזה, למשל, הידרוליזה של תרכובות אלה קשורה לייצור של מולקולות ATP, ומכאן המונח "ברמה המצע".

ATP מחזור

ATP אף פעם לא מאוחסן. זה מחזור מתמשך של שימוש וסינתזה. בדרך זו נוצר איזון בין ה- ATP שנוצר לבין המוצר הידרוליזה שלו, ה- ADP.

מולקולות אנרגיה אחרות

ATP אינו המולקולה היחידה המורכבת מביפוספט nucleoside שקיים בחילוף החומרים הסלולרי. יש סדרה של מולקולות עם מבנים דומים ATP כי יש התנהגות אנרגיה דומה, למרות שהם אינם פופולריים כמו ה- ATP.

הדוגמה הבולטת ביותר היא GTP, trianosphate guanosin, המשמש במחזור קרבס ידוע ובמסלול גלוקונוגני. אחרים פחות בשימוש הם CTP, TTP ו UTP.

הפניות

1. Guyton, A.C., & Hall, J. E. (2000). ספר הלימוד של הפיזיולוגיה האנושית.
2. Hall, J. E. (2017). גאיטון הול מסה על פיזיולוגיה רפואית. Elsevier ברזיל.
3. Hernandez, A. G.D (2010). תזונה תזונה: הרכב ואיכות תזונתיים של מזון. אד פנמריקנה מדיקל.
4. Lim, M. Y. (2010). את היסודות של מטבוליזם ותזונה. אלסבייר.
5. פראט, C. וו, & קתלין, C. (2012). ביוכימיה. העריכה המדריך המודרני.
6. וואט, ד ', וואט, ג', ופראט, ג '(2007). יסודות הביוכימיה. פנמריקנה רפואית.