Kako deluje ATP?

Vsebina

• ATP molekularna struktura
• Spreminjanje ATP v energijo
• Kako deluje dihanje
• ATP med glikolizo
• ATP med Krebsovim ciklom
• ATP med citokromskim sistemom

Majhna molekula ATP, ki pomeni adenozin trifosfat, je glavni nosilec energije za vsa živa bitja. ATP je pri ljudeh biokemični način za shranjevanje in uporabo energije za vsako posamezno celico v telesu. Energija ATP je tudi glavni vir energije za druge živali in rastline.

ATP molekularna struktura

ATP sestavljajo dušikov osnovni adenin, petogljična sladkorna riboza in tri skupine fosfatov: alfa, beta in gama. Vezi med beta in gama fosfati so še posebej veliko energije. Ko se te vezi prekinejo, sprostijo dovolj energije, da sprožijo vrsto celičnih odzivov in mehanizmov.

Spreminjanje ATP v energijo

Kadar koli celica potrebuje energijo, poruši vez beta-gama fosfata, da ustvari adenozin-difosfat (ADP) in molekulo prostega fosfata. Celica skladišči odvečno energijo s kombiniranjem ADP in fosfata, da ustvari ATP. Celice dobivajo energijo v obliki ATP s postopkom, ki se imenuje dihanje, niz kemičnih reakcij, ki oksidirajo šestkrat ogljikovo glukozo in tvorijo ogljikov dioksid.

Kako deluje dihanje

Obstajata dve vrsti dihanja: aerobno dihanje in anaerobno dihanje. Aerobno dihanje poteka s kisikom in proizvede velike količine energije, medtem ko anaerobno dihanje ne porabi kisika in proizvaja majhne količine energije.

Oksidacija glukoze med aerobnim dihanjem sprošča energijo, ki se nato uporablja za sintezo ATP iz ADP in anorganskega fosfata (Pi). Med dihanjem se lahko namesto šest-ogljikove glukoze uporabljajo tudi maščobe in beljakovine.

Aerobno dihanje poteka v mitohondrijih celice in poteka v treh stopnjah: glikoliza, Krebsov cikel in citokromski sistem.

ATP med glikolizo

Med glikolizo, ki se zgodi v citoplazmi, se šest ogljikova glukoza razgradi na dve enoti tri ogljikove pirovične kisline. Odstranjeni vodiki se pridružijo vodiku NAD, da nastane NADH₂. To ima za posledico čisti dobiček 2 ATP. Pirovična kislina vstopi v matrico mitohondriona in gre skozi oksidacijo, pri čemer izgubi ogljikov dioksid in ustvari dvo-ogljikovo molekulo, imenovano acetil CoA. Odvzeti vodiki se združujejo z NAD, da bi ustvarili NADH₂.

ATP med Krebsovim ciklom

Krebsov cikel, znan tudi kot cikel citronske kisline, proizvaja visokoenergijske molekule NADH in flavin adenin dinukleotida (FADH₂), plus nekaj ATP-ja. Ko acetil CoA vstopi v Krebsov cikel, se združi s štiri ogljikovo kislino, imenovano oksaloocetna kislina, da nastane šest-ogljikova kislina, imenovana citronska kislina. Encimi povzročajo vrsto kemijskih reakcij, pretvorijo citronsko kislino in sprostijo visokoenergijske elektrone v NAD. V eni od reakcij se sprosti dovolj energije za sintezo molekule ATP. Za vsako molekulo glukoze v sistem vstopata dve molekuli pirvične kisline, kar pomeni, da nastaneta dve molekuli ATP.

ATP med citokromskim sistemom

Citohromski sistem, znan tudi kot nosilec vodikovega sistema ali veriga za prenos elektronov, je del aerobnega dihalnega procesa, ki ustvarja največ ATP. Transportna veriga elektronov je sestavljena iz beljakovin na notranji membrani mitohondrijev. NADH s vodikovimi ioni in elektroni v verigo. Elektroni dajejo energijo beljakovinam v membrani, ki se nato uporabljajo za črpanje vodikovih ionov po membrani. Ta tok ionov sintetizira ATP.

Skupaj iz ene molekule glukoze ustvari 38 molekul ATP.