Značilnosti ATP

Vsebina

• Pregled nukleotidov
• Nukleotidi: Nomenklatura
• ATP lastnosti
• Presnovni viri ATP v celicah
• Cikel ATP
• Klinične uporabe ATP

Adenozin trifosfat (ATP) je zagotovo najpomembnejša molekula v študiji biokemije, saj bi vse življenje takoj prenehalo, če bi ta relativno preprosta snov izginila iz obstoja. ATP velja za "energetsko valuto" celic, ker ne glede na to, kaj gre v organizem kot vir goriva (npr. Hrana pri živalih, molekule ogljikovega dioksida v rastlinah), se na koncu uporablja za ustvarjanje ATP, ki je nato na voljo za napajanje vse potrebe celice in s tem tudi organizma kot celote.

ATP je nukleotid, ki mu daje vsestranskost pri kemijskih reakcijah. Molekule (iz katerih sintetizirajo ATP) so v celicah široko dostopne. Do devetdesetih let prejšnjega stoletja so ATP in njegove derivate uporabljali v kliničnih okoljih za zdravljenje različnih stanj, druge aplikacije pa še naprej raziskujejo.

Glede na ključno in univerzalno vlogo te molekule je učenje o proizvodnji ATP in njegovem biološkem pomenu zagotovo vredno porabe energije, ki jo boste porabili v tem procesu.

Pregled nukleotidov

Do te mere nukleotidi imajo kakršen koli ugled med ljubitelji znanosti, ki niso usposobljeni biokemiki, verjetno so najbolj znani kot monomereali majhne ponavljajoče se enote, iz katerih nukleinska kislina - izdelana sta dolga polimera DNA in RNA.

Nukleotidi so sestavljeni iz treh ločenih kemičnih skupin: sladkorja s petimi ogljiki ali ribozo, ki je v DNK deoksiriboza, v RNK pa riboza; dušična ali baza, bogata z dušikovimi atomi; in eno do tri fosfatne skupine.

Prva (ali samo) fosfatna skupina je pritrjena na enega izmed ogljikov na sladkornem delu, medtem ko se vse dodatne fosfatne skupine raztezajo navzven od obstoječih, da tvorijo mini verigo. Nukleotid brez fosfatov - to je deoksiriboza ali riboza, povezana z dušikovo bazo - imenujemo a nukleozid.

Dušikove baze so pet vrst, ki določajo tako ime kot tudi vedenje posameznih nukleotidov. Te baze so adenin, citozin, gvanin, timin in uracil. Timin se pojavlja le v DNK, medtem ko se v RNA pojavi uracil, kjer bi se pojavil timin v DNK.

Nukleotidi: Nomenklatura

Vsi nukleotidi imajo tristranske kratice. Prva pomeni prisotno bazo, zadnja dva pa prikazujeta število fosfatov v molekuli. Tako ATP vsebuje adenin kot svojo bazo in ima tri skupine fosfatov.

Namesto da bi ime baze v njeni izvirni obliki vključili, pa pripono "-ine" v primeru nukleotidov, ki nosijo adenin, nadomesti "-osin"; podobna majhna odstopanja se pojavljajo pri drugih nukleozidih in nuklotidih.

Zato je dr. AMP je adenozin monofosfat in ADP je adenozin-difosfat. Obe molekuli sta sami po sebi pomembni za celični metabolizem in sta predhodnika ali produkta razpada ATP.

ATP lastnosti

ATP je bil prvič identificiran leta 1929. Najdemo ga v vsaki celici v vsakem organizmu in v njem živijo kemična sredstva za shranjevanje energije. Nastane predvsem s celičnim dihanjem in fotosintezo, ki se pojavlja le pri rastlinah in nekaterih prokariotskih organizmih (enocelične življenjske oblike na področjih Archaea in bakterije).

O ATP običajno razpravljamo v reakcijah, ki vključujejo bodisi anabolizem (presnovni procesi, ki sintetizirajo večje in bolj zapletene molekule iz manjših) ali katabolizem (presnovni procesi, ki delajo nasprotno in razgrajujejo večje in bolj zapletene molekule na manjše).

ATP pa celici daje tudi roko na druge načine, ki niso neposredno povezani z njeno prispevajočo energijo k reakcijam; na primer, ATP je uporaben kot sporočilna molekula v različnih vrstah celična signalizacija in lahko dajejo fosfatne skupine molekulam zunaj področja anabolizma in katabolizma.

Presnovni viri ATP v celicah

Glikoliza: Prokarioti so, kot je navedeno, enocelični organizmi in so njihove celice veliko manj zapletene od tistih iz druge najvišje veje na organizacijskem drevesu življenja, evkarioti (živali, rastline, protetiki in glive). Njihove potrebe po energiji so v primerjavi s potrebami prokariotov precej skromne. Skoraj vsi dobijo svoj ATP v celoti iz glikolize, razpada v celični citoplazmi šest-ogljikovega sladkorja glukoza v dve molekuli tri-ogljikove molekule piruvat in dva ATP.

Pomembno je, da glikoliza vključuje fazo "naložbe", ki zahteva vnos dveh ATP na molekulo glukoze, in fazo "izplačila", v kateri nastanejo štiri ATP (dva na molekulo piruvata).

Tako kot je energija ATP valuta vseh celic - torej molekule, v kateri je mogoče kratkoročno shraniti energijo za kasnejšo uporabo - glukoza je najboljši vir energije za vse celice. Pri prokariotih pa zaključek glikolize predstavlja konec linije za proizvodnjo energije.

Celično dihanje: V evkariontskih celicah se ATP stranka začne šele na koncu glikolize, ker jih imajo te celice mitohondrije, organele v obliki nogometa, ki uporabljajo kisik, da ustvarijo veliko več ATP kot samo glikoliza.

Celično dihanje, imenovano tudi aerobno ("s kisikom") dihanje, se začne z Krebsov cikel. Ta serija reakcij, ki se pojavijo znotraj mitohondrijev, združuje molekulo z dvema ogljikom acetil CoA, neposredni potomec piruvata, s oksaloacetat ustvariti citrat, ki se postopno zmanjšuje iz šest-ogljikove strukture nazaj v oksaloacetat, kar ustvarja majhno količino ATP, vendar veliko nosilci elektronov.

Ti nosilci (NADH in FADH)₂) sodelujejo v naslednjem koraku celičnega dihanja, to je veriga za prenos elektronov ali ECT. ECT poteka na notranji membrani mitohondrijev in s sistematičnim vrtalnim delovanjem elektronov nastane od 32 do 34 ATP na "gorvodno" molekulo glukoze.

Fotosinteza: Ta postopek, ki se odvija v zelenem pigmentu kloroplasti rastlinskih celic, za delovanje potrebuje svetlobo. Uporablja CO₂ izvlečena iz zunanjega okolja za tvorbo glukoze (rastline navsezadnje ne morejo "jesti"). Rastlinske celice imajo tudi mitohondrije, zato po tem, ko rastline dejansko ustvarijo svojo hrano v fotosintezi, sledi celično dihanje.

Cikel ATP

V vsakem trenutku, človeško telo vsebuje približno 0,1 mola ATP. A Krt znaša približno 6,02 × 10²³ posamezni delci; molska masa snovi je toliko, koliko mol te snovi tehta v gramih, vrednost ATP pa je nekaj več kot 500 g / mol (nekaj več kot kilogram). Večina tega prihaja neposredno iz fosforilacija ADP.

Običajne celice celic dnevno naberejo približno 100 do 150 molov ATP ali približno 50 do 75 kilogramov - več kot 100 do 150 kilogramov! To pomeni, da je količina prometa ATP na dan pri določeni osebi približno 100 / 0,1 do 150 / 0,1 mol, ali od 1000 do 1500 mol.

Klinične uporabe ATP

Ker je ATP dobesedno povsod v naravi in ​​sodeluje v najrazličnejših fizioloških procesih - vključno z živčnim prenosom, krčenjem mišic, srčnim delovanjem, strjevanjem krvi, širjenjem krvnih žil in presnovo ogljikovih hidratov -, je bila raziskana njegova uporaba kot "zdravilo".

Na primer, adenozin, nukleozid, ki ustreza ATP, se uporablja kot srčno zdravilo za izboljšanje pretoka srca v žilah v izrednih razmerah, do konca 20. stoletja pa so ga preučili kot možen analgetik (tj. Zatiranje bolečine agent).