ATP (adenozin trifosfat) este o moleculă organică cu legături de energie ridicată formată dintr-un inel de adenină, o riboză și trei grupări fosfat. Are un rol fundamental în metabolism, deoarece transportă energia necesară pentru a menține o serie de procese celulare funcționând eficient..
Este cunoscut pe scară largă prin termenul „monedă energetică”, deoarece formarea și utilizarea sa au loc cu ușurință, permițând „plata” rapidă pentru reacțiile chimice care necesită energie.
Deși molecula cu ochiul liber este mică și simplă, ea stochează o cantitate semnificativă de energie în legăturile sale. Grupurile de fosfați au sarcini negative, care sunt în repulsie constantă, făcându-l o legătură labilă și ușor de rupt..
Hidroliza ATP este descompunerea moleculei prin prezența apei. Prin acest proces, energia conținută este eliberată.
Există două surse principale de ATP: fosforilarea nivelului substratului și fosforilarea oxidativă, cea din urmă fiind cea mai importantă și cea mai utilizată de celulă..
Fosforilarea oxidativă cuplează oxidarea FADHDouă și NADH + H+ în mitocondrie și substrat fosforilarea are loc în afara lanțului de transport al electronilor, în căi precum glicoliza și ciclul acidului tricarboxilic.
Această moleculă este responsabilă pentru furnizarea energiei necesare pentru ca majoritatea proceselor care au loc în interiorul celulei să aibă loc, de la sinteza proteinelor la locomoție. În plus, permite traficul de molecule prin membrane și acționează asupra semnalizării celulare..
Indice articol
ATP, după cum sugerează și numele său, este un nucleotid cu trei fosfați. Structura sa specială, în special cele două legături pirofosfat, îl fac un compus bogat în energie. Este alcătuit din următoarele elemente:
- O bază azotată, adenina. Bazele de azot sunt compuși ciclici care conțin unul sau mai mulți azot în structura lor. Le găsim și ca componente în acizi nucleici, ADN și ARN.
- Riboza este situată în centrul moleculei. Este un zahăr de tip pentoză, deoarece are cinci atomi de carbon. Formula sa chimică este C5H10SAU5. Carbonul 1 al ribozei este atașat la inelul adeninic.
- Trei radicali fosfat. Ultimele două sunt „legăturile cu energie ridicată” și sunt reprezentate în structurile grafice prin simbolul înclinării: ~. Grupul fosfat este unul dintre cele mai importante din sistemele biologice. Cele trei grupuri sunt numite alfa, beta și gamma, de la cel mai apropiat la cel mai îndepărtat.
Această legătură este foarte labilă, deci se împarte rapid, ușor și spontan atunci când condițiile fiziologice ale organismului o justifică. Acest lucru se întâmplă deoarece încărcăturile negative ale celor trei grupe de fosfați încearcă în mod constant să se îndepărteze unul de celălalt..
ATP joacă un rol indispensabil în metabolismul energetic al tuturor organismelor vii. Din acest motiv, este adesea denumită o monedă energetică, deoarece poate fi cheltuită și completată continuu în doar câteva minute..
Direct sau indirect, ATP furnizează energie pentru sute de procese, pe lângă faptul că acționează ca un donator de fosfat.
În general, ATP acționează ca o moleculă de semnalizare în procesele care apar în interiorul celulei, este necesară sintetizarea componentelor ADN și ARN și pentru sinteza altor biomolecule, participă la traficul prin membrane, printre altele..
Utilizările ATP pot fi împărțite în categorii principale: transportul moleculelor prin membrane biologice, sinteza diferiților compuși și, în cele din urmă, lucrul mecanic.
Funcțiile ATP sunt foarte largi. Mai mult, este implicat în atât de multe reacții încât ar fi imposibil să le numim pe toate. Prin urmare, vom discuta trei exemple specifice pentru a exemplifica fiecare dintre cele trei utilizări menționate..
Celula este un mediu extrem de dinamic care necesită menținerea concentrațiilor specifice. Majoritatea moleculelor nu intră în celulă la întâmplare sau întâmplător. Pentru ca o moleculă sau o substanță să intre, trebuie să o facă prin intermediul transportatorului său specific.
Transportorii sunt proteine care se întind pe membrană și care funcționează ca „gardieni” celulari, care controlează fluxul de materiale. Prin urmare, membrana este semipermeabilă: permite intrarea anumitor compuși, iar alții nu..
Unul dintre cele mai cunoscute transporturi este pompa de sodiu-potasiu. Acest mecanism este clasificat ca transport activ, deoarece mișcarea ionilor are loc împotriva concentrațiilor lor și singura modalitate de a executa această mișcare este prin introducerea energiei în sistem, sub formă de ATP..
Se estimează că o treime din ATP-ul format în celulă este utilizat pentru a menține pompa activă. Ionii de sodiu sunt pompați în mod constant către exteriorul celulei, în timp ce ionii de potasiu sunt pompați în direcția opusă..
În mod logic, utilizarea ATP nu se limitează la transportul de sodiu și potasiu. Există și alți ioni, precum calciu, magneziu, printre alții, care au nevoie de această monedă energetică pentru a intra.
Moleculele proteice sunt formate din aminoacizi, legați între ei prin legături peptidice. Pentru a le forma este necesară ruperea a patru legături de mare energie. Cu alte cuvinte, un număr considerabil de molecule de ATP trebuie hidrolizat pentru formarea unei proteine de lungime medie..
Sinteza proteinelor are loc în structuri numite ribozomi. Acestea sunt capabile să interpreteze codul pe care îl are ARN-ul messenger și să îl traducă într-o secvență de aminoacizi, un proces dependent de ATP..
În cele mai active celule, sinteza proteinelor poate direcționa până la 75% din ATP sintetizat în această lucrare importantă.
Pe de altă parte, celula nu numai că sintetizează proteinele, ci are nevoie și de lipide, colesterol și alte substanțe esențiale și pentru a face acest lucru necesită energia conținută în legăturile ATP..
Lucrarea mecanică este una dintre cele mai importante funcții ale ATP. De exemplu, pentru ca corpul nostru să poată contracta fibre musculare, este necesară disponibilitatea unor cantități mari de energie..
În mușchi, energia chimică poate fi transformată în energie mecanică grație reorganizării proteinelor cu capacitatea de a se contracta care o formează. Lungimea acestor structuri este modificată, scurtată, ceea ce creează o tensiune care se traduce prin generarea mișcării.
În alte organisme, mișcarea celulelor are loc și datorită prezenței ATP. De exemplu, mișcarea cililor și flagelilor care permite mișcarea anumitor organisme unicelulare are loc prin utilizarea ATP.
O altă mișcare specială este cea amibiană care implică proeminența unui pseudopod la capetele celulei. Mai multe tipuri de celule folosesc acest mecanism de locomoție, inclusiv leucocite și fibroblaste..
În cazul celulelor germinale, locomoția este esențială pentru dezvoltarea eficientă a embrionului. Celulele embrionare deplasează distanțe importante de la locul lor de origine la regiunea în care trebuie să provină structuri specifice.
Hidroliza ATP este o reacție care implică descompunerea moleculei prin prezența apei. Reacția este reprezentată după cum urmează:
ATP + Apă ⇋ ADP + Peu + Energie. Unde, termenul Peu se referă la gruparea fosfat anorganic și ADP este adenozin difosfat. Rețineți că reacția este reversibilă.
Hidroliza ATP este un fenomen care implică eliberarea unei cantități imense de energie. Spargerea oricărei legături pirofosfat are ca rezultat eliberarea a 7 kcal per mol - în special 7,3 din ATP în ADP și 8,2 pentru producerea de adenozin monofosfat (AMP) din ATP. Acest lucru echivalează cu 12.000 de calorii pe mol de ATP..
Deoarece produsele de hidroliză sunt mult mai stabile decât compusul inițial, adică ATP.
Trebuie menționat faptul că numai hidroliza care are loc pe legăturile pirofosfat pentru a da naștere la formarea ADP sau AMP duce la generarea de energie în cantități semnificative.
Hidroliza celorlalte legături din moleculă nu furnizează atât de multă energie, cu excepția hidrolizei pirofosfatului anorganic, care are o cantitate mare de energie.
Eliberarea de energie din aceste reacții este utilizată pentru a efectua reacții metabolice în interiorul celulei, deoarece multe dintre aceste procese au nevoie de energie pentru a funcționa, atât în etapele inițiale ale căilor de degradare, cât și în biosinteza compușilor..
De exemplu, în metabolismul glucozei, etapele inițiale implică fosforilarea moleculei. În următorii pași, se generează un nou ATP, pentru a obține un profit net pozitiv.
Din punct de vedere energetic, există alte molecule a căror energie de eliberare este mai mare decât cea a ATP, inclusiv 1,3 bifosfoglicerat, carbamilfosfat, fosfat de creatinină și fosfoenolpiruvat..
ATP poate fi obținut pe două căi: fosforilarea oxidativă și fosforilarea la nivelul substratului. Primul necesită oxigen, în timp ce cel de-al doilea nu. Aproximativ 95% din ATP-ul format apare în mitocondrie.
Fosforilarea oxidativă implică un proces de oxidare în două faze a nutrienților: obținerea coenzimelor reduse NADH și FADHDouă derivat din vitamine.
Reducerea acestor molecule necesită utilizarea hidrogenilor din nutrienți. În grăsimi, producția de coenzime este remarcabilă, datorită cantității enorme de hidrogeni pe care o au în structură, comparativ cu peptidele sau carbohidrații.
Deși există mai multe căi de producție a coenzimelor, cea mai importantă cale este ciclul Krebs. Ulterior, coenzimele reduse sunt concentrate în lanțurile respiratorii situate în mitocondrii, care transferă electronii către oxigen..
Lanțul de transport al electronilor este alcătuit dintr-o serie de proteine cuplate cu membrană care pompează protoni (H +) către exterior (vezi imaginea). Acești protoni intră și traversează din nou membrana prin intermediul unei alte proteine, ATP sintază, responsabilă pentru sinteza ATP.
Cu alte cuvinte, avem în vedere că reducerea coenzimelor, mai mult ADP și oxigen generează apă și ATP.
Fosforilarea la nivelul substratului nu este la fel de importantă ca mecanismul descris mai sus și, deoarece nu necesită molecule de oxigen, este adesea asociată cu fermentarea. Această cale, deși este foarte rapidă, extrage puțină energie, dacă o comparăm cu procesul de oxidare ar fi de aproximativ cincisprezece ori mai puțin.
În corpul nostru, procesele de fermentare au loc la nivel muscular. Acest țesut poate funcționa fără oxigen, deci este posibil ca o moleculă de glucoză să fie degradată în acid lactic (atunci când facem o activitate sportivă exhaustivă, de exemplu).
În fermentații, produsul final are încă un potențial energetic care poate fi extras. În cazul fermentației în mușchi, carbonii din acidul lactic sunt la același nivel de reducere ca și cei ai moleculei inițiale: glucoza.
Astfel, producția de energie are loc prin formarea de molecule care au legături de energie ridicată, inclusiv 1,3-bisfosfoglicat și fosfoenolpiruvat..
În glicoliză, de exemplu, hidroliza acestor compuși este legată de producerea moleculelor de ATP, de unde și termenul „la nivelul substratului”.
ATP-ul nu este stocat niciodată. Se află într-un ciclu continuu de utilizare și sinteză. Acest lucru creează un echilibru între ATP format și produsul său hidrolizat, ADP..
ATP nu este singura moleculă compusă din nucleozide de bifosfat care există în metabolismul celular. Există o serie de molecule cu structuri similare cu ATP care au un comportament energetic comparabil, deși nu sunt la fel de populare ca ATP.
Cel mai proeminent exemplu este GTP, guanozin trifosfat, care este utilizat în binecunoscutul ciclu Krebs și în calea gluconeogenă. Altele mai puțin utilizate sunt CTP, TTP și UTP.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.