• Kas ir ATP?
• Kam paredzēts ATP?
• Kā tiek ražots ATP?
• Glikolīze
• Krebsa cikls
• Elektronu transportēšanas ķēde un oksidatīvā fosforilācija
• ATP nozīme

Mēs izskaidrojam, kas ir ATP, kam tas paredzēts un kā šī molekula tiek ražota. Arī glikolīze, Krebsa cikls un oksidatīvā fosforilēšana.

ATP molekulu atklāja vācu bioķīmiķis Karls Lohmans 1929. gadā.

Kas ir ATP?

Iekšbioķīmija, akronīms ATP apzīmē adenozīna trifosfātu vai adenozīna trifosfātu, organisku molekulu, kas pieder nukleotīdu grupai, kas ir būtiska ķermeņa enerģijas metabolismam. šūna. ATP ir galvenais enerģijas avots, ko izmanto lielākajā daļā šūnu procesu un funkciju gan cilvēka, gan citu organismā.dzīvās būtnes.

ATP nosaukums cēlies no šīs molekulas molekulārā sastāva, ko veido slāpekļa bāze (adenīns), kas saistīta aratoms oglekļa viensmolekula pentozes cukura (saukta arī par ribozi), un savukārt ar trimjoni fosfāti, kas saistīti ar citu oglekļa atomu. Tas viss ir apkopots ATP molekulārajā formulā: C10H16N5O13P3.

Pirmo reizi ATP molekulu 1929. gadā cilvēka muskuļos ASV atklāja Sairuss H. Fiske un Yellapragada SubbaRow, un neatkarīgi Vācijā — bioķīmiķis Karls Lohmans.

Lai gan ATP molekula tika atklāta 1929. gadā, nebija ziņu par tās darbību un nozīmi dažādāsprocesi šūnas enerģijas pārnesi līdz 1941. gadam, pateicoties vācu izcelsmes amerikāņu bioķīmiķa Friča Alberta Lipmana (Nobela prēmijas laureāts 1953. gadā kopā ar Krebsu) pētījumiem.

Skatīt arī:Vielmaiņa

Kam paredzēts ATP?

ATP galvenā funkcija ir kalpot par enerģijas padevi bioķīmiskajās reakcijās, kas notiek šūnas iekšienē, tāpēc šo molekulu sauc arī par organisma “enerģijas valūtu”.

ATP ir noderīga molekula, kas īslaicīgi satur ķīmiskā enerģija izdalās vielmaiņas sadalīšanās procesosēdiens, un atlaidiet to vēlreiz, kad nepieciešams, lai vadītu dažādus ķermeņa bioloģiskos procesus, piemēram, šūnu transportēšanu, veicinātu reakcijas, kas patērēEnerģija vai pat veikt mehāniskas ķermeņa darbības, piemēram, staigāt.

Kā tiek ražots ATP?

Lai sintezētu ATP, ir nepieciešams atbrīvot glikozē uzkrāto ķīmisko enerģiju.

Šūnās ATP tiek sintezēts, izmantojot šūnu elpošanu, kas notiek šūnās.mitohondriji no šūnas. Šīs parādības laikā glikozē uzkrātā ķīmiskā enerģija tiek atbrīvota, izmantojot procesuoksidēšanās kas atbrīvoCO2, H2O un enerģija ATP veidā. Lai gan glikoze ir šīs reakcijas izcilākais substrāts, tas ir jāprecizēolbaltumvielas un tauki tos var arī oksidēt līdz ATP. Katra no šīm uzturvielām no barošana indivīdiem ir dažādi vielmaiņas ceļi, taču tie saplūst ar kopīgu metabolītu: acetil-CoA, kas sāk Krebsa ciklu un ļauj saplūst ķīmiskās enerģijas iegūšanas procesam, jo ​​visas šūnas patērē savu enerģiju ATP formā.

Šūnu elpošanas procesu var iedalīt trīs fāzēs vai posmos: glikolīze (iepriekšējais ceļš, kas nepieciešams tikai tad, ja šūna izmanto glikozi kā degvielu), Krebsa cikls un elektronu transportēšanas ķēde. Pirmajos divos posmos tiek ražots acetil-CoA, CO2 un tikai neliels daudzums ATP, savukārt trešajā elpošanas fāzē tas tiek ražots. H2O un lielākā daļa ATP caur proteīnu komplektu, ko sauc par "komplekso ATP sintāzi".

Glikolīze

Kā minēts, glikolīze ir ceļš pirms šūnu elpošanas, kura laikā katrai glikozei (kurā ir 6 oglekli) veidojas divi piruvāti (a savienojums veido 3 oglekli).

Atšķirībā no pārējiem diviem šūnu elpošanas posmiem glikolīze notiek citoplazma no šūnas. Piruvātam, kas rodas no šī pirmā ceļa, ir jāiekļūst mitohondrijās, lai turpinātu transformāciju par acetil-CoA un tādējādi to varētu izmantot Krebsa ciklā.

Krebsa cikls

Krebsa cikls ir daļa no ogļhidrātu, lipīdu un olbaltumvielu oksidācijas procesa.

Krebsa cikls (arī citronskābes cikls vai trikarbonskābes cikls) ir fundamentāls process, kas notiek šūnu mitohondriju matricā un kas sastāv no virknes ķīmiskās reakcijas kam patīkobjektīvs acetil-CoA ietvertās ķīmiskās enerģijas izdalīšana, kas iegūta, apstrādājot dažādas dzīvas būtnes barības barības vielas, kā arī citu aminoskābju prekursoru iegūšana, kas nepieciešamas cita rakstura bioķīmiskām reakcijām.

Šis cikls ir daļa no daudz lielāka procesa, kas ir ogļhidrātu, lipīdu un olbaltumvielu oksidēšanās, kura starpposms ir: pēc acetil-CoA veidošanās ar minēto organisko savienojumu oglekli un pirms oksidatīvās fosforilēšanas. kur ATP ir " samontēts" reakcijā, ko katalizē aenzīms sauc par ATP sintetāzi vai ATP sintēzi.

Krebsa cikls darbojas, pateicoties vairākiem dažādiem enzīmiem, kas pilnībā oksidē Acetil-CoA un atbrīvo divus dažādus no katras oksidētās molekulas: CO2 (oglekļa dioksīds) un H2O (ūdens). Turklāt Krebsa cikla laikā tiek ģenerēts minimāls GTP daudzums (līdzīgs ATP) un samazināta jauda NADH un FADH2 formā, kas tiks izmantota ATP sintēzei nākamajā šūnu elpošanas posmā.

Cikls sākas ar acetil-CoA molekulas saplūšanu ar oksaloacetāta molekulu. Šī savienība rada sešu oglekļa molekulu: citrātu. Tādējādi tiek atbrīvots koenzīms A. Patiesībā tas tiek atkārtoti izmantots daudzas reizes. Ja šūnā ir pārāk daudz ATP, šis solis tiek kavēts.

Pēc tam citrāts vai citronskābe tiek pakļauti virknei secīgu transformāciju, kas pēc kārtas radīs izocitrātu, ketoglutarātu, sukcinil-CoA, sukcinātu, fumarātu, malātu un oksaloacetātu. Kopā ar šiem produktiem tiek saražots minimālais GTP daudzums katram pilnajam Krebsa ciklam, samazinot jaudu NADH un FADH2 un CO2 veidā.

Elektronu transportēšanas ķēde un oksidatīvā fosforilācija

NADH un FADH2 molekulas spēj ziedot elektronus Krebsa ciklā.

Barības vielu savākšanas ķēdes pēdējā posmā izmanto skābekli un savienojumus, kas rodas Krebsa cikla laikā, lai ražotu ATP procesā, ko sauc par oksidatīvo fosforilāciju. Šī procesa laikā, kas notiek iekšējā mitohondriju membrānā, NADH un FADH2 ziedo elektroni virzot tos enerģētiski zemākā līmenī. Šos elektronus beidzot pieņem skābeklis (kas, savienojoties ar protoniem, izraisa ūdens molekulu veidošanos).

Savienojums starp elektronisko ķēdi un oksidatīvo fosforilāciju darbojas, pamatojoties uz divām pretējām reakcijām: viena, kas atbrīvo enerģiju, un otra, kas izmanto atbrīvoto enerģiju ATP molekulu ražošanai, pateicoties ATP sintetāzes iejaukšanās. Kad elektroni "ceļo" pa ķēdi virknē redoksreakcijas, atbrīvotā enerģija tiek izmantota, lai sūknētu protonus caur membrānu. Kad šie protoni izkliedējas atpakaļ caur ATP sintetāzi, to enerģija tiek izmantota, lai saistītu papildu fosfātu grupu ar ADP (adenozīna difosfāta) molekulu, izraisot ATP veidošanos.

ATP nozīme

ATP ir dzīvu organismu dzīvībai svarīgo procesu pamatmolekula, kā ķīmiskās enerģijas pārraide dažādām šūnā notiekošām reakcijām, piemēram, šūnu sintēzei. makromolekulas sarežģītas un fundamentālas, piemēram, tāsDNS, RNS vai proteīnu sintēzei, kas notiek šūnā. Tādējādi ATP nodrošina enerģiju, kas nepieciešama, lai nodrošinātu lielāko daļu organismā notiekošo reakciju.

ATP kā “enerģijas donora” molekulas lietderība ir izskaidrojama ar fosfātu saišu klātbūtni, kas ir bagātas ar enerģiju. Šīs pašas saites var atbrīvot lielu enerģijas daudzumu, “salaužoties”, kad ATP tiek hidrolizēts par ADP, tas ir, kad ūdens iedarbības dēļ tas zaudē fosfātu grupu. Reakcija uz hidrolīze ATP ir šāds:

ATP ir būtiska, piemēram, muskuļu kontrakcijai.

ATP ir atslēga makromolekulu transportēšanai caurplazmas membrāna (eksocitoze un šūnu endocitoze), kā arī sinaptiskajai saziņai starpneironiem, tāpēc būtiska ir tās nepārtraukta sintēze no glikozes, ko iegūst no pārtikas. Tāda ir tā nozīme dzīvi, ka dažu toksisku elementu, kas inhibē ATP procesus, piemēram, arsēna vai cianīda, uzņemšana ir letāla un izraisa organisma nāvi fulminantā veidā.