- Co je ATP?
- K čemu je ATP?
- Jak se vyrábí ATP?
- Glykolýza
- Krebsův cyklus
- Elektronový transportní řetězec a oxidativní fosforylace
- Význam ATP
Vysvětlíme, co je ATP, k čemu slouží a jak se tato molekula vyrábí. Také glykolýza, Krebsův cyklus a oxidativní fosforylace.
Co je ATP?
Vbiochemie, zkratka ATP označuje adenosintrifosfát nebo adenosintrifosfát, organickou molekulu patřící do skupiny nukleotidů, která je zásadní pro energetický metabolismus buňka. ATP je hlavním zdrojem energie využívaným ve většině buněčných procesů a funkcí, a to jak v lidském těle, tak v těle ostatních.živé bytosti.
Název ATP pochází z molekulárního složení této molekuly, tvořené dusíkatou bází (adenin) vázanou naatom uhlíková jednamolekula pentózového cukru (také nazývaného ribóza) a následně se třemiionty fosfáty připojené k jinému atomu uhlíku. To vše je shrnuto v molekulárním vzorci ATP: C10H16N5O13P3.
Molekula ATP byla poprvé objevena v roce 1929 v lidském svalu ve Spojených státech Cyrus H. Fiske a Yellapragada SubbaRow a nezávisle v Německu biochemikem Karlem Lohmannem.
I když byla molekula ATP objevena v roce 1929, neexistují žádné záznamy o jejím fungování a významu v různýchprocesy přenosu energie v buňce až do roku 1941 díky studiím německo-amerického biochemika Fritze Alberta Lipmanna (držitel Nobelovy ceny v roce 1953 spolu s Krebsem).
Viz také:Metabolismus
K čemu je ATP?
Hlavní funkcí ATP je sloužit jako zdroj energie při biochemických reakcích, které probíhají uvnitř buňky, a proto je tato molekula také známá jako „energetická měna“ organismu.
ATP je užitečná molekula, která dočasně obsahuje chemická energie uvolňuje během metabolických procesů rozkladujídloa v případě potřeby jej znovu uvolněte k řízení různých biologických procesů v těle, jako je buněčný transport, k podpoře reakcí, které spotřebovávajíEnergie nebo dokonce provádět mechanické činnosti těla, jako je chůze.
Jak se vyrábí ATP?
V buňkách je ATP syntetizován buněčným dýcháním, což je proces, který probíhá v buňkách.mitochondrie buňky. Během tohoto jevu se uvolňuje chemická energie uložená v glukóze prostřednictvím procesuoxidace že uvolňujeCO2, H2O a energie ve formě ATP. Ačkoli je glukóza substrátem par excellence této reakce, mělo by být objasněno, žeprotein a tuky mohou být také oxidovány na ATP. Každá z těchto živin z krmení jednotlivci mají různé metabolické dráhy, ale konvergují na společný metabolit: acetyl-CoA, který spouští Krebsův cyklus a umožňuje sbližování procesu získávání chemické energie, protože všechny buňky spotřebovávají svou energii ve formě ATP.
Proces buněčného dýchání lze rozdělit do tří fází nebo fází: glykolýza (předchozí cesta, která je vyžadována pouze tehdy, když buňka používá jako palivo glukózu), Krebsův cyklus a řetězec transportu elektronů. Během prvních dvou fází vzniká acetyl-CoA, CO2 a jen malé množství ATP, zatímco ve třetí fázi dýchání vzniká H2O a většina ATP prostřednictvím souboru proteinů nazývaných "komplexní ATP syntáza".
Glykolýza
Jak již bylo zmíněno, glykolýza je dráha před buněčným dýcháním, během níž se pro každou glukózu (která má 6 uhlíků) tvoří dva pyruváty (a sloučenina tvořené 3 uhlíky).
Na rozdíl od ostatních dvou fází buněčného dýchání probíhá glykolýza v cytoplazma buňky. Pyruvát, který je výsledkem této první dráhy, musí vstoupit do mitochondrií, aby pokračoval ve své transformaci na acetyl-CoA, a mohl tak být použit v Krebsově cyklu.
Krebsův cyklus
Krebsův cyklus (také cyklus kyseliny citrónové nebo cyklus trikarboxylových kyselin) je základní proces, který se vyskytuje v matrici buněčných mitochondrií a skládá se z řady chemické reakce co má jakoobjektivní uvolnění chemické energie obsažené v Acetyl-CoA získané zpracováním různých živin potravy živé bytosti, jakož i získání prekurzorů jiných aminokyselin nezbytných pro biochemické reakce jiné povahy.
Tento cyklus je součástí mnohem většího procesu, kterým je oxidace sacharidů, lipidů a proteinů, přičemž jeho mezistupněm je: po vytvoření acetyl-CoA s uhlíky uvedených organických sloučenin a před oxidativní fosforylací. kde ATP je " sestaven“ v reakci katalyzované aenzym nazývané ATP syntetáza nebo ATP syntáza.
Krebsův cyklus funguje díky několika různým enzymům, které kompletně oxidují Acetyl-CoA a uvolňují dva různé enzymy z každé oxidované molekuly: CO2 (oxid uhličitý) a H2O (voda). Navíc během Krebsova cyklu vzniká minimální množství GTP (obdoba ATP) a redukční energie ve formě NADH a FADH2, která bude využita pro syntézu ATP v další fázi buněčného dýchání.
Cyklus začíná fúzí molekuly acetyl-CoA s molekulou oxaloacetátu. Tímto spojením vzniká šestiuhlíková molekula: citrát. Uvolňuje se tak koenzym A. Ve skutečnosti je mnohokrát znovu použit. Pokud je v buňce příliš mnoho ATP, je tento krok inhibován.
Následně citrát nebo kyselina citrónová podstoupí řadu po sobě jdoucích transformací, které postupně vytvoří isocitrát, ketoglutarát, sukcinyl-CoA, sukcinát, fumarát, malát a znovu oxaloacetát. Společně s těmito produkty se pro každý úplný Krebsův cyklus vyrábí minimální množství GTP, čímž se snižuje výkon ve formě NADH a FADH2 a CO2.
Elektronový transportní řetězec a oxidativní fosforylace
Poslední fáze okruhu sklizně živin využívá kyslík a sloučeniny produkované během Krebsova cyklu k produkci ATP v procesu zvaném oxidativní fosforylace. Během tohoto procesu, který probíhá ve vnitřní mitochondriální membráně, darují NADH a FADH2 elektrony žene je na energeticky nižší úroveň. Tyto elektrony jsou nakonec přijímány kyslíkem (který při spojení s protony vede ke vzniku molekul vody).
Spojení mezi elektronickým řetězcem a oxidativní fosforylací funguje na základě dvou protichůdných reakcí: jedné, která uvolňuje energii, a druhé, která využívá uvolněnou energii k produkci molekul ATP, díky zásahu ATP syntetázy. Jak elektrony "cestují" řetězem v řadě redoxních reakcí, uvolněná energie se využívá k čerpání protonů přes membránu. Když tyto protony difundují zpět přes ATP syntetázu, jejich energie se využívá k navázání další fosfátové skupiny na molekulu ADP (adenosindifosfát), což vede k tvorbě ATP.
Význam ATP
ATP je základní molekula pro životně důležité procesy živých organismů, jako přenašeč chemické energie pro různé reakce probíhající v buňce, např. makromolekuly komplexní a základní, jako jsou napřDNA, RNA nebo pro syntézu proteinů, ke které dochází v buňce. ATP tedy poskytuje energii nezbytnou k umožnění většiny reakcí, které v těle probíhají.
Užitečnost ATP jako molekuly „dárce energie“ se vysvětluje přítomností fosfátových vazeb bohatých na energii. Tyto stejné vazby mohou uvolnit velké množství energie „rozbitím“, když je ATP hydrolyzován na ADP, to znamená, když ztratí fosfátovou skupinu v důsledku působení vody. Reakce na hydrolýza ATP je následující:
ATP je nezbytný například pro svalovou kontrakci.ATP je klíčový pro transport makromolekul přesplazmatická membrána (exocytóza a buněčná endocytóza) a také pro synaptickou komunikaci mezineurony, takže je nezbytná jeho nepřetržitá syntéza, z glukózy získané z potravy. Takový je jeho význam pro život, že požití některých toxických prvků, které inhibují procesy ATP, jako je arsen nebo kyanid, je smrtelné a způsobuje náhlou smrt organismu.