• Što je ATP?
• Čemu služi ATP?
• Kako nastaje ATP?
• Glikoliza
• Krebsov ciklus
• Lanac transporta elektrona i oksidativna fosforilacija
• Važnost ATP-a

Objašnjavamo što je ATP, čemu služi i kako se proizvodi ova molekula. Također, glikoliza, Krebsov ciklus i oksidativna fosforilacija.

Molekulu ATP-a otkrio je njemački biokemičar Karl Lohmann 1929. godine.

Što je ATP?

Ubiokemija, akronim ATP označava adenozin trifosfat ili adenozin trifosfat, organsku molekulu koja pripada skupini nukleotida, temeljnu za energetski metabolizam stanica. ATP je glavni izvor energije koji se koristi u većini staničnih procesa i funkcija, kako u ljudskom tijelu, tako iu tijelu drugih.živa bića.

Naziv ATP dolazi od molekularnog sastava ove molekule, formirane od dušične baze (adenin) povezane satom ugljični jedanmolekula pentoznog šećera (koji se naziva i riboza), a zauzvrat s triioni fosfati vezani za drugi atom ugljika. Sve je to sažeto u molekularnoj formuli ATP-a: C10H16N5O13P3.

Molekulu ATP-a prvi su otkrili 1929. godine u ljudskim mišićima u Sjedinjenim Državama Cyrus H. Fiske i Yellapragada SubbaRow, a neovisno u Njemačkoj biokemičar Karl Lohmann.

Iako je molekula ATP otkrivena 1929., nije bilo zapisa o njenom funkcioniranju i važnosti u različitimprocesa prijenosa energije stanice do 1941., zahvaljujući studijama njemačko-američkog biokemičara Fritza Alberta Lipmanna (dobitnik Nobelove nagrade 1953., zajedno s Krebsom).

Vidi također:Metabolizam

Čemu služi ATP?

Glavna funkcija ATP-a je da služi kao opskrba energijom u biokemijskim reakcijama koje se odvijaju unutar stanice, zbog čega je ova molekula poznata i kao “energetska valuta” organizma.

ATP je korisna molekula koja trenutno sadrži kemijska energija oslobađa se tijekom metaboličkih procesa razgradnjehrana, te ga ponovno otpušta kada je to potrebno za pokretanje različitih bioloških procesa u tijelu, kao što je transport stanica, promicanje reakcija koje trošeEnergija ili čak za izvođenje mehaničkih radnji tijela, kao što je hodanje.

Kako nastaje ATP?

Za sintezu ATP-a potrebno je osloboditi kemijsku energiju pohranjenu u glukozi.

U stanicama se ATP sintetizira staničnim disanjem, procesom koji se odvija u stanicama.mitohondrije stanice. Tijekom ovog fenomena oslobađa se kemijska energija pohranjena u glukozi, kroz procesoksidacija koji oslobađaCO2, H2O i energija u obliku ATP-a. Iako je glukoza supstrat par excellence ove reakcije, treba to pojasnitiprotein i masti također se mogu oksidirati u ATP. Svaki od ovih hranjivih tvari iz hraniti osobe imaju različite metaboličke putove, ali konvergiraju na zajedničkom metabolitu: acetil-CoA, koji pokreće Krebsov ciklus i omogućuje konvergiranje procesa dobivanja kemijske energije, budući da sve stanice troše svoju energiju u obliku ATP-a.

Proces staničnog disanja može se podijeliti u tri faze ili stupnja: glikoliza (prethodni put koji je potreban samo kada stanica koristi glukozu kao gorivo), Krebsov ciklus i lanac prijenosa elektrona. Tijekom prva dva stupnja stvaraju se acetil-CoA, CO2 i samo mala količina ATP-a, dok se u trećoj fazi disanja stvara H2O a većina ATP-a kroz skup proteina koji se naziva "kompleksna ATP sintaza".

Glikoliza

Kao što je spomenuto, glikoliza je put prije staničnog disanja, tijekom kojeg se za svaku glukozu (koja ima 6 ugljika) stvaraju dva piruvata (a spoj formirana od 3 ugljika).

Za razliku od druga dva stupnja staničnog disanja, glikoliza se odvija u citoplazma stanice. Piruvat koji nastaje ovim prvim putem mora ući u mitohondrije kako bi nastavio svoju transformaciju u acetil-CoA i tako se mogao koristiti u Krebsovom ciklusu.

Krebsov ciklus

Krebsov ciklus dio je procesa oksidacije ugljikohidrata, lipida i proteina.

Krebsov ciklus (također ciklus limunske kiseline ili ciklus trikarboksilne kiseline) je temeljni proces koji se događa u matriksu staničnih mitohondrija, a sastoji se od niza kemijske reakcije što ima kaocilj oslobađanje kemijske energije sadržane u acetil-CoA dobivenoj preradom različitih hranjivih tvari živih bića, kao i dobivanje prekursora drugih aminokiselina potrebnih za biokemijske reakcije druge prirode.

Ovaj ciklus je dio mnogo većeg procesa koji je oksidacija ugljikohidrata, lipida i proteina, a njegova međufaza je: nakon stvaranja acetil-CoA s ugljicima navedenih organskih spojeva, a prije oksidativne fosforilacije. gdje je ATP " sastavljen" u reakciji koju katalizira aenzim naziva ATP sintetaza ili ATP sintetaza.

Krebsov ciklus djeluje zahvaljujući nekoliko različitih enzima koji potpuno oksidiraju acetil-CoA i oslobađaju dva različita iz svake oksidirane molekule: CO2 (ugljični dioksid) i H2O (voda). Osim toga, tijekom Krebsovog ciklusa, minimalna količina GTP-a (slično ATP-u) stvara se i reducira snagu u obliku NADH i FADH2 koji će se koristiti za sintezu ATP-a u sljedećoj fazi staničnog disanja.

Ciklus počinje fuzijom molekule acetil-CoA s molekulom oksaloacetata. Ovo spajanje dovodi do molekule od šest ugljika: citrata. Tako se oslobađa koenzim A. Zapravo se više puta koristi. Ako u stanici ima previše ATP-a, ovaj korak je inhibiran.

Nakon toga, citrat ili limunska kiselina prolazi kroz niz uzastopnih transformacija koje će sukcesivno ponovno nastati izocitrat, ketoglutarat, sukcinil-CoA, sukcinat, fumarat, malat i oksaloacetat. Zajedno s ovim proizvodima proizvodi se minimalna količina GTP-a za svaki potpuni Krebsov ciklus, smanjujući snagu u obliku NADH i FADH2 i CO2.

Lanac transporta elektrona i oksidativna fosforilacija

Molekule NADH i FADH2 sposobne su donirati elektrone u Krebsovom ciklusu.

Posljednja faza kruga prikupljanja hranjivih tvari koristi kisik i spojeve proizvedene tijekom Krebsovog ciklusa za proizvodnju ATP-a u procesu koji se naziva oksidativna fosforilacija. Tijekom ovog procesa, koji se odvija u unutarnjoj mitohondrijskoj membrani, NADH i FADH2 doniraju elektrona tjerajući ih na energetski nižu razinu. Ove elektrone konačno prihvaća kisik (koji pri spajanju s protonima dovodi do stvaranja molekula vode).

Spajanje između elektroničkog lanca i oksidativne fosforilacije djeluje na temelju dvije suprotstavljene reakcije: jedne koja oslobađa energiju i druge koja tu oslobođenu energiju koristi za proizvodnju ATP molekula, zahvaljujući intervenciji ATP sintetaze. Dok elektroni "putuju" niz lanac u nizu redoks reakcije, oslobođena energija se koristi za pumpanje protona kroz membranu. Kada ti protoni difundiraju natrag kroz ATP sintetazu, njihova energija se koristi za vezanje dodatne fosfatne skupine na molekulu ADP (adenozin difosfat), što dovodi do stvaranja ATP-a.

Važnost ATP-a

ATP je temeljna molekula za vitalne procese živih organizama, kao prijenosnik kemijske energije za različite reakcije koje se događaju u stanici, na primjer, sintezu makromolekule složene i temeljne, poput onih uDNK, RNA ili za sintezu proteina koja se događa unutar stanice. Dakle, ATP osigurava energiju potrebnu da omogući većinu reakcija koje se odvijaju u tijelu.

Korisnost ATP-a kao molekule "donora energije" objašnjava se prisutnošću fosfatnih veza, bogatih energijom. Te iste veze mogu osloboditi veliku količinu energije “pucanjem” kada se ATP hidrolizira u ADP, odnosno kada gubi fosfatnu skupinu uslijed djelovanja vode. Reakcija od hidroliza ATP je kako slijedi:

ATP je neophodan, na primjer, za kontrakciju mišića.

ATP je ključan za transport makromolekula krozplazma membrana (egzocitoza i stanična endocitoza) te također za sinaptičku komunikaciju izmeđuneurona, pa je neophodna njegova kontinuirana sinteza, iz glukoze dobivene hranom. Tolika je njegova važnost za život, da je gutanje nekih toksičnih elemenata koji inhibiraju ATP procese, poput arsena ili cijanida, smrtonosno i izaziva smrt organizma na fulminantan način.