ATP: n ominaispiirteet

Sisältö

• Yleiskatsaus nukleotideihin
• Nukleotidit: nimikkeistö
• ATP-ominaisuudet
• Metaboliset ATP-lähteet soluissa
• ATP-sykli
• ATP: n kliininen käyttö

Adenosiinitrifosfaatti (ATP) on kiistatta tärkein molekyyli biokemian tutkimuksessa, koska kaikki elämä lakkaa heti, jos tämä suhteellisen yksinkertainen aine katoa olemassaolosta. ATP: tä pidetään solujen "energiavaluuttana", koska riippumatta siitä, mikä menee organismiin polttoainelähteenä (esim. Ruoka eläimille, hiilidioksidimolekyylit kasveissa), sitä käytetään viime kädessä ATP: n tuottamiseen, joka on sitten energian saatavissa kaikki solun ja siten koko organismin tarpeet.

ATP on nukleotidi, joka antaa sille monipuolisuuden kemiallisissa reaktioissa. Molekyylejä (joista syntetisoida ATP) on laajalti saatavissa soluissa. 1990-luvulle mennessä ATP: tä ja sen johdannaisia ​​käytettiin kliinisissä olosuhteissa erilaisten sairauksien hoitamiseksi, ja muita sovelluksia tutkitaan edelleen.

Kun otetaan huomioon tämän molekyylin ratkaiseva ja universaali rooli, ATP: n tuotannon ja sen biologisen merkityksen oppiminen on varmasti prosessissa käytetyn energian arvoinen.

Yleiskatsaus nukleotideihin

Siinä määrin, että nukleotidin joilla on minkäänlaista mainetta tiedeharrastajien keskuudessa, jotka eivät ole koulutettuja biokeemikkoja, he tunnetaan todennäköisesti parhaiten monomeerittai pieniä toistuvia yksiköitä, joista nukleiinihapot - pitkät polymeerit DNA ja RNA - valmistetaan.

Nukleotidit koostuvat kolmesta erillisestä kemiallisesta ryhmästä: viiden hiilen tai riboosin sokeri, joka DNA: ssa on deoksiribosi ja RNA: ssa riboosi; typpipitoinen tai typpiatomirikas emäs; ja yhdestä kolmeen fosfaattiryhmää.

Ensimmäinen (tai ainoa) fosfaattiryhmä on kiinnittynyt yhteen sokeriosan hiileistä, kun taas mahdolliset lisäfosfaattiryhmät ulottuvat olemassa olevista ryhmistä miniketjun muodostamiseksi. Nukleotidia, jossa ei ole fosfaatteja - ts. Deoksiriboosia tai riboosia, joka on kytketty typpipohjaiseen emäkseen - kutsutaan nukleosidi.

Typpipohjaisia ​​emäksiä on viittä tyyppiä ja nämä määräävät sekä yksittäisten nukleotidien nimen että käyttäytymisen. Nämä emäkset ovat adeniini, sytosiini, guaniini, tymiini ja urasiili. Tyymiini esiintyy vain DNA: ssa, kun taas RNA: ssa urasiili esiintyy siinä, missä tymiini esiintyisi DNA: ssa.

Nukleotidit: nimikkeistö

Kaikissa nukleotideissa on kolmen kirjaimen lyhenteet. Ensimmäinen tarkoittaa läsnä olevaa emästä, kun taas kaksi viimeistä osoittavat fosfaattien lukumäärän molekyylissä. Siten ATP sisältää emäksenä adeniinia ja siinä on kolme fosfaattiryhmää.

Sen sijaan, että sisällytettäisiin emäksen nimi sen luontaisessa muodossa, pääte "-ine" korvataan kuitenkin "-osiin" adeniinia sisältävien nukleotidien tapauksessa; samanlaisia ​​pieniä poikkeamia esiintyy muilla nukleosideilla ja nuklideilla.

Siksi, AMP on adenosiinimonofosfaatti ja ADP on adenosiinidifosfaatti. Molemmat molekyylit ovat tärkeitä solujen aineenvaihdunnassa itsessään, samoin kuin ne ovat ATP: n prekursoreita tai hajoamistuotteita.

ATP-ominaisuudet

ATP tunnistettiin ensimmäisen kerran vuonna 1929. Sitä löytyy jokaisesta organismin jokaisesta solusta ja se on eläviä asioita kemiallinen keino energian varastoimiseen. Sitä syntyy pääasiassa soluhengityksellä ja fotosynteesillä, jälkimmäistä tapahtuu vain kasveissa ja tietyissä prokaryoottisissa organismeissa (yksisoluiset elämänmuodot Archaea- ja bakteerialueilla).

ATP: stä keskustellaan yleensä reaktioiden yhteydessä, joihin liittyy joko anabolismia (aineenvaihduntaprosessit, jotka syntetisoivat suurempia ja monimutkaisempia molekyylejä pienemmistä) tai katabolismia (aineenvaihduntaprosessit, jotka tekevät päinvastaista ja jakavat suurempia ja monimutkaisempia molekyylejä pienemmiksi).

ATP antaa kuitenkin käden solulle myös muilla tavoilla, jotka eivät liity suoraan sen energiaan reaktioihin; esimerkiksi ATP on käyttökelpoinen lähettimolekyylinä erityyppisissä solujen signalointi ja voi luovuttaa fosfaattiryhmiä molekyyleille, jotka ovat anabolisuuden ja katabolismin ulkopuolella.

Metaboliset ATP-lähteet soluissa

Glykolyysivaiheen: Prokaryootit, kuten on todettu, ovat yksisoluisia organismeja, ja niiden solut ovat paljon vähemmän monimutkaisia ​​kuin elämän organisaatiopuun toisen ylin haara, eukaryootit (eläimet, kasvit, protistit ja sienet). Sellaisena heidän energiatarpeensa ovat melko vaatimattomia verrattuna prokaryoottien tarpeisiin. Lähes kaikki heistä johtavat ATP: nsä kokonaan glykolyysiin, kuuden hiilen sokerin hajoamiseen solusytoplasmassa glukoosi kolmen hiilen molekyylin kahdeksi molekyyliksi pyruvaatti ja kaksi ATP: tä.

Tärkeää on, että glykolyysi sisältää "sijoitus" vaiheen, joka vaatii kahden ATP: n syöttämisen glukoosimolekyyliä kohden, ja "voiton" vaiheen, jossa muodostuu neljä ATP: tä (kaksi kutakin pyruvaatin molekyyliä kohti).

ATP on energia valuutta kaikista soluista - ts. molekyyli, johon energiaa voidaan varastoida lyhytaikaisesti myöhempää käyttöä varten - glukoosi on kaikkien solujen perimmäinen energialähde. Prokaryooteissa glykolyysin loppuunsaattaminen edustaa kuitenkin energiantuotantolinjan loppua.

Soluhengitys: Eukaryoottisoluissa ATP-osapuoli on vasta alkamassa glykolyysin lopussa, koska näillä soluilla on mitokondriot, jalkapallon muotoiset organelit, jotka käyttävät happea tuottamaan paljon enemmän ATP: tä kuin pelkästään glykolyysi.

Soluhengitys, jota kutsutaan myös aerobiseksi ("hapen kanssa") hengitykseksi, alkaa Krebs-sykli. Tämä reaktiojen sarja, joka tapahtuu mitokondrioiden sisällä, yhdistää kaksihiilisen molekyylin asetyyli-CoA, pyruvaatin suora jälkeläinen, kanssa oksaaliasetaatiksi luoda sitraatti, joka pelkistyy asteittain kuuden hiilen rakenteesta takaisin oksaloasetaatiksi, jolloin syntyy pieni määrä ATP: tä, mutta paljon elektronin kantajat.

Nämä kantoaallot (NADH ja FADH₂) osallistua seuraavaan soluhengitysvaiheeseen, joka on elektronin kuljetusketju tai ECT. ECT tapahtuu mitokondrioiden sisäkalvolla, ja elektronien systemaattisella purkamistoimella saadaan aikaan 32 - 34 ATP: tä "ylävirran" glukoosimolekyyliä kohti.

Fotosynteesi: Tämä prosessi, joka avautuu vihreää pigmenttiä sisältävässä muodossa kloroplastissa kasvisolujen, vaatii valoa toimiakseen. Se käyttää CO: ta₂ uutetaan ulkoisesta ympäristöstä glukoosin muodostamiseksi (kasvit eivät loppujen lopuksi voi "syödä"). Kasvisoluissa on myös mitokondrioita, joten kun kasvit itse tekevät itse ravintoaan fotosynteesissä, seuraa solujen hengitys.

ATP-sykli

Milloin tahansa, ihmiskeho sisältää noin 0,1 moolia ATP: tä. mooli on noin 6,02 × 10²³ yksittäiset hiukkaset; aineen moolimassa on se, kuinka paljon kyseisen aineen mooli painaa grammoina, ja ATP: n arvo on hiukan yli 500 g / mol (hieman yli punta). Suurin osa tästä tulee suoraan fosforylaatio ADP: stä.

Tyypilliset ihmisen solut syövät noin 100 - 150 moolia päivässä ATP: tä tai noin 50 - 75 kiloa - yli 100 - 150 kiloa! Tämä tarkoittaa, että ATP: n vaihtuvuus päivässä tietyllä henkilöllä on noin 100 / 0,1 - 150 / 0,1 moolia tai 1 000 - 1 500 moolia.

ATP: n kliininen käyttö

Koska ATP on kirjaimellisesti kaikkialla luonnossa ja osallistuu moniin fysiologisiin prosesseihin - mukaan lukien hermojen siirtyminen, lihasten supistuminen, sydämen toiminta, veren hyytyminen, verisuonten laajentuminen ja hiilihydraattien metabolia -, on tutkittu sen käyttöä "lääkityksenä".

Esimerkiksi adenosiinia, ATP: tä vastaavaa nukleosidia, käytetään sydänlääkkeenä parantamaan sydänveren virtausta hätätilanteissa, ja 1900-luvun loppuun mennessä sitä tutkittiin mahdollisena kipulääkkeenä (ts. Kivunhallinnassa) aine).