Ορισμός και σημασία του ATP στο μεταβολισμό

Η τριφωσφορική αδενοσίνη ή το ΑΤΡ ονομάζεται συχνά ενεργειακό νόμισμα του κυττάρου επειδή το μόριο αυτό παίζει βασικό ρόλο στο μεταβολισμό, ιδιαίτερα στη μεταφορά ενέργειας εντός των κυττάρων. Το μόριο ενεργεί για να συνδέσει την ενέργεια του εξεργική και ενδερμική διεργασίες, καθιστώντας δυνατές τις ενεργειακά δυσμενείς χημικές αντιδράσεις.

Η τριφωσφορική αδενοσίνη χρησιμοποιείται για τη μεταφορά χημικής ενέργειας σε πολλές σημαντικές διεργασίες, όπως:

• αερόβια αναπνοή (γλυκόλυση και κύκλος κιτρικού οξέος)
• ζύμωση
• κυτταρική διαίρεση
• φωτοφωσφορυλίωση
• κινητικότητα (π.χ., συντόμευση σταυροειδών γεφυρών μυοσίνης και ακτίνης, καθώς επίσης κατασκευή κυτταροσκελετού)
• εξωκυττάρωση και ενδοκυττάρωση
• φωτοσύνθεση
• πρωτεϊνικής σύνθεσης

Εκτός από τις μεταβολικές λειτουργίες, το ΑΤΡ εμπλέκεται στη μεταγωγή σήματος. Πιστεύεται ότι είναι ο νευροδιαβιβαστής υπεύθυνος για την αίσθηση της γεύσης. Το ανθρώπινο κεντρικό και περιφερικό νευρικό σύστημα, συγκεκριμένα, βασίζεται στην σηματοδότηση ATP. Το ΑΤΡ προστίθεται επίσης στα νουκλεϊκά οξέα κατά τη διάρκεια της μεταγραφής.

Το ATP ανακυκλώνεται συνεχώς, αντί να καταναλώνεται. Έχει μετατραπεί ξανά σε πρόδρομα μόρια, έτσι μπορεί να χρησιμοποιηθεί ξανά και ξανά. Στα ανθρώπινα όντα, για παράδειγμα, η ποσότητα του ΑΤΡ που ανακυκλώνεται καθημερινά είναι περίπου το ίδιο με το σωματικό βάρος, παρόλο που ο μέσος άνθρωπος έχει μόνο περίπου 250 γραμμάρια ΑΤΡ. Ένας άλλος τρόπος να το δούμε είναι ότι ένα μόριο ATP ανακυκλώνεται 500-700 φορές κάθε μέρα. Σε κάθε στιγμή, η ποσότητα του ATP συν ADP είναι αρκετά σταθερή. Αυτό είναι σημαντικό επειδή το ΑΤΡ δεν είναι ένα μόριο που μπορεί να αποθηκευτεί για μεταγενέστερη χρήση.

Το ΑΤΡ μπορεί να παράγεται από απλά και πολύπλοκα σάκχαρα καθώς και από λιπίδια μέσω οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων. Για να συμβεί αυτό, οι υδατάνθρακες πρέπει πρώτα να διασπαστούν σε απλά σάκχαρα, ενώ τα λιπίδια πρέπει να διασπαστούν λιπαρά οξέα και γλυκερόλη. Ωστόσο, η παραγωγή ΑΤΡ ρυθμίζεται σε μεγάλο βαθμό. Η παραγωγή του ελέγχεται μέσω συγκέντρωσης υποστρώματος, μηχανισμών ανάδρασης και αλλοστερικής παρεμπόδισης.

Όπως υποδεικνύεται από τη μοριακή ονομασία, η τριφωσφορική αδενοσίνη αποτελείται από τρεις φωσφορικές ομάδες (τρι-πρόθεμα πριν από το φωσφορικό) συνδεδεμένες με την αδενοσίνη. Η αδενοσίνη παράγεται συνδέοντας το 9 ' άτομο αζώτου της αδενίνης της βάσης πουρίνης στον άνθρακα 1 'της ριβόζης της σάκχαρης πεντόζης. Οι φωσφορικές ομάδες προσαρτώνται συνδέοντας και οξυγόνο από ένα φωσφορικό προς τον 5 'άνθρακα της ριβόζης. Ξεκινώντας με την ομάδα που βρίσκεται πιο κοντά στη ζάχαρη ριβόζης, οι φωσφορικές ομάδες ονομάζονται άλφα (α), βήτα (β) και γ (γ). Η αφαίρεση μιας φωσφορικής ομάδας οδηγεί σε διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) και η απομάκρυνση δύο ομάδων παράγει μονοφωσφορική αδενοσίνη (ΑΜΡ).

Το κλειδί για την παραγωγή ενέργειας είναι το φωσφορικές ομάδες. Η διάσπαση του δεσμού φωσφορικών είναι ένα εξώθερμη αντίδραση. Έτσι, όταν η ΑΤΡ χάνει μία ή δύο φωσφορικές ομάδες, απελευθερώνεται ενέργεια. Απελευθερώνεται περισσότερη ενέργεια για τη διάσπαση του πρώτου φωσφορικού δεσμού από το δεύτερο.

ΑΤΡ + Η₂O → ADP + Pi + Ενέργεια (Δ G = -30,5 kJ.mol^-1)
ΑΤΡ + Η₂O → AMP + PPi + Ενέργεια (Δ G = -45,6 kJ.mol^-1)

Η ενέργεια που απελευθερώνεται συζευγνύεται με μια ενδοθερμική (θερμοδυναμικά δυσμενή) αντίδραση προκειμένου να της δοθεί η ενέργεια ενέργεια ενεργοποίησης για να προχωρήσετε.

Το ATP ανακαλύφθηκε το 1929 από δύο ανεξάρτητες ομάδες ερευνητών: τον Karl Lohmann και επίσης τον Cyrus Fiske / Yellapragada Subbarow. Ο Αλέξανδρος Todd συνέθεσε για πρώτη φορά το μόριο το 1948.

Τι είναι το ATP ένα σημαντικό μόριο στον μεταβολισμό;

Υπάρχουν ουσιαστικά δύο λόγοι για τους οποίους η ATP είναι τόσο σημαντική:

1. Είναι το μόνο χημικό στο σώμα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα ως ενέργεια.
2. Άλλες μορφές χημικής ενέργειας πρέπει να μετατραπούν σε ATP προτού μπορέσουν να χρησιμοποιηθούν.

Ένα άλλο σημαντικό σημείο είναι ότι το ATP είναι ανακυκλώσιμο. Εάν το μόριο χρησιμοποιηθεί μετά από κάθε αντίδραση, δεν θα ήταν πρακτικό για το μεταβολισμό.

• Θέλετε να εντυπωσιάσετε τους φίλους σας; Μάθετε το όνομα IUPAC για τριφωσφορική αδενοσίνη. Είναι [(2''R '', 3 '' '' ', 4''R ", 5''R") - 5- (6-αμινοπουρινο-9- 2-υλ] μεθυλ (υδροξυφωσφονοοξυφωσφορυλ) όξινο φωσφορικό.
• Ενώ οι περισσότεροι σπουδαστές μελετούν το ATP καθώς σχετίζεται με τον μεταβολισμό των ζώων, το μόριο είναι επίσης η βασική μορφή του χημική ενέργεια σε φυτά.
• Η πυκνότητα του καθαρού ΑΤΡ είναι συγκρίσιμη με εκείνη του νερού. Είναι 1,04 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό.
• Το σημείο τήξης του καθαρού ΑΤΡ είναι 368,6 ° F (187 ° C).